ISO 16750-52023 道路车辆.电气和电子设备的环境条件和试验.第5部分化学负荷标准立项发展报告

道路车辆电气和电子设备的环境条件和试验第5部分：化学负荷标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Roadvehicles—Environmentalconditionsandtestingforelectricalandelectronicequipment—Part5:Chemicalloads摘要随着汽车电动化、智能化与网联化进程的加速推进，道路车辆电气电子设备（E/E设备）在整车中的功能占比与价值密度持续攀升，其所面临的化学环境负荷问题日益凸显。车辆在服役周期内不可避免地接触燃油、润滑油、制动液、清洗剂、酸雨、道路融雪盐、工业沉降物等多种化学介质，这些化学负荷可能引发电连接器腐蚀、线束绝缘层老化开裂、PCB板漏电短路、传感器信号漂移等可靠性失效，直接关系到车辆的功能安全、驾乘体验与维护成本。为统一全球范围内E/E设备化学负荷试验方法和评价准则，国际标准化组织（ISO）于2023年7月正式发布ISO16750-5:2023《道路车辆电气和电子设备的环境条件和试验第5部分：化学负荷》，替代了此前ISO16750-5:2010版本。该标准系统规定了道路车辆E/E设备在化学负荷条件下的试验程序、严酷等级与判定准则，涵盖试验样品预处理、化学试剂选用、施加方式、暴露时长、恢复条件及结果评定等完整技术链条，构成为ISO16750系列标准（环境条件和试验）的重要组成部分。本报告围绕该标准的修订背景、技术内容变化、与现行法规标准体系的协调关系以及实施路径展开系统论述，旨在为行业企业、检测机构与标准使用者提供全面、准确的技术解读与实施指引。报告认为，ISO16750-5:2023的发布实施将显著提升全球道路车辆E/E设备化学环境适应性的验证水平与结果可比性，对推动我国相关国家标准和行业标准的更新升级、提升汽车电子产品可靠性与国际竞争力具有重要的参考价值和指导意义。关键词：道路车辆；电气电子设备；化学负荷；环境试验；ISO16750-5；可靠性验证；标准修订Keywords:Roadvehicles;Electricalandelectronicequipment;Chemicalloads;Environmentaltesting;ISO16750-5;Reliabilityverification;Standardrevision1引言1.1背景概述道路车辆电气电子设备的环境可靠性直接关系到车辆的安全性、可用性与使用寿命。随着车辆功能日益复杂化，E/E设备面临的化学环境负荷来源更加多元、作用方式更加复杂。化学负荷是指设备在正常使用、储存或运输过程中可能接触到的各种化学介质及其产生的侵蚀效应，包括液体化学品的直接浸润、蒸气氛围的渗透、固体颗粒物的沉积与潮解等。化学介质对E/E设备的损伤机理涵盖材料溶胀与溶解、金属腐蚀与电化学迁移、高分子材料开裂与应力腐蚀、弹性密封件硬化与失效等，这些损伤往往以渐进性和隐蔽性方式发展，初期不易察觉，后期则可能引发突发性功能失效。ISO16750-5标准作为国际公认的道路车辆E/E设备环境试验方法标准之一，其历史沿革可追溯至2003年首次发布版本（ISO16750-5:2003），后经2010年第一次修订形成ISO16750-5:2010版本。随着汽车行业技术发展、化学材料更新换代以及全球市场对测试结果可比性要求的提升，ISO/TC22/SC32（道路车辆技术委员会电气电子部件分技术委员会）于2018年正式启动新一轮修订工作，历经多轮工作组讨论、草案投票与意见处理，最终于2023年7月形成并发布ISO16750-5:2023版本。该版本在标准结构、技术内容与可操作性方面均有显著改进。