新能源汽车电子部件的工程研究
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摘 要：我国社会经济发展迅速，各个行业在发展中对能源的需求量日益增加，在很大程度上增加了能源的消耗。我国对能源的使用进行越来越多的关注，出台节能减排的政策。因此，我国对新能源汽车领域加大研究力度，提升新能源企业的安全可靠性。本文主要对新能源汽车关键电子部件的可靠性工程进行研究。
关键词：新能源汽车；关键电子部件；可靠性工程
0引言
目前，我国汽车行业得到迅速发展，为人们提供便利的出行服务。汽车行业逐渐向智能化、节能环保、安全的方向发展，实现新能源汽车，积极响应节能减排的政策。电子部件的可靠性对新能源汽车发展和汽车电子的安全可靠性具有决定性作用。
1新能源汽车介绍
1.1概念
新能源汽车主要采用新型能源当作汽车行驶的动力，充分发挥科学先进技术的重要作用，有效控制汽车的动力和驱动系统。新能源汽车相比较于燃油汽车，具有自身一定的优势，能够有效降低汽车行驶中对空气的污染，同时采用先进的结构设计和内部驱动[1]。全球范围内各种不可再生能源逐渐衰竭，大力开发可再生能源，促进了各个国家能源链的变化。我国对新能源汽车进行大力的开发和利用，促进能源的更新换代，最大限度减少污染物的排放量，减少对不可再生能源的消耗，降低对自然环境的污染程度。
1.2出现原因
汽车在实际使用中产生大量的尾气，对自然环境产生严重影响，同时我国能源逐渐减少，造成汽车已经难以满足新时代人们的实际需求。因此，我国对新能源汽车的开发利用进行足够重视，逐渐积累丰富的经验[2]。社会企业在国家的支持和保障下，不断研发和宣传新能源汽车，更加符合人们对汽车实际需求，将汽车燃料进行转变，实现新能源，最大程度的减少对自然环境的不良影响，积极响应自然环境，提高人们的生活水平，有效缓解社会能源的紧张状态。
2新能源汽车电子关键部件
2.1整车控制器
整车控制器是新能源汽车主要的部件之一。整车控制器主要组成部分包含硬件电路、底层和应用成软件[3]。我国整车控制器硬件利用规范化的核心模块电路，主要包含电源、存储器、专用电路等组成。整车控制器主要对加速、刹车等具体信息收集，对驾驶人员的意图进行判断，对汽车的温度和速度等实际状态进行监测，通过整车控制器判断和处理，向汽车传送运行控制指令，对电力系统的实际运行模式进行控制，同时实现对整车系统产生的故障进行诊断和保护。
2.2电池管理系统和电池包
新能源汽车主要利用电能正常行驶。因此，电池管理系统和电池包对新能源汽车具有重要作用。电池包是汽车的核心能量源。电池包的组成部分主要是电芯、电池管理和热管理系统，其壳体主要是金属材料构成，核心零部件是电池管理系统。电池管理系统主要包含电池包的电芯，避免电池在使用中发生过度充电和放电的情况，最大程度提升电池包的利用效率，延长其使用寿命。
2.3电机控制器
驱动电机为新能源汽车提供主要动力，其核心电子单元是电机控制器。电机控制器构成部分主要包含控制电路、算法软件等硬件，通常实行模块化和平台化的设计。电机控制器主要接收整车控制器的车辆行驶指令，对电动机输出扭矩和运转速度进行控制，驱动汽车的正常行驶，有效的将动力电池的直流电能进行转换，为汽车行驶提供高压交流电，促进电机本体输出机械能。
3.1工作特点
新能源汽车相比较于以往的燃油汽车，在结构部分、动力传送和电控系统的性能等多个方面具有较大的差异性。新能源汽车主要根据电力驱动，由高压和低压系统组成，分别满足不同性能的实际需求。高压系统具有自身的特点，主要是高电压和封闭性；低压系统主要满足高压系统信号交互的实际需求。高压系统和低压系统中对可靠性具有较高的要求。例如，高性能处理器、集成化功率回路设计等相关电子电控系统的核心技术要求较高的可靠性[4]。新能源汽车的特点，全部用电实现全车的驱动和控制。机械应力和热应力是造成新能源关键部件失效的主要制约因素。新能源汽车的驱动模式和以往燃油汽车进行比较，驱动电机主要是其动力源，同时是电动汽车振动的主要激励源。研制人员对新能源汽车关键部件进行研制和初始设计的过程中，需要对新能源汽车上的相关电子电控系统进行全面了解和掌握。研制人员对电子电控系统的固有频率进行熟知，防止和驱动电机频率相近，出现共振，造成新能源汽车发生故障，同时由于自身引发的振源，对新能源汽车在路面正常行驶的过程中出现随机振动、或者在坑洼路面上出现冲击的情况进行全面考虑[5]。