道路車輛電動汽車驅動系統用電氣及電子設備的環境條件和試驗國家標準化管理委員會國家市場監督管理總局發布國家標準化管理委員會 Ⅲ V 1 1 1 24.1振動 24.2機械沖擊 4.3自由跌落 4.4外表強度/劃痕和耐磨性能 4.5碎石沖擊 5機械負荷代碼字母 附錄A(資料性)振動試驗曲線建立指南 A.1范圍 A.2一般規定 A.3平均控制法 A.4確定動力系統振動特性和試驗持續時間的方法 A.5測定車身振動曲線和試驗時間的方法 24A.6對Basquin模型的解釋 A.7循環次數的測量數據 附錄B(資料性)按設備安裝位置推薦的機械要求 I 第4部分：氣候負荷 值由60改為600,原文件印刷錯誤； Ⅲ與GB/T28046不同，GB/T42284沒有包含第2部分電氣負荷，電氣負荷試驗條件和要求見VGB/T2423.5環境試驗第2部分：試驗方法試驗Ea和導則：沖擊(GB/T2423.5—2019,GB/T2423.7環境試驗第2部分：試驗方法試驗Ec:粗率操作造成的沖擊(主要用于設備型樣品)(GB/T2423.7—2018,IEC60068-2-31:2008,IDGB/T2423.22環境試驗第2部分：試驗方法試驗N:溫度變化(GB/T2423.22—2012,GB/T2423.56環境試驗第2部分：試驗方法試驗Fh:寬帶隨機振動和導則(GB/T2423.56—GB/T2423.58電工電子產品環境試驗第2部分：試驗方法試驗Fi:振動混合模式(GB/T2423.58—2008,IEC60068-2-80:20GB/T28046.1道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗第1部分：一般規定GB/T42284.1道路車輛電動汽車驅動系統用電氣及電子設備的環境條件和試驗第GB/T42284.4—2022道路車輛電動汽車驅動系統用電氣及電子設備的環境條件和試驗第4andvarnishes—Determinationofstone-chipresistanceofcoating1按照電氣和電子設備在車上的應用情況規定了不同振動嚴酷度的試驗方法。供需雙方可根據特定規定的量級是得到車輛測量結果之前所能得到的最佳估計值，但不能代量級用于直接安裝在所定義的位置，使用支架安裝會提高或降低負荷。應根據對DUT進行振動試驗時應將樣品安裝在振動臺面上，將安裝方法記錄在報告中。正弦振動和正弦隨機振動的正弦部分掃頻速率為0.5oct/min。推薦的振動試驗用于避免使用過程中因疲勞引起的經協商可按照GB/T2423.56采用加權平均值控制方法。DUT在振動試驗期間按照GB/T2423.22和圖1通電運行疊加溫度循環條件，各溫度階段持續時間見表1。經協商可在恒溫條件下進行試驗。在整個DUT達到T后通電工作，見圖1,用盡可能短的時間檢查DUT的功能(使DUT的自產應單獨測量確定DUT在Tm和T的保持時間，保證DUT整體在該溫度下的保持時間。在振動允許進行功能性的措施避免DUT在具有自熱效應的高溫工作中過熱。完整的溫度循環曲線應分別包括超過1h保溫時間的Tm和Tmx,供需雙方應對完整的溫度循環2如果工作模式4.2在技術上不可行，可用工作模式3.2代替。對于電溫度t檢驗動力系統上的DUT因受振動導致的故障和損壞。3動力系統的振動可以分為3種類型： 動力系統的振動包括由曲軸轉動和發動機燃燒引起的正弦隨機振動和在振動。試驗時間應至少為一個溫度循環周期且DUT整體溫度在Tmx和Tm的保持時間符合要求。坐標系的定義見表A.3。按照GB/T2423.58的要求進行混合模式振動試驗。a)正弦振動部分掃頻速率不大于0.5oct/min,DUT每個軸向的試驗時間為33h,正弦隨機振動中的正弦振動部分的試驗加速度與頻率應符合圖2和表2的規定。4GB/T42284.3—2022 一b)隨機振動部分按照GB/T2423.56進行試驗，DUT每個軸向的試驗時間為33h,加速度均方根(r.m.s)值應為有一個試驗曲線。