車載信息服務(wù)終端的質(zhì)量評估

秦韶輝　惠州市德賽西威汽車電子股份有限公司技術(shù)中心設(shè)計質(zhì)量總監(jiān)

車載信息服務(wù)終端的質(zhì)量評估

秦韶輝惠州市德賽西威汽車電子股份有限公司技術(shù)中心設(shè)計質(zhì)量總監(jiān)

根據(jù)現(xiàn)行的汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，本文探討了車載信息服務(wù)終端的車規(guī)級質(zhì)量要求和驗證方法，確保產(chǎn)品能夠滿足汽車行業(yè)的要求。

汽車；車載信息服務(wù)終端；質(zhì)量評估

1　引言

隨著移動通信技術(shù)和衛(wèi)星定位技術(shù)的飛速發(fā)展，車載信息服務(wù)系統(tǒng)將這兩種技術(shù)引入到汽車行業(yè)里，以汽車為主體，通過無線移動網(wǎng)絡(luò)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)為車輛用戶提供信息（如新聞、天氣預(yù)報、動態(tài)交通信息、電話）與娛樂（如數(shù)字音樂、數(shù)字電視、在線游戲）、安全輔助駕駛（如行程規(guī)劃、倒車環(huán)視、雷達(dá)測距、盲區(qū)監(jiān)測、移動物體識別）、交通安全與防護(hù)（如緊急呼救、道路救援、安防報警、車輛追蹤）、車輛遠(yuǎn)程控制與診斷（如遠(yuǎn)程控制車輛的空調(diào)、門窗、發(fā)動機(jī)）等內(nèi)容的服務(wù)，實現(xiàn)真正的人—車—路一體化的互聯(lián)互通。

車載信息服務(wù)系統(tǒng)由服務(wù)中心平臺、無線通信網(wǎng)絡(luò)、車載信息服務(wù)終端所組成，其中車載信息服務(wù)終端集成了計算機(jī)、通信模塊、衛(wèi)星定位模塊，作為嵌入式電子產(chǎn)品安裝在汽車?yán)铮ㄟ^通信模塊與服務(wù)中心平臺相連接，通過汽車總線與車輛相連接，通過各種接口與多種傳感器（如攝像頭、超聲波或毫米波雷達(dá)）相連接，能夠收集汽車內(nèi)外、周邊的各種狀況和行車所必需的各種信息，進(jìn)行運(yùn)算分析和處理，為駕駛員和乘客提供安全、舒適和便捷的服務(wù)。

2　現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)情況分析

由于車載信息服務(wù)終端涉及到汽車電子、衛(wèi)星定位、通信3個領(lǐng)域，雖然這3個領(lǐng)域都已有成熟的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但目前沒有一個整合的標(biāo)準(zhǔn)可以全面評估和驗證車載信息服務(wù)終端產(chǎn)品的質(zhì)量。各整車廠及車載終端廠從眾多分散的標(biāo)準(zhǔn)中按照各自的理解來研發(fā)和生產(chǎn)產(chǎn)品，各地質(zhì)監(jiān)機(jī)構(gòu)也是從眾多分散的標(biāo)準(zhǔn)中按照各自的理解來檢驗相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量，由于沒有統(tǒng)一的質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)，造成產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，易造成惡性低價競爭。由于車載信息服務(wù)終端牽涉到人身財產(chǎn)的安全范疇，例如緊急呼救功能，如果產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，將會導(dǎo)致人員在發(fā)生車禍?zhǔn)軅麜r，無法通過車載信息服務(wù)終端及時發(fā)出救援信息，耽誤治療時間，這些無視產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)象將嚴(yán)重制約車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，影響技術(shù)水平的提高。

3　車規(guī)級的質(zhì)量評估

為了確保車載信息服務(wù)終端能滿足車規(guī)級的質(zhì)量要求，需要根據(jù)目前汽車行業(yè)里的標(biāo)準(zhǔn)，制定車規(guī)級的質(zhì)量規(guī)劃。

