ISO 19453-3-2018 中文版 道路车辆 - 电气和电子设备的环境条件和测试 电动推进车的驱动系统 第 3 部分：机械负荷

ISO19453-3:2018中文版道路车辆—电气和电子设备的环境条件和测试电动推进车的驱动系统第3部分：机械负荷前言本标准为ISO19453系列标准的第3部分，该系列标准旨在规定电动推进车驱动系统用电气和电子设备的环境条件和测试方法，其中第3部分专门针对机械负荷相关要求进行规范。本标准由国际标准化组织（ISO）发布，于2018年3月1日正式实施，其中国际标准分类号为43.040.10（电气和电子设备），中国标准分类号为T36（车用电子、电气设备与仪表）。本标准规定了最大工作电压为B级电压的电动推进系统及其部件的机械负荷相关要求，描述了电动推进车驱动系统电气电子设备在实际使用中可能面临的各类机械环境应力，明确了对应的测试方法和不同应力等级下的推荐要求，目的是确保电动推进车驱动系统的电气和电子设备在振动、冲击、碰撞、机械应力等各类机械条件下，能够保持性能稳定，保障车辆运行安全和可靠性。本标准的实施对电动推进车相关零部件的设计、生产、检测具有重要的指导意义，为行业提供了统一的机械负荷测试技术规范和评价依据，助力提升电动推进车在复杂行驶场景下的适应能力。1范围本标准规定了最大工作电压为B级电压的电动推进系统和部件的机械负荷相关要求，描述了潜在的机械环境应力、试验方法以及车辆上或车辆内不同应力等级下机械负荷的推荐要求，涵盖振动、冲击、碰撞、稳态机械应力、交变机械应力等典型机械作用场景，同时兼顾电动推进车行驶过程中的动态载荷和静态载荷影响。本标准适用于最大工作电压为B级电压的电动推进车驱动系统用电气和电子设备及部件，包括但不限于电机控制器、驱动电机、相关传感器、接线盒、高压连接器等核心电气电子部件，覆盖车辆正常行驶、启停、制动、颠簸、运输等过程中可能遭遇的各类机械环境。本标准不适用于高压电池包（如动力电池包）及其系统或内部部件，此类部件的机械负荷要求可参考其他相关标准或由供需双方协商确定。此外，与极端机械条件（如剧烈碰撞、超强振动、极端颠簸等）长期接触的特殊场景，其测试条件可根据其他标准或客户与供应商之间的协议另行规定。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ISO19453-1:2018道路车辆—电气和电子设备的环境条件和测试电动推进车的驱动系统第1部分：一般规定ISO19453-5:2018道路车辆—电气和电子设备的环境条件和测试电动推进车的驱动系统第5部分：化学负荷GB/T42284.1-2022道路车辆电动汽车驱动系统用电气及电子设备的环境条件和试验第1部分：一般规定（修改采用ISO19453-1:2018）GB/T42284.3-2022道路车辆电动汽车驱动系统用电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷（修改采用ISO19453-3:2018）GB/T2423.10-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）IEC60068-2-27电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ea和Eb：冲击ISO16750-3道路车辆电子设备环境条件机械负荷测试3术语和定义ISO19453-1:2018（及GB/T42284.1-2022）界定的术语和定义适用于本文件。为便于使用，此处重点明确与本部分密切相关的核心术语：3.1电动推进车：以电力为主要推进动力，配备电动驱动系统的车辆，包括纯电动汽车、混合动力电动汽车等。3.2驱动系统：为车辆提供推进动力的电气和机械系统的总称，其电气和电子设备是本标准的主要适用对象。3.3机械负荷：电动推进车运行、启停、制动、颠簸或运输过程中，其驱动系统电气电子设备可能承受的各类机械力带来的环境应力，主要包括振动、冲击、碰撞、稳态机械应力、交变机械应力等，是影响设备结构完整性和电气性能稳定性的重要环境因素。