功率譜密度隨頻率的變化應符合圖3和表3的規定。1533內燃機和齒輪箱在高轉速下的振動不會與粗糙路面的振動同時發生，因此需要單獨進行寬帶隨機振動試驗。在低頻率10Hz～100Hz范圍內，需要考慮粗糙路面條件的影響。本試驗引起的主要失效是由疲勞造成的損壞。DUT在正弦隨機振動試驗之后，按照GB/T2423.56進行隨機振動試驗。DUT每個軸向的試驗持續時間為10h,三個軸向的加速度均方根(r.m.s)值應為21.4m/s2,功率譜密度隨頻率的變化應符合圖4和表4的規定。16表4PSD與頻率33不應出現故障和損壞。在GB/T42284.1定義的工作模式3.2或工作模式4.2時，功能狀態應達到檢驗安裝在車身上的DUT因振動導致的故障和損壞。車身的振動是在粗糙路面行駛引起的隨機振動。本試驗引起的主要失效是由疲勞按照GB/T2423.56進行隨機振動試驗，DUT每個軸向的試驗持續時間為20h,三個軸向的加速度均方根(r.m.s)值應為13.3m/s2,功率譜密度隨頻率的變化應符合圖5和表5的規定。71圖5PSD與頻率8坐標系的定義見表A.4。按照GB/T2423.56進行隨機振動試驗，DUT每個軸向的試驗持續時間為20h,三個軸向的加速度均方根值應為：——X:35.1——Y:20.5——Z:36.2功率譜密度隨頻率的變化應符合圖6和表6的規定。對于自由放置或不以特定方向安裝的部件(如逆變器),三個軸向的條件適用于初始位置定義的三個軸向。9表6PSD與頻率X軸向Y軸向Z軸向 ABCZ由供需雙方協商注：可參考GB/T2423.7—2018中5.2.3,依據DUT的質量，來確定合適的跌落高度。按照ISO20567-1:2017進行試驗。供需雙方協商確定使用ISO20567-1:2017中表2的嚴酷等級試驗1沖擊1沖擊2自由跌落A√√B√一—√√C√—√D√√√E√—√F√ √√Z由供需雙方協商表A.1試驗定義車輛坐標軸Z':豎直方向(垂直于地面方向)動力系統坐標軸X:曲軸方向Y:垂直于曲軸方向和活塞方向Z:活塞方向電機坐標軸Xp:車輛行駛方向(電機的驅動軸平行于地面)Yew:垂直于車輛行駛方向和豎直方向ZpM:豎直方向(垂直于地面方向)路面(即：比利時石塊，搓板、減速坎) 駕駛速度≥fma的2.5倍fma為評估的評估限制 一發動機轉速增加快，就有可能檢測不到現里葉變換)將是錯誤的。個斜坡，發動機轉速1000r/min在1s內，4次掃頻超過了1Hz樣品溫度(樣品安裝地點和區域)述(特別是彈性懸吊點)峰值保持峰值保持和所有其他的范圍—對瞬態信號不加窗(峰值因子>6) 關于速度/時間的r.m.s.隨機部分)瀑布圖表A.5振動試驗曲線建立(續)用于建立曲線的方法和如：描述包括數據壓縮(平均或取包絡)在內的所有關鍵點一用于確定試驗持續時間的方法和過程說明將試驗應力和試驗時間用于相關場合的應力和工作壽命的假設和模型。如M值=S/N曲線的梯度。當按照A.6調整試驗時間時，其值為5。A.4中所示的發動機速度分布計算。驗持續時間根據A.5中的— 過程和工程評價方法的一通常由于安裝剛度和動態響應的不同，安裝在車輛上與安裝在振動臺面上的DUT的頻率響應有考慮到DUT在振動夾具上的各個安裝點的運動是同向的，由于振動試驗夾具比在車輛上的安裝部位推薦方式：平均控制信號=(3×激勵)+(1×DUT響應)。——安裝在DUT上的控制點信號在平均控制之外時，每個控制點信號均采用相同的因子進行應確保DUT“經過充分試驗”,試驗室里的應力應足夠大。(如通過測量DUT的響應和頻譜比較一種新的順序試驗方法，由發動機高速行駛工況下覆蓋發動機振動的正況下覆蓋道路振動的隨機振動試驗組成(見圖A.1)。A.4.1.2試驗時間轉速(min-1)與發動機轉動引起的振動量級之間存在一定的關系。對于疲勞試驗，只需考慮最大的累計停留時間是汽車整體壽命要求的0.55%。根據以上結果，假設壽命為6000h,計算正弦隨機振動試驗中每個軸向的試驗時間為33h,即以40km/h的平均車速可行駛240000km。崎嶇的路面行駛時，振動的影響需要考慮。