汽車前照燈組件可靠性要求與關(guān)鍵試驗研究

李嘉

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院電子電器家用電器質(zhì)量檢驗所,上海 201114）

引言

汽車前照燈及組件在車輛燈具中占有主要地位，在車輛行駛中對于改善路面可視度、提供良好的照明、不產(chǎn)生炫目感等，具有重要功能和作用，是保障行車安全和維護(hù)城市交通管理很重要的必要裝置和安全部件之一。汽車前照燈及其對應(yīng)的組件的耐久性和可靠性相關(guān)的性能優(yōu)劣將直接對車輛使用的人身和財產(chǎn)安全產(chǎn)生影響。

目前汽車前照燈型式按照采用照明技術(shù)主要分為：傳統(tǒng)前照燈、自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)（AFS）前照燈和LED前照燈三大類。對應(yīng)國外標(biāo)準(zhǔn)的體系涉及：歐盟ECE法規(guī)、美國SAE標(biāo)準(zhǔn)和FMVSS聯(lián)邦法規(guī)、澳大利亞ADR規(guī)范等，對比國標(biāo)GB其中包括的照準(zhǔn)要求、配光性能要求和試驗方法、環(huán)境耐受性試驗和要求與國外標(biāo)準(zhǔn)要求均有相通也有不同之處。

本文基于國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10485等[1-8]以及德系主流整車企業(yè)實(shí)際使用的供貨技術(shù)規(guī)范和要求（汽車標(biāo)準(zhǔn)VW80000[9]），給出汽車前照燈組件試驗的工作方式，以及機(jī)械環(huán)境試驗和氣候環(huán)境試驗中耐久性和可靠性試驗的關(guān)鍵性能試驗項目和要求。

1 汽車前照燈組件試驗的工作方式

1.1 前照燈燈光循環(huán)：加載循環(huán)

燈光循環(huán)需與特定項目的燈光功能相符。定義燈光循環(huán)時需考慮特定要求。

當(dāng)日間行車燈處于關(guān)閉狀態(tài)時，應(yīng)開啟PO燈。配有側(cè)標(biāo)志燈的前照燈類型應(yīng)保持PO燈處于開啟狀態(tài)。前照燈燈光循環(huán)曲線見圖1所示。

圖1 前照燈燈光循環(huán)曲線

1.2 前照燈燈光循環(huán)：擺動 / 調(diào)整循環(huán)

在工作方式II.c[9,10]下需控制三項功能：前照燈照明距離調(diào)節(jié)（LWR）、自適應(yīng)前照明系統(tǒng)（AFS）和滑動照明距離（GLW）。對應(yīng)的控制圖分別見圖2~4所示。

圖2 前照燈調(diào)節(jié)（LWR）控制圖

圖3 自適應(yīng)前照燈控制系統(tǒng)（AFS）控制圖

圖4 滑行照明距離（GLW）控制圖

2 機(jī)械要求和氣候要求中關(guān)鍵試驗

2.1 振動試驗

1）試驗流程、控制和負(fù)荷：

該試驗基于VW80000標(biāo)準(zhǔn)[9]及以下補(bǔ)充條件進(jìn)行：

燈具試件固定于整機(jī)量產(chǎn)時的安裝位置，具體涉及：固定于初始固定點(diǎn)、按量產(chǎn)的制造方式用原裝螺栓固定、初始扭矩固定、根據(jù)安裝條件布置電線和軟管、在安裝位置測試各軸。

VW80000測試標(biāo)準(zhǔn)中所定義的振動加速度負(fù)荷[9]，應(yīng)在初始固定點(diǎn)進(jìn)行（在該點(diǎn)進(jìn)行測量/控制）。

采用以下加速負(fù)荷代替VW80000測試標(biāo)準(zhǔn)的振動集合圖例D（振動激勵為寬帶隨機(jī)振動）[9,11]：

Z方向的嚴(yán)酷度等級為2；X和Y方向的嚴(yán)酷度等級為3；

加速度有效值：嚴(yán)酷度等級2：19.7 m/s2；嚴(yán)酷度等級3：13.9 m/s2。

使用振動集合對VW80000進(jìn)行擴(kuò)展，詳見表1。

表1 振動集合對應(yīng)功率譜密度

對于體積大且質(zhì)量重的試件（例如：發(fā)動機(jī)、起動機(jī)或電池等），可在固定點(diǎn)采用IEC 60068-2-64[12]進(jìn)行均衡控制。

2）測量、觀察和記錄：

在測試結(jié)束后，除VW80000測試標(biāo)準(zhǔn)的要求外[9]，還需測量并記錄緊固螺栓松脫扭矩。

在試驗記錄報告中需記錄試件位置和試驗順序。

3）試驗要求：

除VW80000測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基本要求外[9]，還應(yīng)滿足以下要求：

