預測電動汽車電子部件使用壽命的方法

預測電動汽車電子部件使用壽命的方法

人們對環境問題的重視使得電動汽車和混合動力汽車的使用數量不斷增加，但這也使電動汽車和混合動力汽車的相關問題日益凸顯，尤其是與電動汽車和混合動力汽車中電子電路可靠性相關的問題，因此準確評估電子電路中相關硬件的使用壽命變得十分重要。由于汽車的使用環境較為復雜，因此汽車電子電路硬件的使用壽命與外部溫度環境、濕度環境和應力條件等多項因素相關，導致準確預測電子電路硬件的使用壽命十分困難。本文則給出一種預測電動汽車電子電路硬件使用壽命的方法，并通過實例對預測結果進行了驗證。

汽車電子電路中最重要的硬件為電控單元（ECU）。電子電路硬件的使用壽命與腐蝕、振動、溫度、濕度等因素有關，其中影響最大的因素為溫度變化。對電子電路硬件使用壽命的預測，以溫度對ECU使用壽命的影響為主。由于不同汽車的整車溫度場分布不同，因此預測ECU使用壽命應采取以下方法。①確定整車的熱關鍵組件，并計算這些熱關鍵組件的發熱量；②依據計算結果采用美國明導公司設計的FloEFD計算流體學軟件確定整車的溫度場；③利用確定的溫度場采用阿倫尼烏斯方程（Arrhenius equation）分析溫度變化對ECU使用壽命的影響，該方程能夠反映ECU材料化學反應與溫度之間的關系；④依據該方程的計算結果便能得到ECU的使用壽命。需要注意，在確定整車溫度場分布時，還需要考慮汽車的外部環境溫度。為保證ECU具有較高的可靠性，預測其使用壽命時，設定汽車的外部環境溫度為-40℃～50℃。對該方法進行驗證時采用了本田音賽特-Hy作為原型車，計算結果顯示出ECU的使用壽命超過38000h，結合汽車使用頻率，其可滿足15年80萬km的使用要求。該方法不僅可用于對ECU使用壽命的預測，而且可對整車其它硬件裝置的使用壽命進行預測，幫助汽車零部件供應商提高自身產品的品質。

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

編譯：陳丁躍