考慮到粗糙路面的比例約為10%,隨機振動試驗時間為600h,即為壽命6000h的10%。然而，由于試驗時間過長，通過以下步驟將試驗時間從600h更改為%%時間h時間小計h0表A.6發動機轉速分布的概率和時間(續)%%時間h時間小計h1A.4.2.2.2在底盤測功機上通過增加發動機轉速測量加速度量級動力系統上的加速度量級通過在底盤測功機上以恒定速率增加發動機的轉速測量。圖A.3所示的測量在以下條件進行： 測量開始時的發動機轉速：1217r/min(0.221倍標稱轉速); 測量結束時的發動機轉速：6386r/min(1.161倍標稱轉速); 發動機轉速提升速率：3000r/(min)2; 測量過程中，記錄不同時間對應加速度量級。0圖A.3動力系統的加速量級在每個加速度量級對測量時間內最大值的個見圖A.4。試驗時間負荷分布通過使用每個加速度量級的系數(試驗時間/測量時間)計算。(例如，4.4h×汽車壽命負荷分布通過使用每個加速度量級的系數(汽車壽命×粗糙道路的百分比/測量時間)計算。(例如6000h×0.5×3600s/h/3.69s=2926829)。這種簡單的方法僅適用于一種占主導位置的DUT共振模式。其他情況下，時間信號應在計數開A.4.2.2.4分析各加速量級和發動機轉速的循環次數GB/T42284.3—2022圖A.5循環個數的分布此外，實際工況發動機轉速分配情況由實際工況保持時間除以底盤測功機測量每一級發動機轉速分布比值來估算。以1.15倍標稱轉速、加速度為371.2m/s2為例，計算結果如下： 0.05級每個發動機轉速測量時間：0.091min(=1.723/19級); 1.15倍標稱轉速的實際工況保持時間為：0.21h(見表A.6); 實際工況保持時間和測量時間之間的比值：139倍(=0.21×60/0.091); 底盤測功機測得的循環次數：23次(見表A.15); 實際工況循環數：3200個循環(≈23×139)。上面的計算中標稱轉速轉速分布分為19級。表A.15中的數量為24級，但本次測量從0到0.15的4個級別沒有循環，其余20級在底盤測功機上測量0.2倍標稱轉速和1.15倍標稱轉速的起止數據不完整。因此，使用19級而不是20級來計算。雖然省略了加速度小的低速范圍量級，但對最終計算結果影響不大。所有類型的速度和加速度都采用相同的計算方法，實際工況的循環數如表A.16所示。表中最后一行所示的每個加速度量級的循環數的總和用于下一個步驟的理論驗證(例如，加速度量級為371m/s2的循環數為105089)。A.4.2.2.5發動機轉速范圍內主導負荷的驗證使用Palmgren-Miner假設，疲勞損傷S一般定義為無量綱量，公式如下：S?=n?/Nn;——施加在加速度量級為a;的循環數，a;單位為m/s2;N加速度量級為a;時出現故障(疲勞壽命)的循環次數；i——加速度量級后綴。a)選擇斜率為k、疲勞循環次數為Np的S/N模型(見表A.12);b)設定疲勞極限ap(見圖A.6);c)計算在a?時到故障點N,的循環次數；d)計算在a;時S?=n;/N;e)計算總數S=ZS?;g)計算S?,S?和S?/S?在指定的ap下的值。——Np=2000000,——ap=270當規定S=1時，——S?=0.0792,——S?=0.933,——S=S?+S?=1.01限制循環累積損害表A.7累積損害間的對比(續)限制循環累積損害汽車牽引用電氣及電子部件的質量在幾千克到幾十千克之間，DUT的質量大、慣性大，加速均方根A.5.1.2試驗時間GB/T28046.3—2011中，試驗時間為8h,其中90%的粗糙路面被描述為最壞的情況，而通常用小于50%的粗糙路面來計算(見GB/T28046.3—2011中A.5.3.2)。用于純電動汽車、混合動力汽車牽引路面的百分比降低到50%。根據試驗時間從4.4h到20h的變化，利用Basquin模型對振動條件進行調整。詳情見A.6。將粗糙路面的比例改變為50%,4.4h的隨機振動試驗足以覆蓋汽車在使用壽命期間產生的應力。