由于車載信息服務(wù)終端涉及到3個領(lǐng)域：汽車電子、無線通信和衛(wèi)星定位，因此車載信息服務(wù)終端的質(zhì)量重點按這3個領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃，其功能和性能的要求重點引用通信行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)星定位相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)筆者在汽車電子前裝市場做了20多年的設(shè)計質(zhì)量經(jīng)驗和對國內(nèi)外知名整車廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的了解來看，其電源適應(yīng)性、機(jī)械適應(yīng)性、耐候性、電磁兼容性要求必須引用汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，否則無法滿足汽車的實際應(yīng)用環(huán)境，也就無法保證車規(guī)級的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，電源適應(yīng)性、機(jī)械適應(yīng)性、耐候性試驗推薦采用GB/T28046《道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗》系列標(biāo)準(zhǔn)；電磁兼容性里的傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射試驗推薦采用GB/T18655《車輛、船和內(nèi)燃機(jī)無線電騷擾特性用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法》，傳導(dǎo)抗擾試驗推薦采用GB/T21437《道路車輛由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾》系列標(biāo)準(zhǔn)，輻射抗擾試驗推薦采用GB/T17619《機(jī)動車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法》，靜電放電試驗推薦采用GB/T19951《道路車輛靜電放電產(chǎn)生的電騷擾試驗方法》。車載信息服務(wù)終端的整個試驗大綱參見圖1。

圖1　車載信息服務(wù)終端試驗大綱

3.1無線通信性能要求及測試方法

由于車載信息服務(wù)終端集成了通信模塊，應(yīng)支持2G、3G和4G的一種或多種，其無線通信性能和通信業(yè)務(wù)功能應(yīng)該符合3GPP、3GPP2等相關(guān)的移動通信網(wǎng)絡(luò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在此不多做論述。

3.2衛(wèi)星接收性能要求及測試方法

目前，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)主要有美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的BDS，由于車載信息服務(wù)終端集成了衛(wèi)星定位模塊，應(yīng)支持上述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的一種或多種，其衛(wèi)星通信協(xié)議和衛(wèi)星接收性能要求應(yīng)符合對應(yīng)的衛(wèi)星系統(tǒng)通信協(xié)議及相關(guān)技術(shù)規(guī)范。具體性能測試的項目見表1。其性能要求及測試方法可以參考現(xiàn)有的車載導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)：GB/T19392-2013《車載衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備通用規(guī)范》、GB/ T30290.4-2013《衛(wèi)星定位車輛信息服務(wù)系統(tǒng)第4部分：車載終端通用規(guī)范》等。但這些標(biāo)準(zhǔn)都是使用空中實際的衛(wèi)星定位信號作為信號源，由于環(huán)境的影響，無法滿足測試的可重復(fù)性，建議使用衛(wèi)星定位信號模擬器或仿真器作為信號源進(jìn)行測試。

3.3電源適應(yīng)性要求及測試方法

表1　衛(wèi)星接收性能項目

早期的汽車電氣系統(tǒng)非常簡單，主要由電源系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、信號照明系統(tǒng)、儀表、雨刮構(gòu)成，隨著電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了電控油噴、電控變速器、防抱死制動系統(tǒng)、主動懸架、電動助力轉(zhuǎn)向、空調(diào)系統(tǒng)、電控門窗、電動座椅、電動后視鏡、總線系統(tǒng)等電氣系統(tǒng)和電器設(shè)備，隨著新能源汽車的出現(xiàn)，電動汽車電路系統(tǒng)的電壓和輸電功率大幅度提高，使用了大容量電池、大功率器件和模塊，增加了高壓電路系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)。由于在一個狹小的空間里集成了這么多的電氣系統(tǒng)和電器設(shè)備，造成汽車?yán)镫姎馐褂铆h(huán)境十分惡劣，供電系統(tǒng)里電壓和電流變化莫測，充滿各種各樣的電子干擾脈沖和異常情況，因此要求車載信息服務(wù)終端有強(qiáng)大的電源適應(yīng)性能力，才能確保車載信息服務(wù)終端安全運(yùn)行。

電源適應(yīng)性試驗推薦參考GB/T 28046.2或ISO16750-2《道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗第2部分：電子負(fù)荷》，標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)地描述了電源適應(yīng)性試驗的目的、條件、試驗方法、判斷等級，針對于車載信息服務(wù)終端，推薦采用表2所列的試驗項目。

