标准ISO 16750-3:2023与ISO 16750-3:2012差异分析

胡凯，王钊桐，于国林，张旺威，张仕彬

（威凯检测技术有限公司，广州 510663）

引言

发展电驱动型新能源汽车已成为全球汽车工业的趋势。自新能源汽车诞生以来，车辆高度模块化、集成化的底层设计，给消费者带来了更智能化、更舒适化、更节能化的驾驶和乘坐体验。与传统燃油车相比，车辆中的电子电气部件越来越多，并且在高度模块化、集成化的背后，无疑对车辆零部件的可靠性要求也越高。因此，基于传统燃油车平台开发的机械负荷试验规范已经无法更全面地覆盖新能源汽车平台下的可靠性试验验证需求。

国际标准化组织发布了新版的道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验，即ISO 16750 系列，其包括4部分。标准由ISO/TC22 道路车辆技术委员会SC32 电气和电子元件及一般系统分委员会编写。其中ISO 16750-3:2023 作为第四版，取消并取代了第三版（即：ISO 16750-3:2012[2]），主要是规定了车辆的电气和电子系统和组件，其中包括最大工作电压为B 级电压（最大工作电压大于30 Vac 且小于或等于1 000 Vac，或大于60 Vdc 且小于或等于1 500 Vdc 的电力组件或电路）的电驱动系统和部件的机械负荷环境试验要求，并明确了不适用于摩托车和轻便摩托车系统和组件的环境要求或测试。

相比于旧版标准，新版标准更加细分了燃油动力乘用/商用车、混合驱动/纯电驱动乘用/商用车各安装部位的零部件应进行的机械负荷试验。本文针对ISO 16750-3:2023 的标准条款进行分析，同时与旧版标准ISO 16750-3:2012 进行对比，以便标准相关使用者更好理解标准或开展试验。

1 ISO 16750-3:2023 标准主要变化

1.1 整合了ISO 19453-3:2018 道路车辆 电动汽车驱动系统用电气及电子设备的环境条件和试验第三部分：机械负荷的内容

ISO 19453 是基于最大工作电压为B 级电压部件的基础研究和在车辆中测量的数据形成，而且与ISO 16750系列遵循相同的基本原则。因此，与新版的ISO 16750-3形成互补。

1.2 对小型和轻量化的部件、大型/重型的部件进行区分

新版的ISO 16750-3 根据部件的重量进行区分。通常，重量＜2 kg 的部件，定义为小型和轻量化的部件（除非在单独的试验中另有说明，例如传感器、ECU 或燃油喷射设备）；重量≥2 kg 的部件，主要属于但不限于电动汽车中的电动动力总成，定义为大型/重型的部件（除非在单独的试验中另有说明，例如电动机、逆变器、DC/DC 转换器或交流发电机）。

1.3 试验顺序发生变化及增加了部分试验

标准根据试验类型进行了逻辑分组，所以试验顺序同时出现变化。增加了燃油发动机的旋转机械的振动试验、混合动力/纯电动商用车的振动试验、引导坠落试验描述。新版标准有19 项振动试验条款，3 项冲击试验条款，2 项自由跌落试验条款。

1.4 增加试验附录[1]

增加了附录C 用于指导起动电机、交流发电机和类似部件的振动筛试验；增加了附录D 用于指导自由落体试验；增加了附录E 用于指导汽车零部件的三维振动试验。

2 ISO 16750-3 的新旧版差异分析

2.1 振动试验期间的试验条件一般规定

新版标准除了对车辆零部件按照质量进行区分以外，强调了振动试验应通过车辆测量来验证预期振动曲线的适用性。在特俗情况下，如果零部件非刚性固定在振动台上而是使用安装支架的情况，应该注意从激励到被测零部件的振动传递函数与实车测量进行比较，并考虑选择适当的振动控制策略，并且应将安装方法注明在报告中。如果试验中零部件有功能动作或信号监控，应当考虑到线束的布置和固定，避免试验中因为线束本身的运动引起信号干扰和对连接器的负面机械影响。

2.2 振动试验期间叠加的温度循环一般规定

在车辆的实际使用环境下，振动的应力可能在低温或高温下同时出现。为进一步模拟了机械应力和温度应力之间的相互作用，并根据零部件的质量以及安装面积是决定温度循环设计的主要影响因素，标准规定了安装在发动机以外的小型和轻量化的部件的温度循环曲线（如图1（a））、安装在发动机以外的大型/重型部件的温度循环曲线（如图1（b））和安装在发动机上的部件的温度循环曲线（如图1（c））。