試驗時間為4.4h產生的應力(疲勞極限)大約是行駛條件下(在試驗跑道上行駛3000h)應力的1.65倍(1.20-1.99)。因此4.4h本文件使用的數據來自GB/T28046.3—2011中的ECU,同樣的方法也適用于本文件所涵蓋的勵),一個在DUT上；c)選擇汽車壽命和“粗糙路面百分比”(汽車壽命為6000h,粗糙路面百分比為50%);d)將各量級的計數結果與系數相乘，計算負荷●(試驗時間/試驗期間的測量時間);·(車輛使用壽命×粗糙路面百分比/車輛行駛期間的測量時間)。這些計算基于Woehler曲線進行Haibach修正；詳情見A.5.2.5。—部件安裝：將DUT牢固固定在振動臺上；所選譜密度與4.1.2.2.2.2規定的略有不同。 面占比為50%)的負荷分布(見表A.10)。加速度量級a?加速度量級a;循環數n,2000000和k=3.5的Haibach修正，S=1時的計算結果如表A.11所示。an總計注：Np=2000000;k=3.5;2k-1=6。S/N模型是否符合實際基于廣泛的調查和試驗。因此，有必要對所有S/N參數全部覆蓋(如特定的文獻)。目前使用的12個模型如表A.12所示(“Haibach假設”、“4個斜率k”和“3個疲勞極限循環Np”)。其中部分模型與實際情況相差較多，其他的則更為接近實際情況。假設12個模型中至少有一個模型是比較接近實際情況。即使沒有與實際情況接近的模型，對兩種情況(車輛和試驗)使用相同的模型或做出相同的假設，由于對錯誤假設進行補償，對結果影響不大。圖A.6為所選實例負荷分布及對應的S/N圖(一個模型)。圖A.6疲勞損傷S、疲勞極限ap、疲勞循環次數Np見A.4.2.2.5。驗證結果見表A.12,將路面粗糙比重從90%減少到50%,將隨機振動試驗時間改為4.4h(=8h×50%/90%),隨機振動試驗比實測工況更為嚴酷。圖A.6線性損傷累積S/N圖示例k4.4h隨機振動試驗計算的疲勞等級(12個“S/N模型”)3000h劣質道路行駛必需的疲勞等級(12個“S/N模型”)比較575757A.6對Basquin模型的解釋A.6.1范圍當由于夾具和/或DUT太重而不能達到試驗條件的全部量級時，可通過調整振A.6.2概述由振動應力引起的典型失效形式為疲勞損壞。疲勞時間與振動強度量級的關系可用式(A.1)W?——振動加速度量級1;W?——振動加速度量級2;T?——耐久試驗時間1;T?——耐久試驗時間2;根據材料的不同，m有不同的數值(通常為3～9),隨機振動下金屬的疲勞數值一般為m=4,但是1圖A.7加速度與頻率的原始PSD例如，使用公式(A.1)時，曲線的RMS量級將降低50%(見圖A.8和表A.14)。T?=22×(96.6/48.3)?=704圖A.8加速度隨頻率計算得的PSD表A.14PSD與頻率A.7循環次數的測量數據底盤測功機測量的循環數見表A.15,實際工況循環數見表A.16。表A.15底盤測功機測量的循環數分布加速度量級/(m/s2)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000006000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000020000000000030000000000000000000008000000000280000000300000800013900000500179023539分布加速度量級/(m/s2)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000400000000000000900000000000000000000000000002000000000000000000000000002000000000000000000000000710000000000400000000000000000000810000000631000008