1.2标准的法律地位与适用范围ISO16750-5:2023标准属于国际标准化组织（ISO）制定的道路车辆电气电子设备环境条件和试验系列标准（ISO16750系列）的组成部分。该系列标准是国际汽车行业广泛采用的环境试验基础标准，被多个国家和地区的整车企业、零部件供应商及第三方检测机构作为产品验证和供应商质量协议的重要技术依据。在我国，GB/T28046系列国家标准等效采用了ISO16750系列标准，其中GB/T28046.5对应ISO16750-5，在我国汽车行业质量管理和产品认证体系中发挥着重要的技术支撑作用。该标准的适用范围涵盖安装在道路车辆上（包括乘用车、商用车、摩托车等）的电气电子设备，包括但不限于发动机控制单元（ECU）、车身控制器（BCM）、传感器、执行器、信息娱乐系统部件、连接器、线束组件等。标准适用于设备在车辆正常运行、维护保养和偶发异常工况下可能承受的化学环境负荷试验。2标准主要内容2.1规范性引用文件ISO16750-5:2023在规范性引用方面进行了系统性更新，以反映最新版本的技术标准状态。该标准规范性引用了ISO16750-1（总则与定义）、ISO16750-2（供电环境负荷）、ISO16750-3（机械负荷）、ISO16750-4（气候负荷）等同系列标准，确保各分册之间的术语一致性、试验逻辑连续性和方法协调性。与此同时，在化学试剂规格与试验方法方面，标准合理引用了ISO1817（硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法）、ISO175（塑料耐化学药品性试验方法）等材料层面的试验方法标准，从材料行为测试到部件级验证形成了贯通的技术链条。值得注意的是，2023版特别补充了与新型化学介质相关的参考文件（如针对锂离子电池电解液泄漏场景的耐腐蚀性评估参考方法），反映了当前动力电池安全防护的技术关切。2.2术语和定义2023版标准在术语定义方面进行了扩充与精细化处理。除保留原版本中已确立的DUT（试验样品，DeviceUnderTest）、化学负荷（Chemicalload）、功能状态等级（functionalstatusclass）等基础术语外，新版本新增了以下关键术语并给出了明确编码定义：-化学暴露剂量（chemicalexposuredose）：单位面积上累积接触的化学介质总量，用于量化多次重复暴露场景下的累积效应，其表述方式为“介质浓度×接触时间”的积分函数，单位为mg·h/cm²。-功能状态等级（functionalstatus）：DUT在试验过程中和试验后应保持的功能性能等级，沿用ISO16750-1中定义的A、B、C、D四级分类，分别表示“功能完全正常”“功能自恢复性偏移后可自行恢复”“功能需外部干预或复位方可恢复”“功能不可恢复”。-恢复条件（recoveryconditions）：DUT在完成化学暴露后、进行功能检查前所需满足的标准大气环境放置条件和最短时长要求。-表面张力（surfacetension）：液体化学介质与DUT表面材料之间界面作用的物性参数，在评估介质润湿性和渗透能力时作为参考指标。2.3化学负荷类型与试验严酷度标准根据道路车辆E/E设备实际运行中可能遭遇的化学介质情景，将化学负荷划分为以下主要类别，并针对每类规定了代表性试剂、典型使用场景和推荐的试验严酷等级：1.工作液体类：包括柴油、汽油（含乙醇汽油E10/E85）、机油、变速箱油、制动液（DOT3/DOT4/DOT5.1）、发动机冷却液（含长效有机酸型OAT冷却液）、动力转向液、挡风玻璃清洗液（含冬季防冻型）、尿素溶液（AdBlue）等。此类负荷模拟设备因密封失效、管路泄漏或维护操作不当而接触工作液体的实际场景。2.维护保养化学品：包括车身清洁剂、轮毂清洗剂（酸性或碱性）、发动机舱清洗剂、制动器清洁剂、粘接胶去除剂、润滑脂、防锈剂、脱模剂等。