3.4受试装置（DUT）：用于进行机械负荷试验的电动推进车驱动系统电气电子设备或部件。3.5B级电压：按照相关标准界定的，最大工作电压处于特定范围的电压等级，具体范围可参考ISO19453-1:2018中的相关规定。3.6振动负荷：电动推进车行驶过程中，路面颠簸、电机运转等产生的周期性或随机性振动带来的机械负荷，分为正弦振动和随机振动两类，正弦振动主要用于模态分析，随机振动更贴近实际行驶场景。3.7冲击负荷：电动推进车启停、制动、碰撞或遇到障碍物时，瞬间产生的冲击力带来的机械负荷，常用半正弦波形模拟实际冲击场景。3.8稳态机械应力：受试装置长期承受的恒定机械力带来的应力，如安装固定产生的紧固力、重力带来的持续应力等。3.9交变机械应力：受试装置承受的周期性变化的机械力带来的应力，如车辆行驶中反复颠簸产生的交替应力，易导致材料疲劳损坏。4试验4.1一般规定电动推进车驱动系统的电气电子系统及部件，应对本标准规定的各类机械负荷试验具有耐受能力，即在规定的机械条件下，经过规定时间的试验后，设备的电气性能、机械结构不应发生足以影响其正常工作的变化，材料不应出现开裂、变形、断裂、松动、疲劳老化等异常现象，连接部位不应出现脱落、接触不良等问题。除非有其他报告能够证明某一电气电子系统或部件对其可能接触到的特定机械负荷具有足够的耐受能力，否则该系统或部件应按照本标准规定的试验方法，分别进行各类机械负荷试验。试验过程中使用的试验设备、参数设置应符合本标准要求，确保试验结果的准确性和可重复性，同时应模拟受试装置在车辆上的实际安装状态，施加必要的预应力以还原真实受力情况。在电气电子设备及部件的选材和结构设计过程中，应提前考虑各类机械环境的影响，选用强度高、抗疲劳、抗振动的材料，优化结构设计和安装方式，加强连接部位的紧固设计，从源头保障设备在实际使用中能够抵御机械负荷的作用，避免因材料或结构不耐受导致设备失效。4.2试验目的本试验的核心目的是检验受试装置（DUT）暴露在各类机械环境中的耐受能力，验证其在振动、冲击、碰撞等机械负荷作用下，是否会出现电气性能下降、功能失效、材料损坏、结构变形、连接松动等问题，确保设备在车辆行驶、启停、制动、运输等不同场景下的可靠性和安全性。需特别说明的是，本试验不作为寿命试验，仅用于评估受试装置在特定机械负荷条件下的短期耐受能力，不涉及设备长期使用后的疲劳寿命衰减评估；同时，本试验也不涵盖极端机械条件下的长期暴露测试，此类测试可由供需双方另行协商确定，必要时可结合整车路谱数据进行等效折算测试。4.3通用试验条件如无其他特殊规定，受试装置（DUT）的预处理应在室温环境下进行，室温范围为（23±5）℃，相对湿度控制在25%~75%之间，预处理时间不少于2小时，确保受试装置达到热稳定状态，避免温度差异影响试验结果。试验过程中，应根据受试装置在车辆上的实际安装位置（如发动机舱、车架、车桥附近等），确定对应的机械负荷等级和试验参数，每个受试装置针对一种机械负荷类型进行一个试验循环，试验循环的数量可由供需双方根据实际需求协商确定，通常振动试验循环需结合车辆行驶里程进行等效折算。试验过程中，应严格遵守试验设备的安全操作规程，做好试验环境的防护措施，防止试验设备故障或机械参数异常导致人员伤害或设备损坏；同时，应实时监测试验过程中的振动加速度、冲击峰值、频率等参数，确保参数稳定在规定范围内，避免因参数波动影响试验结果的可靠性，必要时可布置加速度传感器实时采集数据。4.4受试装置（DUT）条件如无其他特殊规定，受试装置（DUT）应在室温环境下放置至热稳定状态，确保其温度与试验环境初始状态一致，避免因温度差异影响设备材料的机械性能，进而影响试验结果的准确性。受试装置应在正常使用条件下进行试验，如需进行必要的电气或机械连接，应按照设备的实际使用规范进行连接，确保试验过程中受试装置处于正常工作状态；同时，应按照其在车辆上的实际安装方式固定在试验设备上，施加与实际使用一致的预应力，确保试验过程中受试装置的受力状态与实际场景一致。