气候变迁影响全人类的生活,各国纷纷制定相关制度与法律,其中碳中和议题备受关注,各国家组织拟定相关法律约制每年的碳排放量,甚至包含禁售燃油车的时程计画,欧盟在2022年6月底与各国达成协议,在2035年将禁售燃油车;2021年11月在英国格拉斯哥召开的COP26 「格拉斯哥气候协定」,全球超过190 位领导人共同签署防止地球持续暖化的相关制度与合约。国际气候制度也将会逐渐改变人类目前的生活习惯,全球车厂的碳中和目标必须跟随国际制度有所改进,电动车在未来将逐渐取代现今普遍的燃油车。

11月2日于国立阳明交通大学登场的「第20届台湾静电放电防护技术暨可靠度技术研讨会」,德凯宜特系统可靠度工程部技术副理洪瑞含,受邀分享智慧车联网之汽车电子模组可靠度领域的深厚经验。洪瑞含副理在演讲中指出现今电动车产业的一大课题:电动车的性能与品质为当代车厂的考验,除了新颖的技术与配备,电动车的自驾能力也将备受期待,更完善与安全的自驾能力在电动车中为关键技术之一。 SAE(美国汽车工程师协会)将自动驾驶等级区分为0~5级并明确列出各等级之性能规范。目前市面上电动车以等级2居多,车辆具有辅助功能,但仍需要人类监控驾驶环境,等级3~5则交由系统监控,甚至在等级4以上,踏板与方向盘可能无须安装。针对等级3以上的自驾系统,在肇事责任的定义上已归属车厂。根据美国加州车辆管理局报告,2021年在加州进行测试的28家公司1,180辆自驾车,共行驶逾410万英里(约660万公里),约为2020年的两倍,且持续增加上路实测。
随着电动车自驾系统的需求将不断提高且性能备受考验,车内的电子元件在安装之前必须经过一连串严苛的可靠度测试来确保产品品质,以保障使用者的人身安全。汽车产业与人类生命财产息息相关,是一个相对封闭的环境,产品设计的不良或可靠度的缺陷都可能造成车厂巨大的赔偿损失,因此国际车厂在采购相关零件时的优先考量不会是低廉价格,而是安全、可靠度与品质。在可靠度验证中,车用产品比起商用或电子相关产品更为严苛,且需着重于功能安全问题,将故障风险对人员影响降至最低。汽车制造商和一级系统供应商(Tier 1)为提高电子产品的品质和可靠度,要求电子元件故障率的等级降至十亿分之一,也在供应链中推行车用电子零部件的可靠度验证必须目标零缺陷且零失效,测试至产品失效为主(Testing to Failure)

相较于消费性电子产品生命周期约在3-5年的高汰换率,在汽车产业中,往往不会将新技术放入最畅销的车款上,而是导入最成熟且可靠度与品质最佳的技术与产品。洪瑞含副理进一步说明,当车厂要开发一个产品与功能时,会依序定义系统功能、子系统功能、该采用的电子控制单元(ECU),以及需要使用的半导体元件,规格由左至右由上而下开发制造;在进行验证时则需由下而上,一步一步完成验证需求。正所谓「基础不牢,地动山摇」,从最源头确认品质做起,是产品达到高可靠度的关键,如不遵循V型曲线,当产品失效时,将难以厘清失效原因来自产品、制程或是设计不良所致。解析汽车电子产品验证要点,可参考国际规范 SAE J1211 与 ISO 26262 都强调的规格需求与验证结果-V型曲线(参见图一)。
图一:汽车零组件流程图 (资料来源:SAE J1211, MOBILEYE)

在汽车可靠性测试项目中,检测内容包含电性、振动、冲击、高温低温、湿度、日照、防水、防尘、化学、寿命预估、噪音…等测试项目。在德凯宜特实验室服务的实战经验中,提供全面且专业的电子产品检测技术与服务(参见图二)。
图二:Automotive reliability testing item (资料来源:DEKRA iST)

最后洪瑞含副理在演讲中提醒汽车电子产品验证的5大重点:
1. 要注意可靠度测试顺序
2. 从设计到验证的V型曲线,确实执行每个环节的可靠度,以利未来失效现象的厘清
3. 要从Test to Pass延伸到Test for Mission(ALT)或是Test to Fail(HALT)
4. 量产出货后的产品品质,定期追踪检视(ESS/HASA),降低制程变异,确保品质一致
5. 收集所有失效数据,包含市场上实际发生的RMA资料,做为未来产品的可靠度设计依据
图三:汽车电子测试建议 (资料来源:DEKRA iST)

在汽车产品的验证中,安全为第一优先考量,必须有别于既有的消费性电子产业思维,对于品质与可靠度的要求须更为严谨,美系车厂特别要求高加速寿命试验(High Accelerated Life Testing,简称HALT),利用测试至产品失效(Testing to Failure)来找出产品的设计缺陷,并且在设计验证阶段就先将设计的缺陷改善;欧/美车厂与Tier 1重视产品使用的寿命,用统计模型来拟订测试计画;亚洲对于产品品质的验证,则是透过实际长时数的电化学测试来进行,而非采用加速的方式进行验证。由此得知,全球国际车厂都以高品质、高可靠度、产品寿命长为共同目标,当决定跨入汽车产业之路,在各项检测必须投入更多耐心与决心。

 


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