此类负荷模拟车辆在使用和维护过程中E/E设备意外接触保养用化学品的场景。3.环境沉积物类：包括酸雨模拟液（pH值范围4.0～5.5的硫酸/硝酸混合溶液）、道路融雪盐溶液（氯化钠基，浓度3%～5%质量分数，必要时可加入氯化钙组分以模拟复合融雪剂）、工业污染沉降物（含硫化物/氮氧化物沉积模拟液）等。此类负荷模拟车辆在特定地理或气候条件下长期运行过程中E/E设备表面沉积的腐蚀性介质。4.新型介质类（2023版新增）：包括锂离子电池电解液（模拟热失控或碰撞工况下电池电解液泄漏至相邻E/E设备的场景）、高压线束绝缘油、燃料电池系统冷却液（去离子水基，含乙二醇和缓蚀剂）等。此类新增介质反映了新能源汽车技术发展对化学环境试验提出的新需求。试验严酷等级方面，2023版在原有“基础等级—加强等级”二级体系基础上，引入“极端等级”作为可选的高严酷等级，主要适用于以下情形：（a）安装在发动机舱内且邻近化学介质储液罐或管路的设备；（b）长期暴露于高湿度与工业污染联合环境的设备（如商用车底盘部件）；（c）功能安全完整性等级（ASIL）为C或D的E/E设备；（d）整车企业基于失效模式与影响分析（FMEA）结果提出更高验证要求的产品。2.4试验设备与设施要求ISO16750-5:2023对化学负荷试验的设备与设施提出了明确要求，以确保试验结果的准确性和可重复性。标准规定：-液滴法试验装置：应配备精密滴液装置，能够控制单滴液量（典型值0.05mL±10%）、滴液高度（典型值50mm±5mm）、滴液周期和滴液位置精度，推荐使用带有程序控制功能的自动滴液系统。-浸没法试验容器：应使用化学惰性材料（如聚四氟乙烯、高密度聚乙烯、耐腐蚀不锈钢）制成，容器尺寸应保证DUT完全浸没且介质体积不小于DUT体积的5倍，容器应配备密封盖以减少介质挥发损失。-喷雾/涂覆试验装置：应具备可调节喷雾压力、喷雾角度和喷雾均匀性的功能，喷雾箱内温度可控（23℃±2℃，或根据需要模拟高温工况），并配备废液收集与处理系统。-气候环境模拟：部分试验工况需要在特定温湿度条件下进行（如高温高湿联合化学暴露试验需在温度85℃±2℃、相对湿度85%±5%条件下进行），试验箱应满足对应温湿度控制精度要求。-安全防护：鉴于试验涉及易燃化学品（如燃油、溶剂类清洁剂）和有害化学品（如酸液、有机溶剂），标准要求试验场所应配备符合当地法规的通风系统、消防器材、洗眼器和紧急冲淋装置，试验人员应接受化学品安全操作培训。2.5试验方法2023版标准在试验方法方面进行了以下技术更新：试验流程框架：标准明确了通用试验流程的五个阶段——（1）预处理：DUT在标准大气条件（温度23℃±5℃，相对湿度25%～75%）下放置不少于24小时，必要时进行功能初检，记录初始性能参数基准值；（2）初始测量：在标准大气条件下对DUT进行外观检查和功能测试，记录基线数据；（3）化学负荷施加：按规定的试验方法将选定的化学试剂施加于DUT的规定表面或整体；（4）暴露后恢复：将DUT在标准大气条件或规定温湿度条件下放置一定时长（通常为1～24小时，依据DUT材料和结构确定），使化学介质挥发、渗透或反应趋于稳定；（5）最终测量与判定：对DUT进行外观检查和功能测试，与初始测量结果对比，依据功能状态等级要求进行合格性判定。试验方法分类（推荐按DUT实际安装位置和可能暴露模式选择适用方法）：-方法A——液滴法（模拟滴落液体）：适用于安装在化学液体可能滴落位置的设备，如发动机舱底部部件、油箱附近传感器等。试验时以规定速率（典型值每10秒1滴）将试剂滴至DUT表面规定的测试点（通常是接插件、开孔、缝隙等敏感区域），持续时间为8小时或24小时（根据严酷等级确定）。-方法B——全浸没法（模拟完全浸入液体）：适用于安装在可能被液体完全淹没的位置的设备（如安装在车辆底部的控制器、涉水后暴露于含化学介质水中的部件），将DUT完全浸入规定温度的试液中保持30分钟至24小时。