另外，热应力是另一种典型应力，其热的来源主要包含电子部件自身、驱动电机发热和外界自然环境等带来的热量。热能够造成电子元器件的老化现象，同时对新能源汽车的关键电子部件安全可靠性起到决定性作用。新能源汽车的关键电子部件种类繁杂，其中IGBT的成本最高，同时具有代表性的电子元器件。我们根据相关调查数据进行分析，IGBT在新能源汽车中占据整车总成本的9%左右，是汽车电池之外的成本最高的重要电子元器件。IGBT在实际研制发展的过程中需要充分发挥其最大的功率水平，同时要保证其较高的可靠性，实现最大的电流负载能力。我国科学技术发达，新能源汽车在开发和利用的过程中，逐渐积累大量的经验，不断创新和改进相关技术，实现了无焊料芯片粘接、带式键合等相关技术[6]。但是，现阶段新能源汽车的热和机械综合应力等相关影响因素，会导致封装键合线出现退化的现象，同时产生固晶焊疲劳、芯片破裂和基底损坏等功率循环和热效应等多个方面的问题。我国新能源汽车使用场景具有自身的特殊性，在实际行驶的过程中会受到温度转变、雨水、沙尘等自然环境气候的影响，同时受到汽车尾气的腐蚀等相关因素的影响。另外，新能源汽车在停放的过程中经常容易受到生物损坏、霉菌侵蚀等相关应力的影响。新能源汽车的关键电子部件和其他大多数电子产品进行比较，更加容易受到相关应力的影响，承受的应力比较严峻。
3.2工作内容
关键电子部件的可靠性研究对新能源汽车的健康持续发展具有重要作用。相关研究人员需要明确关键电子部件可靠性研究工作内容，对其可靠性设计、制造、筛选、试验进行全面考量，同时对于现场环境使用实际情况和失效信息进行收集和总结。关键电子部件可靠性研究人员可以在实践工作开展的过程中对其可靠性设计进行出发，完成关键电子部件可靠性建模、设计和分配、仿真等多个方面的工作内容。设计产品的初始阶段，需要明确产品自身固有的特性；产品实际生产的过程中，需要对工艺的统一性和稳定性进行有效的控制制造；产品实际生产中，需要加强产品试验工作力度，对于产品在现场环境中使用的实际情况进行全面了解，记录相关信息数据，及时发现产品中存在的问题和缺陷，采用失效分析的措施，将实际分析的结果向产品设计端进行全部反馈，形成闭环。
3.3工作环节
产品具有不同阶段的全寿命周期。因此，产品可靠性工作开展的相关研究活动存在一定的差异性。可靠性工作开展的过程中需要对新能源汽车企业的实际情况进行全面考量。产品全寿命周期主要包含概念阶段，新能源汽车关键电子部件可靠性工作开展主要对产品可靠性和环境适应性的实际要求进行全面调查和分析；产品开发设计环节，开展起可靠性研究工作主要对具体的可靠性设计、试验和评价活动进行全面有效执行；中试阶段主要可靠性工作开展中需要对具体可靠性改进的相关时间应力进行关注和重视；生产环节主要对产品的统一性和安全稳定性进行保证，有效控制生产工艺的可靠性；产品生产完成之后，需要将其在实验室进行功能的试验，同时在产品真正投入市场之后的实际使用情况进行反馈，保证产品的可靠性能[7]。
4结语
新能源汽车关键电子部件可靠性工程研究对新能源汽车今后的发展具有重要作用。本文主要对新能源汽车概念、产生原因和关键电子部件进行全面分析，同时对可靠性工作开展特点、工作内容和工作环节提出了建议，希望对可靠性工程研究有所帮助。
参考文献
[1],张国英,陈宇俊,等.新能源汽车关键电子部件可靠性工程实践探究[J].电子产品可靠性与环境试验,2019,37(02):38-42.
[2]程海波.新能源汽车电子控制关键性技术[J].时代汽车,2020(15):90-91.
[3]董祥.新能源汽车电子控制的关键性技术研究[J].科技创新导报,2019,16(12):85+87.
[4]刘瑞娟.新能源汽车电子控制的关键性技术分析[J].汽车实用技术,2019(15):7-8.
[5]刘光辉,佟辉,徐菊,等.新能源汽车用直流母线电容器关键功能材料研究进展[J].电工电能新技术,2019,38(03):63-73.
[6]杨远花.现代汽车电子技术的应用研究[J].电子元器件与信息技术,2020,4(08):86-87+92.
[7]王罡.汽车级电子元器件在武器装备中的应用[J].电子元器件与信息技术,2020,4(05):21-22+25.
作者：王斌 单位：云南省电子信息产品检验院