如果受试装置表面存在灰尘、油污等污染物，应予以清除，避免影响连接部位的紧固性和试验效果；若需要专用的清理程序，清理方法由供需双方协商确定。对于带有机械固定结构、连接端子、线束等部件的受试装置，应检查其初始紧固状态，确保无松动、脱落等异常，试验过程中应保持固定方式不变，避免因固定不当导致试验结果失真。4.5试验设备条件试验所用设备应符合本标准及相关引用标准的要求，具备稳定控制振动频率、振动加速度、冲击峰值、冲击脉冲宽度等参数的能力，设备的精度应满足试验要求：振动频率控制精度不低于±1Hz，振动加速度控制精度不低于±5%，冲击峰值加速度控制精度不低于±5%，冲击脉冲宽度控制精度不低于±0.1ms。试验设备应定期进行校准和维护，确保设备性能稳定可靠，校准周期不应超过12个月，校准记录应妥善保存，便于后续追溯。试验前，应检查设备的运行状态，确保设备无故障、参数设置准确，振动台台面平整、固定装置可靠，冲击试验台的冲击机构灵活、缓冲装置正常；试验过程中，应及时处理设备异常情况，避免影响试验进程和试验结果。用于振动试验的振动台，应具备正弦振动和随机振动功能，振动频率范围应覆盖10Hz~2000Hz，正弦振动峰值加速度不低于1000m/s²，随机振动功率谱密度（PSD）可调节至1000（m/s²）²/Hz；用于冲击试验的设备，应能产生半正弦、方波等多种冲击波形，冲击峰值加速度可调节至20~1500m/s²，冲击脉冲宽度可调节至6~30ms；用于碰撞试验的设备，应能模拟车辆行驶中的轻微碰撞，碰撞力度可根据试验要求调节。4.6操作方法试验过程中，应根据不同的机械负荷类型，采用对应的操作方法，确保试验过程能够真实模拟实际使用中的机械环境，具体操作方法如下：4.6.1振动试验操作：将预处理后的受试装置按照实际安装方式固定在振动台台面上，调整固定位置，确保受力均匀；根据试验要求选择正弦振动或随机振动模式，设置振动频率、加速度、持续时间等参数，正弦振动可采用线性扫频或对数扫频方式，对数扫频更贴合实际行驶场景，扫频率以倍频程/分钟为单位；随机振动需设置功率谱密度（PSD）曲线，确保振动能量分布符合实际场景；启动振动台，待参数稳定后开始计时，试验过程中实时监测振动参数和受试装置状态。4.6.2冲击试验操作：将预处理后的受试装置固定在冲击试验台的试样台上，调整试样位置，确保冲击方向与实际受力方向一致；选择半正弦冲击波形，设置冲击峰值加速度、脉冲宽度等参数，按照试验要求确定冲击次数和冲击方向（至少进行多方向冲击，确保全方位验证）；启动冲击试验台，完成规定次数的冲击，试验过程中记录冲击波形和受试装置的瞬时状态，避免冲击后试样松动。4.6.3稳态机械应力试验操作：将预处理后的受试装置按照实际安装方式固定，通过专用夹具施加恒定的机械力，模拟实际使用中的稳态应力（如紧固力、重力），施加的力值应符合试验要求，保持规定的持续时间，试验过程中实时监测受试装置的变形情况和电气性能，避免应力过大导致设备损坏。4.6.4交变机械应力试验操作：将预处理后的受试装置固定在专用试验设备上，施加周期性变化的机械力，模拟实际使用中的交变应力（如反复颠簸产生的应力），设置应力变化频率、幅值和持续时间，试验过程中实时监测受试装置的疲劳状态，观察是否出现材料疲劳、结构松动等异常。4.7试验条件各类机械负荷试验的具体条件，应结合受试装置在车辆上的实际安装位置、使用场景的机械应力特点确定，确保试验条件能够真实模拟设备在实际使用中可能遇到的机械环境，具体试验条件要求如下：4.7.1振动试验条件：正弦振动试验，频率范围10Hz~2000Hz，扫频率1倍频程/分钟，峰值加速度50m/s²~500m/s²，持续时间每个方向不少于30分钟（X、Y、Z三个方向均需测试）；随机振动试验，频率范围10Hz~2000Hz，PSD值0.1~10（m/s²）²/Hz，加速度均方根值（RMS）50m/s²~200m/s²，持续时间不少于2小时，可根据车辆行驶里程进行等效折算，通常24万公里对应的振动试验时间可协商确定。4.7.2冲击试验条件：采用半正弦冲击波形，冲击峰值加速度500m/s²~1500m/s²，脉冲宽度6~18ms，每个方向冲击3次（X、Y、Z三个方向），冲击间隔时间不少于1分钟，避免连续冲击导致设备累积损坏。