表2　電源適應(yīng)性試驗項目

3.4機(jī)械適應(yīng)性要求及測試方法

汽車經(jīng)常行駛在室外道路上，路況復(fù)雜多樣，特別是有緩沖帶的道路、崎嶇不平的爛路，對車輛產(chǎn)生巨大的振動和沖擊應(yīng)力，所以車載電子產(chǎn)品機(jī)械的設(shè)計要求要比消費(fèi)電子產(chǎn)品嚴(yán)酷，否則容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形、彎曲斷裂、松動脫落、疲勞損壞、磨損、接插件接觸不良等故障，因此振動、機(jī)械沖擊是車載信息服務(wù)終端關(guān)鍵的考量應(yīng)力。通過振動和機(jī)械沖擊試驗，可以暴露車載信息服務(wù)終端機(jī)械強(qiáng)度方面的薄弱環(huán)節(jié)，分析和改進(jìn)產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計，避免在使用過程中出現(xiàn)機(jī)械故障，提高產(chǎn)品的機(jī)械可靠性。機(jī)械適應(yīng)性試驗推薦使用GB/T28046.3或ISO16750-3《道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗第3部分：機(jī)械負(fù)荷》，標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)地描述了機(jī)械適應(yīng)性試驗的目的、條件、試驗方法、判斷等級。

在GB/T28046.3里，按產(chǎn)品裝車位置的不同，采用了不同的試驗方案，車載信息服務(wù)終端一般安裝在駕駛室里中控臺上，按GB/T28046.3給出的安裝位置，選擇了彈性體這個選項。在振動試驗里，被測的樣品一定要按照實際裝車的情況固定在振動臺上，例如實際的安裝角度、實際的安裝支撐點。應(yīng)該根據(jù)樣品在實車上的裝車情況制作振動夾具，讓被測樣品安裝在振動夾具上，再將振動夾具固定在振動臺上進(jìn)行振動試驗。千萬不能將樣品簡單固定在振動臺上進(jìn)行振動試驗，這樣無法正確評估產(chǎn)品的抗振能力。同理，沖擊試驗也是一樣要按上述要求進(jìn)行樣品的固定。

此外，為了評估生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)對產(chǎn)品所造成的影響，在機(jī)械適應(yīng)性的驗證試驗里增加了不帶包裝的自由跌落試驗和帶包裝的自由跌落試驗。兩個試驗的區(qū)別是：不帶包裝的自由跌落試驗主要是評估產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中，如果發(fā)生了跌落且產(chǎn)品有隱形損壞時，產(chǎn)品表面應(yīng)有明顯損傷，這樣可以保證跌落過的產(chǎn)品不會混入正常生產(chǎn)的良品中；帶包裝的自由跌落試驗主要是評估包裝材料對產(chǎn)品的防護(hù)能力，防護(hù)能力好的包裝材料能夠防止產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中遭受粗暴裝卸的損壞。

針對車載信息服務(wù)終端的機(jī)械適應(yīng)性試驗，推薦采用表3所列的試驗項目。其中，序號1的隨機(jī)試驗分乘用車和商用車，可根據(jù)汽車的種類選做其中一個。

3.5耐候性要求及測試方法

不同的地域有不同的溫度、濕度，例如我國西北沙漠地帶的吐魯番，最高氣溫達(dá)48°多；黑龍江的漠河最低溫度能達(dá)到-52°多；我國北方長期比較干燥，而長江以南相對濕度超過80%的天數(shù)占全年的50%以上。由于汽車的使用環(huán)境是在戶外，高低溫度、濕度會使材料的電性能、機(jī)械性能和化學(xué)性能發(fā)生變化，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的性能降低或失效。因此，車載信息服務(wù)終端的耐候性試驗主要圍繞溫度、濕度這兩個應(yīng)力展開相應(yīng)的驗證試驗，推薦使用GB/T28046.4或ISO16750-4《道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗第4部分：氣候負(fù)荷》，標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)地描述了耐候性試驗的目的、條件、試驗方法、判斷等級。

表3　機(jī)械適應(yīng)性試驗項目

在GB/T28046.4里，按照車載信息服務(wù)終端的實際安裝情況，在其附錄A中裝車位置選擇艙內(nèi)，從而確定了工作溫度范圍、氣候要求、防塵防水等級。另外，由于GB/T28046.4中防塵防水試驗描述太簡單，只寫了按ISO20653（即對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T30038）檢查DUT，因此防塵防水試驗將直接使用GB/T30038或ISO20653《道路車輛電氣電子設(shè)備防護(hù)等級（IP代碼）》去進(jìn)行試驗。

