预测电动汽车电子部件使用寿命的方法

预测电动汽车电子部件使用寿命的方法

人们对环境问题的重视使得电动汽车和混合动力汽车的使用数量不断增加，但这也使电动汽车和混合动力汽车的相关问题日益凸显，尤其是与电动汽车和混合动力汽车中电子电路可靠性相关的问题，因此准确评估电子电路中相关硬件的使用寿命变得十分重要。由于汽车的使用环境较为复杂，因此汽车电子电路硬件的使用寿命与外部温度环境、湿度环境和应力条件等多项因素相关，导致准确预测电子电路硬件的使用寿命十分困难。本文则给出一种预测电动汽车电子电路硬件使用寿命的方法，并通过实例对预测结果进行了验证。

汽车电子电路中最重要的硬件为电控单元（ECU）。电子电路硬件的使用寿命与腐蚀、振动、温度、湿度等因素有关，其中影响最大的因素为温度变化。对电子电路硬件使用寿命的预测，以温度对ECU使用寿命的影响为主。由于不同汽车的整车温度场分布不同，因此预测ECU使用寿命应采取以下方法。①确定整车的热关键组件，并计算这些热关键组件的发热量；②依据计算结果采用美国明导公司设计的FloEFD计算流体学软件确定整车的温度场；③利用确定的温度场采用阿伦尼乌斯方程（Arrhenius equation）分析温度变化对ECU使用寿命的影响，该方程能够反映ECU材料化学反应与温度之间的关系；④依据该方程的计算结果便能得到ECU的使用寿命。需要注意，在确定整车温度场分布时，还需要考虑汽车的外部环境温度。为保证ECU具有较高的可靠性，预测其使用寿命时，设定汽车的外部环境温度为-40℃～50℃。对该方法进行验证时采用了本田音赛特-Hy作为原型车，计算结果显示出ECU的使用寿命超过38000h，结合汽车使用频率，其可满足15年80万km的使用要求。该方法不仅可用于对ECU使用寿命的预测，而且可对整车其它硬件装置的使用寿命进行预测，帮助汽车零部件供应商提高自身产品的品质。

Prashant Shinde et al.SAE 2016-28-0168.

编译：陈丁跃