4.7.3稳态机械应力试验条件：施加的恒定机械力根据受试装置的实际安装紧固要求确定，通常为设计紧固力的1.2倍，持续时间不少于24小时，试验过程中保持力值稳定，无波动。4.7.4交变机械应力试验条件：应力变化频率1~10Hz，应力幅值为设计最大应力的80%，持续时间不少于10000次循环，或持续时间不少于4小时，确保能够模拟长期使用中的疲劳效应。若受试装置的安装位置特殊（如发动机舱内、车桥附近等振动剧烈部位），可根据实际使用环境调整试验参数，如提高振动加速度、增加冲击峰值等，调整后的参数应在试验记录中明确说明。4.8试验步骤各类机械负荷试验应按照以下统一步骤有序进行，确保试验过程规范、可重复，试验结果准确可靠：第一步，对受试装置进行目视检查，查看设备表面是否存在破损、变形、裂纹、松动等异常情况，检查连接部位、固定结构是否完好；如有要求，还应进行电气性能和功能检查，记录设备的初始功能状态数据、电气参数，用于试验后的数据对比分析。第二步，将受试装置放置在室温环境下进行预处理，预处理时间不少于2小时，确保其达到热稳定状态，满足4.4条规定的受试装置条件。第三步，按照受试装置的实际使用规范，进行必要的电气或机械连接，将其按照实际安装方式固定在试验设备的规定位置，施加对应的预应力，调整固定装置，确保试验setup符合要求，振动试验需确保受试装置与振动台台面刚性连接，避免共振影响试验结果。第四步，启动试验设备，按照4.7条规定的试验条件设置参数，待设备内参数稳定后，开始计时，进入正式试验阶段，试验过程中可布置加速度传感器实时采集受试装置的振动或冲击数据。第五步，试验过程中，实时监测试验设备的参数（振动频率、加速度、冲击峰值等），记录试验过程中的异常情况（如设备故障、受试装置异常、参数波动等），重点观察受试装置的结构变化和电气性能稳定性。第六步，达到规定的试验时间、循环次数或冲击次数后，停止试验，关闭试验设备，将受试装置从试验设备中取出，在室温环境下放置至稳定状态（不少于2小时），避免试验后立即检查导致结果偏差。第七步，按照4.9条的要求，对受试装置进行全面检查，包括目视检查、电气性能检查、功能检查、连接部位检查等，记录检查结果，与试验前的初始状态进行对比分析，重点检查是否存在材料疲劳、结构松动、电气接触不良等问题。第八步，若试验需要多个循环或多种机械负荷类型测试，重复第三步至第七步的操作，直至完成所有规定的试验内容，不同类型机械负荷试验之间应间隔不少于1小时，避免受试装置累积损伤。试验过程中，应详细记录每一步的操作情况、试验参数、试验时间、异常情况、传感器采集数据等信息，形成完整的试验记录，便于后续追溯和分析。试验结束后，应妥善处理受试装置，如需进行后续测试，应采取相应的防护措施，避免受试装置受到二次损坏。4.9试验要求试验结束后，受试装置的功能状态应达到ISO19453-1:2018（及GB/T42284.1-2022）中定义的C级要求，即设备能够正常实现其预定功能，无明显的功能衰减或失效现象，电气参数符合设计要求，无短路、漏电、接触不良等异常情况，信号传输稳定。受试装置的机械结构应无明显损坏，表面无开裂、变形、断裂、疲劳老化等现象，连接部位无松动、脱落、磨损等情况，固定结构完好，能够继续承受规定的机械负荷；设备上的标志和标签应保持清晰可见，无模糊、脱落、损坏等情况，确保设备的标识信息完整可辨。试验后受试装置的绝缘性能应符合相关标准要求，无绝缘下降、击穿等问题；对于带有金属部件、连接端子的受试装置，金属部件无明显变形、磨损、锈蚀现象，端子连接可靠，无接触电阻增大等异常。除上述基本要求外，若供需双方有其他特殊要求（如特定安装位置的机械负荷参数、额外的性能指标、疲劳寿命要求等），可在试验前协商确定，并在试验记录中明确说明，试验结果应满足双方约定的额外要求。5附录（参考性）本附录提供了机械负荷试验中常用的试验参数参考，供供需双方协商确定试验条件时参考，具体试验参数可根据受试装置的实际使用环境和设计要求调整，不作为强制要求。5.1不同安装