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对于新能源汽车,除了开车和停车之外,还多了一个工况,那就是充电,因此这些跟充电相关的零部件,相较于传统车来说,工作的时间更长,环境也会更恶劣,那究竟该如何评估新能源汽车零部件的耐久试验的测试条件呢?
咨询了相关人员许久,依然没有得到答案,那就自己动手丰衣足食,参考几份资料得到如下信息,就当是近期的一个工作小结。
DV实验里面基于环境类测试的各种高温运行,低温运行或者湿度,温度变化的各种耐久测试。通过各种900个循环,1000小时,2000小时的高温或者其他条件来评估产品的设计寿命是否能够达到10年20万公里或者15年30万公里这样。这些其实都是加速试验
加速试验是指在保证不改变产品失效机理的前提下,通过强化实验条件,使被测试产品加速失效,在较短的时间内获得必要信息,来评估产品在正常条件下的可靠性或寿命指标。
但是目前我们所用到的各种DV测试条件,都是基于传统车的ECU运行条件和时间来进行测试,例如通常我们评估一个车10年或20W公里的使用寿命,大概的评估场景就是驾驶10年的时间每天都开,每天开两次,那这个ECU的循环使用次数就是10*365*2=7300次。但这只是评估场景,真实的使用情况可能是卖一台车在家里,一个月就周末开开,或者还有一些情况时跑出租车,司机分两班倒的开,可能每天开车的时间在20个小时以上。这些都怎么来推算呢?
一
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可靠性要求介绍
寿命失效时符合Weibull分布,他的可靠性公式是这样的。
其中
R(t) 功能定义时间(循环数/操作数)正常工作的概率;
PA 是置信度(假设);
β 是Weibull因子;
n 是DUT的数量;
t 是测试持续时间(时间数或操作周期);
T 是指定的使用寿命(时间或周期或操作数)。
对于置信度这玩意,又得回头看看统计学的知识,以我们的正态分布为例,在一个标准差之内,是有68%的样本落在这个区间的,到3个标准差的时候,就有999.7%的样本落在这个区间内。这两种情况下的置信度分别就是0.68和0.997。
二
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高温运行耐久试验
通常情况下对于ECU来说,都是需要做高温运行耐久试验的, 目的是通过高温加速模拟ECU在日常环境下的工作状态,来考察ECU是否能够耐受住高温导致的失效等潜在风险。
一般情况下高温运行耐久会分为500h,1000h,2000h这些测试条件,那究竟这些时间是怎么得到的?
我找到一篇论文,里面有介绍Arrhenius(阿伦纽斯)模型,Arrhenius模型适用于基于不同工作温度分布百分比的寿命加速测试,他的加速计算公式如下所示:
其中:
Jt,i——Arrhenius模型的加速因子;
Ea——激活能,这玩意是经验值来着,根据不同的失效机理,在0.2~1.2eV之间,通常计算的情况下取0.45eV;
k——玻尔兹曼常数
Ttest——测试温度,单位是℃,一般取被测样件的最高工作温度Tmax;
T feld,i——环境温度分布,单位是℃;
-273.15℃为绝对0度。
加速因子是基于各温度分布百分比加速因子的测试要求,它的计算公式是这样的:
其中:
Ttest——高温运行加速测试时间;
Tot——环境温度范围内的工作时间;
三
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加速测试时间的具体计算方式
一般来说,我所参考的论文讲到上面那一章就结束了,大家也心满意足的知道大概是个怎么回事,不过对于我来说,就希望较真的来算一下是不是真的这样。然后搞个例子来试一下。
以一个放置在乘员舱且晒不到太阳的零部件为例,它的工作温度范围一般定义为-40℃~85℃。定义车辆的使用寿命为15年24万公里。则根据大数据得到95%以下的车辆运行时间都会低于12000h,而各种工作温度所占的时间比例分别如下:
占比 | 运行时间(总12000h) | 加速因子 | 等效85℃时的运行时间 | |
-40℃ | 6% | 720h | 193577 | 0.004h |
23℃ | 65% | 7800h | 115.9 | 67h |
60℃ | 18% | 2160h | 5.49 | 393h |
80℃ | 10% | 1200h | 1.38 | 870h |
85℃ | 1% | 120h | 1 | 120h |
总运行时间 | 1450h |
对于以上加速因子的计算,因为公式比较复杂,就举一个最简单的例子,就是最高温度运行的时候,加速因子的公式,e的幂变成了0,因此加速因子是1。其余的加速因子可以自己代入进去计算一下。
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总结
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