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車輛環境因子對多媒體系統之影響
車輛中心 零件品質部/環能測試課 盧錦堂
隨著科技日新月異的進步及人們對電子產品的需求與依賴加重,車輛電子裝置已是車輛標準化配備,為因應車輛電子裝置的普遍使用,如何提高裝置的品質性能、環境耐用與壽命年限,為提昇競爭力的不二法門。
環境測試(Environmental Test)在車輛測試領域為零組件品質測試的一環,可確認各種車輛零組件之環境耐用性,如:引擎動力、感測器系統控制(影像、加速度、壓力或溫度等)、機電控制(線傳控制、電子燃油噴射系統、ABS、防滑控制、電子控制懸吊、電子控制自動變速器等)、綜合車載機、衛星導航系統、影音娛樂系統等,都依其不同的安裝位置而有不同的環境條件,測試之環境因子包含溫度、濕度、雨淋、鹽霧、砂塵、太陽輻射、振動、衝擊、電力與化學藥劑等(如圖一),以確保產品符合使用者環境要求。以下將從車輛多媒體系統為例做簡單介紹,供各位參考。
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圖一 車輛各部份環境因子 |
1. 溫度:對於車輛電子裝置來說,熱因子是最普遍存在的潛在危險因素,必須考量因實際使用地理位置改變的氣候變化(如雪地至沙漠)及運輸過程環境之變化;以產品外部的塑膠殼為例,在經過高溫操作耐久試驗後,易產生塑膠外框材質變形等情況(如圖二)。
2. 濕度:主要來源為週遭環境濕度;以顯示器面板為例,在經過高濕操作耐久試驗後,因濕氣侵入面板內並附著於水平或垂直之偏光板上,致使透光角度改變而局部無法正常顯色或變色(如圖三)。
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圖二 高溫造成塑膠材質變形 | 圖三 高濕造成面板中間變色 |
3. 砂塵:長時間懸浮空氣微粒,例如置於儀錶板和座椅底下,久而久之因長期累積即會有影響出現;以進退片機構為例,易因進退片口或整體密封性設計不佳,造成粉塵侵入後,致使機構卡死或摩擦現象(如圖四)。
4. 雨淋:對於行駛時,因雨水或水花濺入電子裝置造成之功能失效、損壞等影響;以敞篷車為例,因水滴滲入機殼內,附著於電路板或機構上,易造成電路短路情形。
5. 日照:乘車室內的電子裝置承受太陽幅射之熱效應;以儀錶板區為例,在太陽光長時間照射下,易產生塑膠外框材質褪色、變質、脆化等情形。
6. 鹽霧:車輛使用於沿海地區環境或在嚴寒地區具高鹽份之路面環境;以控制盒為例,因鹽霧附著於產品上,易造成產品表面、端子、電路板或金屬機構等腐蝕(如圖五)。
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圖四 粉塵侵入進退片機構 | 圖五 控制盒之鹽霧腐蝕 |
7. 振動:對車輛電子裝置來說,衝擊效應是另一普遍存在的潛在危險因素,如車輛行駛期間所產生的正弦及隨機振動,或者於運輸儲存包裝過程人為造成的衝擊、跌落、碰撞等,都是產品發生失效的主因;以多媒體機構為例,在經過振動試驗後,易造成機構鬆脫、位移或金屬件本身疲勞而發生斷裂等情形(如圖六)。
8. 化學試劑:可分為塗抹與浸泡二種,主要在模擬產品接觸到使用環境中的清潔藥劑或溶劑(如車用油品、車用清潔劑、謢手霜、咖啡飲料等)後,表面是否有褪色或功能衰減;以塑膠機殼為例,因塑膠材質不耐酸蝕,造成硫化現象,如褪色、表面劣化等,另外在液晶面板表層或塑膠材表層之塗層也會產生剝落或分子解離等現象(如圖七)。
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圖六 固定銷斷裂 | 圖七 外殼及面板表面之塗層酸蝕 |
以上幾種是最基本且常見的自然環境因子,對任何產品而言,大多脫離不了這些環節,也是設計者在初期設計階段所需考量的基礎,藉由此案例的分享,希望能提供設計者在滿足消費者功能需求的同時,也能兼顧到產品的耐久度。
最後提供ARTC環境測試實驗室於近期新增之驗證能量介紹:
<1>電力負載驗證
大功率交流電源供應(如圖八)
a. 最大輸出電壓:AC 0~300V
b. 最大輸出電流:0~168A
c. 最大輸出功率:Max 20KVA
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圖八 電動車電源轉換器 |
<2> 機械負載驗證
TPMS複合離心試驗機(如圖九)
a.溫度:室溫~85℃
b.壓力範圍:0~6kg/cm2
c.轉速範圍:200~4000r.p.m
機械衝擊試驗(如圖十)
a. 測試平台尺寸:500×500mm(2010年第三季後,將擴充至1,500×1,500mm)
b. 最大衝擊加速度:50g(2010年第三季後,將擴充至2,000g)
c. 響應時間:6~11ms(2010年第三季後,將擴充至15ms)
d. 波形:半正弦波、鋸齒波、方波
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圖十 機械衝擊試驗機(示意圖) |
<3>氣候負載驗證
溫度衝擊試驗(如圖十一)
a.溫度範圍:-80~220℃
b.高低溫轉移時間:6秒
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圖十一 溫度衝擊試驗機 |
本中心已開始針對電動車輛相關試驗標準及程序進行研究,如需進一步了解相關訊息與合作,請洽詢本中心實驗室人員:
王崧千 工程師:聯絡電話:04-7811222分機2319,Email: not897@artc.org.tw
盧錦堂 工程師:聯絡電話:04-7811222分機2450,Email: sheriff@artc.org.tw