-方法C——喷雾/涂覆法（模拟飞溅或喷洒场景）：适用于白车身内板、轮罩内衬、底盘部件等可能受到路面飞溅液体冲击的E/E设备，采用标准化喷嘴（喷射速率150mL/min±10mL/min，喷射距离300mm±10mm，喷射角度45°±5°）将试液均匀喷涂至DUT表面，喷雾持续时间为10秒，间隔2小时后重复，共进行3个循环。-方法D——气体暴露法（新增，模拟蒸气氛围）：适用于安装在化学蒸气浓度较高区域的电气设备部件（如油箱蒸气区域、蓄电池上方），在密封试验箱内通过蒸发特定化学试剂产生饱和蒸气氛围，DUT持续暴露24小时至7天，试验箱温度根据模拟工况设置为23℃±2℃或40℃±2℃（高温加速条件）。结果评定要求：2023版明确了对DUT在化学负荷试验前后的外观评定指标，包括表面变色等级（参照ISO4628系列标准色卡分级评价）、材料开裂（目视检查辅以5倍放大镜确认，裂纹宽度>0.05mm判定为失效）、表面粉化或脱落、金属部件腐蚀面积比（腐蚀面积不超过暴露面积的5%为可接受）、标识清晰度保持等。标准强调，外观检查应在光照强度不低于600lx的条件下进行，并保留影像记录作为客观证据。3与相关标准法规的协调关系3.1ISO16750系列标准的内部协调ISO16750-5:2023在修订过程中注重与同系列其他分册的协调衔接。化学负荷试验中的样品预处理、功能状态分级、最终测量条件等基础性规定与ISO16750-1:2023保持一致；化学负荷与温度负荷的联合效应通过引用ISO16750-4:2023中规定的温度试验方法实现试验衔接；化学负荷试验前后可能需要进行的机械振动或冲击试验则与ISO16750-3:2023形成方法联动。系列标准的协调统一为整车企业和零部件供应商制定完整的环境验证计划提供了逻辑一致的技术框架。3.2与我国标准体系的协调及政策背景我国GB/T28046系列标准在结构框架和主要技术内容上等效采用ISO16750系列标准。当前，我国汽车行业正处于“新四化”（电动化、智能化、网联化、共享化）快速转型期。工业和信息化部等相关部门陆续出台政策，推动提升汽车产品环境适应性与可靠性水平，强化车载电子设备在复杂使用环境下的质量验证要求。GB/T28046.5现行版本基于ISO16750-5:2010的修订工作已列入相关标准化主管部门的评估计划。ISO16750-5:2023的发布为我国对应的国家标准修订工作提供了最新的国际技术参照，其新增的新能源汽车化学介质类型、功能状态分级细化等要求对我国电动汽车电池系统安全、高压电子部件可靠性验证标准的完善具有直接参考意义。4标准实施与影响分析4.1国际影响ISO16750-5:2023作为国际通用的道路车辆E/E设备化学负荷试验标准，其发布将对全球汽车行业产生广泛影响。对于跨国整车企业而言，该标准的更新意味着其内部环境验证规范、供应商试验要求和产品开发验证计划需要相应调整；对于零部件供应商而言，满足新版标准的试验要求成为进入国际整车企业合格供应商名单的必要条件。同时，采用最新版ISO标准有助于消除不同国家和地区之间因试验方法差异导致的贸易技术壁垒，提升全球供应链中产品质量验证的一致性和结果可比性。4.2国内影响与实施建议对我国汽车行业而言，ISO16750-5:2023的发布具有以下影响维度：-技术层面：促进我国汽车E/E设备化学环境适应性试验能力的整体提升，推动检测机构更新试验设备和人员技能，完善化学负荷试验的质量管理体系建设。-产业层面：助力自主品牌整车和零部件企业对标国际先进验证水平，缩短产品国际认证周期，增强出口竞争力。-标准层面：为GB/T28046.5修订提供最新国际参照，同时也为我国新能源汽车相关环境试验标准制定提供方法学借鉴。建议相关企业根据产品应用环境和客户要求评估差异化实施路径：产品主要面向全球市场的一级供应商应尽快建立按ISO