針對車載信息服務(wù)終端的耐候性試驗，推薦采用表4所列的試驗項目。

表4　耐候性試驗項目

3.6電磁兼容性性要求及測試方法

為了實現(xiàn)汽車的安全性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，汽車使用了大量電氣設(shè)備、電子器件，以往的機(jī)械式控制都被電子式控制所替代，如電子手剎、一鍵啟動等。電子技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新已占汽車新技術(shù)的70%以上，現(xiàn)階段電子系統(tǒng)的成本已占到整車成本的40%。隨著移動通信、Wi-Fi、藍(lán)牙、毫米波雷達(dá)等無線技術(shù)引入到汽車?yán)?，汽車?nèi)的電磁環(huán)境日益復(fù)雜。如果車輛里的電磁兼容處理不當(dāng)，輕則導(dǎo)致車輛的性能下降，重則導(dǎo)致車毀人亡。因此，國內(nèi)外都將車輛的電磁兼容性擺在首要位置，在我國車輛的電磁兼容性屬于強(qiáng)制性要求的范疇。

針對車載信息服務(wù)終端的電磁兼容性試驗，推薦采用表5所列的試驗項目。

表5　電磁兼容性試驗項目

3.7實車道路試驗

由于汽車使用的外在環(huán)境和內(nèi)在的環(huán)境十分復(fù)雜多樣，各種應(yīng)力錯綜復(fù)雜，僅僅靠實驗室的模擬試驗來評估車載信息服務(wù)終端的質(zhì)量是非常不夠的，通過將車載信息服務(wù)終端安裝在配套的汽車?yán)镞M(jìn)行長時間的實際道路行駛，來考察產(chǎn)品的綜合適應(yīng)能力是十分必要的。

實車道路試驗可以根據(jù)客戶的質(zhì)量要求、產(chǎn)品的技術(shù)特點和公司自身的測試能力來組合制定試驗的地域、路線、場景、周期。試驗的周期一般為2～3萬公里。測試場景見表6。

在實車道路試驗過程中，試驗人員應(yīng)不斷對車載信息服務(wù)終端進(jìn)行規(guī)定的操作，時刻觀察被測樣品的工作情況，并做好相應(yīng)的記錄，這里所說的記錄，不僅僅是筆錄，還需要對車輛的周邊環(huán)境及空中信號、車輛的信息使用視頻記錄儀、錄像機(jī)、數(shù)據(jù)記錄儀等設(shè)備進(jìn)行采集記錄，為故障的分析、再現(xiàn)、解決和復(fù)測提供依據(jù)。

4　結(jié)束語

車載信息服務(wù)終端是未來汽車智能駕駛的基礎(chǔ)設(shè)備，其產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系到每個駕駛員和乘客的人身財產(chǎn)安全，只有按照嚴(yán)格的車規(guī)級等級要求做全面的質(zhì)量驗證，產(chǎn)品的可靠性才能得到保障。

［1］GB/T 17619-1998.機(jī)動車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法［S］.

［2］GB/T18655-2010.車輛、船和內(nèi)燃機(jī)無線電騷擾特性用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法［S］.

［3］GB/T19392-2013.車載衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備通用規(guī)范［S］.

［4］GB/T19951-2005.道路車輛靜電放電產(chǎn)生的電騷擾試驗方法［S］.

［5］GB/T21437.2-2008.道路車輛由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾第2部分：沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)［S］.

［6］GB/T21437.3-2012.道路車輛由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾第3部分：除電源線外的導(dǎo)線通過容性和感性耦合的電瞬態(tài)發(fā)射［S］.

［7］GB/T28046.2-2011.道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗第2部分:電氣負(fù)荷［S］.

［8］GB/T28046.3-2011.道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗第3部分:機(jī)械負(fù)荷［S］.

［9］GB/T28046.4-2011.道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗第4部分:氣候負(fù)荷［S］.

［10］GB/T30290.4-2013.衛(wèi)星定位車輛信息服務(wù)系統(tǒng)第4部分：車載終端通用規(guī)范［S］.

Quality evaluation of the telematics terminal on board

QIN Shaohui

According to currently the standard of automotive industry， this paper mainly discusses the automotive-grade quality requirement and validation methods of telematics terminal on board， this will ensure that produce can meet the requirementof automotive industry

vehicles； telematics terminal on board； quality evaluation

2016-04-25）