在Z方向激勵后，明-暗-截止線的位置偏移不應(yīng)大于±25 mm（距離10 m / Z方向測量，X方向的偏差±50 mm）。

在Y和X方向激勵后，明-暗-截止線的位置偏移不應(yīng)大于±25 mm（距離10 m / Z方向測量，X方向的偏差±50 mm）。

對于能形成一個垂向明-暗-截止線的燈光功能，截止線的偏移最大值為0.1 °（即10 m距離處為17.5 mm）。

試驗結(jié)束后的松脫扭矩滿足規(guī)定要求。

2.2 明暗截止線的穩(wěn)定性

該試驗旨在考核光模塊自振頻率與前照燈光帶（明-暗-截止線）的相關(guān)性。

1）試驗流程、控制和負(fù)荷：

加速曲線應(yīng)通過頻譜與車輛的三個軸向相適應(yīng)。

正弦掃頻: （10 ~ 60）Hz；

加速度值：Z方向±1 g（峰值/恒定），X、Y 方向0.35 g（峰值/恒定），（在已知車輛特性值時使用該數(shù)據(jù)）；

掃頻速度：最低15 min/倍頻程；

頻率步長：1 Hz。

組件的測試結(jié)果應(yīng)通過對整車的測量進(jìn)行檢查和判定。

若明-暗-截止線由多個光模塊組成，則應(yīng)分開測量和評估。

對于駕駛員，特定情況是在會車時，應(yīng)同時檢查敏感的燈光功能。

2）測量、觀察和記錄：

在Z方向和X、Y方向均要進(jìn)行測量。

在前照燈結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變時進(jìn)行測量。

所需的測量方法應(yīng)在保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性的前提下與委托方進(jìn)行協(xié)商。

過程應(yīng)表明諧振頻率的升高，并在振幅-頻率圖中表示出來。

3）試驗要求：

在全頻率范圍內(nèi)，明-暗-截止線的擴(kuò)散不能超過±0.27 °（即3 m距離處為±14 mm）；

按照組件設(shè)計的定義，自振頻率應(yīng)在（22~ 50）Hz范圍以外。

在出現(xiàn)偏差時，明-暗-截止線的最大垂向振幅不得超過的數(shù)值詳見圖5。

圖5 最大允許垂直振幅（發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)時）

若在壽命試驗后使用該項測試，則定義明-暗-截止線的最大擴(kuò)散值為3 m距離處± 20 mm。

對于能形成一個垂向明-暗-截止線的燈光功能，截止線的偏移最大值為0.1 °（即3 m距離處為5.2 mm）。

2.3 明暗截止線偏移

該試驗旨在發(fā)現(xiàn)初始熱負(fù)荷時發(fā)生的明-暗-截止線的偏移。

1）試驗流程、控制和負(fù)荷：

該試驗在沒有空調(diào)的裝置上進(jìn)行。

在交付位置以機(jī)械方式調(diào)節(jié)明-暗-截止線。在工作時進(jìn)行溫度加載的試驗條件如下：

工作方式：II.c[9,10]；

試驗持續(xù)時間：4 h；

試驗溫度：上限工作溫度Tmax；

溫度加載階段之后，將裝置冷卻至室溫Rt。

2）測量、觀察和記錄：

為持續(xù)的確定和評估垂向和水平方向上明-暗-截止線位置，需要使用合適的傳感器或者光學(xué)觀測方法。

若多個燈光功能的明-暗-截止線相同，則應(yīng)分別進(jìn)行觀測。

3）試驗要求：

功能狀態(tài)A[10]。

明-暗-截止線的偏移不得超過±0.057 °（即10 m距離處為±10 mm）。

3 結(jié)語

前照燈在室外行駛的使用過程中，需長時間遭受外界和自身運(yùn)行產(chǎn)生的氣候環(huán)境和機(jī)械環(huán)境等因素的影響，造成燈具裝置及其組件的老化、反光器變暗、照射位置偏移和不正確等失效情況，導(dǎo)致前照燈強(qiáng)度不足或照射位置偏差，其可靠性和性能發(fā)生的變化，嚴(yán)重時會直接影響汽車的行駛安全和行進(jìn)速度。

本文參照近年國際上德系主流汽車企業(yè)針對3.5 T以下汽車前照燈實(shí)際采用的新版供貨技術(shù)規(guī)范和要求，主要對汽車前照燈及組件/模塊的可靠性試驗中燈具的循環(huán)工作方式給出規(guī)定，進(jìn)一步對汽車前照燈的機(jī)械要求和氣候要求中涉及的三項關(guān)鍵性能試驗，即振動試驗、明暗截止線的穩(wěn)定性和明暗截止線偏移，分別給出了試驗流程、控制和負(fù)荷，試驗中測量指標(biāo)和觀察記錄的參數(shù)以及試驗后測量情況，對試驗條件設(shè)置和試驗要求進(jìn)行了詳細(xì)闡述與解析。汽車大燈要有足夠的發(fā)光強(qiáng)度和正確的照射方向，相關(guān)檢測試驗的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作對于指導(dǎo)和推進(jìn)我國汽車行業(yè)及其配件產(chǎn)業(yè)鏈的形成、自主產(chǎn)品設(shè)計與研發(fā)、技術(shù)進(jìn)步并與國際產(chǎn)品的接軌，以及檢測技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)化能力的擴(kuò)展與提升，都有重要意義和技術(shù)價值。