在新能源汽車的核心三電系統中,車載充電機(OBC)扮演著將電網交流電轉化為電池直流電的“能量轉換器”角色。它常年位于車輛底盤或引擎艙,持續承受來自路面的各種顛簸與沖擊。其內部包含大量的功率半導體、磁性元件、濾波電容及精密控制電路,任何因振動導致的連接松動、元件疲勞或結構諧振都可能引發充電故障、效率下降甚至安全風險。QC/T 1069-2023《電動汽車用車載充電機》 行業標準中規定的振動耐久性測試,正是為了在實驗室內科學模擬并從嚴考核OBC在整個車輛生命周期內,抵抗這種長期機械應力能力的核心驗證手段。
一、 測試目的:超越功能驗證,追求長效可靠
振動耐久性測試的核心目標,絕非簡單的“通電后不散架”,而是通過施加遠高于實際路況的嚴酷振動應力,在短時間內加速暴露OBC潛在的可靠性缺陷,實現對其長效服役能力的預測性評估。具體包括:
激發結構性與工藝性缺陷:發現因設計或制造導致的固有結構共振點、PCB板支撐不足、大質量器件(如電感、變壓器)固定薄弱等隱患。
評估電氣連接可靠性:考核功率端子壓接、PCB焊點、接插件在長期交變應力下的抗疲勞能力,防止因振動導致的虛焊、斷線或接觸電阻增大。
驗證機械完整性:確保散熱器、外殼、安裝支架等結構件在振動中不發生開裂、松動或產生有害的異響。
模擬全生命周期載荷:通過加速試驗,等效模擬OBC在車輛設計壽命內(通常對應數萬至數十萬公里行駛)所累積的振動損傷。
二、 試驗原理與方法:精準復現多維路譜激勵
該測試在能夠實現多自由度控制的電動振動試驗系統上進行。標準要求依據OBC在實車上的安裝位置和方向,對三個互相垂直的軸線(通常為X、Y、Z軸)依次或同時施加符合汽車行業特征的振動激勵。
核心試驗方法與條件(依據QC/T 1069-2023及引用的基礎標準如QC/T 413):
振動類型:主要采用隨機振動,因其能更真實地模擬路面不平度激勵產生的寬頻帶連續隨機振動能量。有時會結合正弦掃頻振動,用于尋找和驗證產品的共振頻率。
振動譜型與量級:試驗施加的隨機振動功率譜密度(PSD)曲線,嚴格模擬汽車發動機艙或底盤位置的典型路譜。其總均方根加速度(Grms值)嚴苛,可能高達10-20 Grms量級,遠超一般電子產品的承受范圍。
試驗時間:每個軸向的測試持續時間通常為數小時至數十小時,總測試時間等效于極端路況下的超長里程考核。
測試狀態:OBC在測試過程中通常處于工作狀態(如帶載或空載運行),并實時監測其關鍵電氣參數(輸入輸出電壓電流、效率、保護功能等),以捕捉振動引發的間歇性故障或性能漂移。
三、 關鍵評估維度與失效判據
振動測試結束后及過程中的評估是全方位的,任何一項關鍵指標的失效都意味著產品未通過驗證:
結構完整性檢查:
外殼、散熱器、安裝支架不得出現任何可見的裂紋或永久性變形。
所有緊固件(螺絲、鉚釘)無松動,接插件無松脫或損壞。
內部大質量元件、PCB板加固點無松動或脫落。
電氣安全與基本功能:
電氣安全:振動過程中及結束后,絕緣電阻、耐壓強度必須持續符合安全標準,無短路或漏電風險。
連續運行:測試中不得發生意外關機、復位或輸出中斷。
保護功能:輸入過壓/欠壓、輸出過流/短路、過溫等保護功能必須響應正常,無誤動作或拒動。
性能保持性(核心指標):
測試前后,OBC的額定輸出功率、充電效率、功率因數、諧波電流含量等關鍵性能參數的變化必須在允許的公差范圍內。
通訊功能(如CAN通信)必須穩定,無丟幀或錯誤。
內部檢查(必要時):
開蓋檢查內部,PCB焊點應無開裂,元器件引腳無斷裂,無金屬碎屑等異物產生。
四、 對產品設計、制造與行業的核心意義
此項嚴酷的振動測試,是驅動OBC產品從“實驗室可用”邁向“整車可靠”的關鍵設計輸入和驗證環節:
驅動精細化設計與仿真:迫使企業在設計階段就進行充分的模態分析和隨機振動仿真,優化結構布局,避開主要共振頻點,并從設計上保證足夠的剛強度。
強制嚴格的工藝與物料控制:要求對功率元件的焊接工藝(如選擇波峰焊或選擇性焊接)、緊固件的擰緊工藝、灌封膠(如使用)的材料與工藝進行嚴格規定與驗證。
提升供應鏈質量門檻:推動關鍵元器件(如連接器、電容、磁芯)需選用符合汽車級振動可靠性標準的產品。
保障整車品質與品牌口碑:OBC的振動可靠性直接關系到終端用戶的充電體驗和車輛無故障運行時間,是新能源汽車高品質與高可靠性的重要組成部分。
結語
QC/T 1069-2023中的振動耐久性測試,是將車載充電機置于一個模擬的、強化的“終身路試”環境中進行的極限考核。它超越了常溫下的功能驗證,直指產品在動態機械應力下的長期生存能力與性能穩定性。一款成功通過此項嚴苛振動考驗的OBC,意味著其內部每一個焊點、每一顆螺絲、每一處結構都經歷了模擬十余年顛簸旅途的洗禮,為新能源汽車源源不斷的能量補給提供了堅實可靠的基石,從而在核心零部件層面支撐起電動汽車的耐用性與用戶信心。