图1 ISO 16750-3:2023 振动试验期间叠加的温度循环曲线

将图1 和图2 进行对比，新版标准通过质量、安装位置的不同对部件应承受模拟的温度循环曲线进行细分，并且试验过程部件需要执行的工作模式[3]要求更多、更严酷。而旧版标准对所有部件都只要求按照一种温度循环曲线模拟温度应力叠加。此外，对于安装在发动机以外的大型/重型的部件的温度循环，考虑到非散热型部件的特性，新版标准还要求在试验前还应当在工作模式2.1 的状态下对部件进行温度测量，以确定部件在Tmax和Tmin下的实际暴露时间。

图2 ISO 16750-3:2012 振动试验期间叠加的温度循环曲线

2.3 旧版标准保留的振动试验与新版标准的差异

新版保准相比于旧版标准，仍保留了12 项乘用车和商用车部件的振动试验条件，如表一所示。但试验Ia—乘用车上的内燃机、试验II—乘用车内燃机上的变速箱、试验IV—乘用车弹性车身、试验V—乘用车，非弹性车体（车轮、车轮悬架）、试验VI—商用车内燃机、变速箱、试验VII—商用车弹性车身、试验IX—商用车，非弹性车体（车轮、车轮悬架）这7 项试验，新版标准对试验部件以重量为基准进一步划分，主要以小型和轻量化的部件为主。

2.4 新版标准增加的振动试验概述

ISO 16750-3:2023 相比于旧版标准，增加了6 项乘用车和商用车部件的振动试验条件，如表二所示。新增的振动试验，以大型和重型部件为主，而且增加了混合动力、纯电动平台的车身部件试验条件。

2.5 机械冲击

新版、旧版标准对机械冲击进行了分类而且试验条件相同，分别是冲击I—安装在乘用车车门和盖板内/上的试验、冲击II—安装在车身和车架刚性点上的试验和冲击III—安装在变速箱内/上的试验，如表1 所示。但是，对于安装在乘用车车门和盖板内/上的试验，新版标准的冲击试验次数约为旧版的两倍。此外，新版标准还增加了针对电动汽车前后备箱的充电设备的机械冲击。

表1 保留的振动试验类别和参数

表2 新增振动试验类别及参数

2.6 自由跌落

新版标准以质量为准对试验部件进行了区分，要求跌落面的的质量应至少为被测部件的20 倍。同时也对跌落高度、跌落方向提供了更加客观的规定，如表4 所示。

表4 自由跌落试验参数对比

2.7 外壳强度/耐刮擦和耐磨性

新版标准明确规定外壳强度/耐刮擦和耐磨性试验应按照UL 969:2017 表4.1 中描述的易读性测试（针对标签的印刷表面）或污损测试（针对标签或未打印材料）进行。并要求应考虑车辆环境，温度、湿度和预处理等测试条件。

旧版标准只规定测试和要求应由制造商和客户商定（例如，控制元件和钥匙上的标记和标签应保持可见）。

2.8 碎石冲击

新版标准明确规定碎石冲击试验应按照ISO 20567-1进行，可根据客户和供应商之间的协议选择A、B、C 三种严酷等级。并要求试验应注意部件在车辆上的安装方向，试验部件可以是部件的一部分而不一定是整体。

旧版标准只描述了碎石冲击试验的目的，没有规定具体的试验方法。

3 结语及建议

通过对新版本标准的剖析，以及与旧版本之间的参数对比可见，新版ISO 16750-3 的机械负荷试验使用范围更广，不仅适用于传统燃油动力车辆零部件试验，还适用于当今热门的纯电动、混合动力平台车辆零部件。但是，新版标准的试验参数更加严谨细致、更加严酷，对零部件供应商无疑是一道关卡，零部件供应商的验证成本也进一步提高。更严酷的试验条款的变更和增加无疑是对高集成化、智能化的车辆部件的更高、更安全的可靠性要求。对此，根据新旧版标准之间的差异，本人就实际经验针提出以下两点建议：

1）振动试验前，对有必要进行温度暴露时间确定的部件，应与供应商确定热电偶的布置位置，并且操作时应佩戴防静电手套，避免人体静电对电气部件造成静电损伤。针对标准中提出的对于固有频率的分辨，因为标准没有明确固有频率搜索的详细条件，所以需要与供应商确认固有频率点的判定条件。以Q 值（放大系数）或者以幅值比为准。

2）对于大型和重型部件的振动试验，应准确地把握其安装方式和控制方式。控制方式选择是否恰当，将直接影响试验结果。控制方式推荐两种平均控制方法，第一种是部件激励和响应的加权平均控制（推荐权重：平均控制信号=3×激励+1×部件响应），第二种是对部件安装多个控制点信号的平均控制，每个部件使用相同的因子进行加权。