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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
導入
ISO 16750 シリーズの目的は、機器がそのライフサイクル中に動作し、さらされる予想される実際の環境に基づいて、国際的に受け入れられた一連の環境条件、テスト、および動作要件を体系的に定義および/または適用する際にユーザーを支援することです。
注ISO 16750 シリーズ (2023) のこの版には、電圧クラス B コンポーネントの電圧クラス B 回路および 48 V コンポーネントの 48 V 回路に対する ISO 16750-2 の電気試験条件や要件は含まれていません。電圧クラス B コンポーネントおよび 48 V コンポーネントの 48 V 回路の電気試験条件または要件については、代わりに ISO 21498 シリーズ (電圧クラス B コンポーネント) および ISO 21780 (48 V コンポーネント) を参照してください。
この文書の作成では、次の環境要因が考慮されました。
- 世界の地理と気候
道路車両は、地球上のほぼすべての陸地地域で運行されています。したがって、季節や季節のサイクルを含む気候環境による環境条件の大幅な変動が予想されます。世界中の温度、湿度、降水量、粉塵、汚染、標高などの大気条件が考慮されています。
- 車両のType
道路車両内および道路車両上の環境条件は、車両の推進のために内燃機関および/または電気モーターを装備するかどうか、車両の質量、車両のサイズ、電源電圧などの車両の設計属性に依存する可能性があります。ディーゼルまたはガソリン エンジンだけでなく電気モーターで駆動される乗用車、小型トラック、商用 (大型) バスやトラックなどの典型的な量産車両も考慮されています。これらの考慮事項には、ハイブリッド電気自動車、バッテリー電気自動車、レンジエクステンダーハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車が含まれますが、燃料電池システムに特有の機器は含まれません。
- 車両の使用条件と動作モード
車両内および車両上の環境条件は、道路の質、路面の種類、道路地形、車両の使用 (通勤、牽引、貨物輸送など)、および運転習慣によって大きく異なります。保管、始動、運転、停止などの動作モードが考慮されています。さらに、従来の車両と、燃焼エンジンを停止した運転モードが存在するハイブリッド電気自動車とのwhere には、エンジン速度分布の違いがあることも考慮されている。
- 機器のライフサイクル
電気および電子機器は、製造、輸送、取り扱い、保管、車両の組み立て、車両のメンテナンスおよび修理中に経験する環境条件に耐えられるように設計されています。このような条件とテスト (たとえば、自由落下テストによってテストされる落下の取り扱い) は、この文書の範囲内です。
- 車両電源電圧
供給電圧は、車両の用途、動作モード、配電システムの設計、さらには気候条件によっても変化します。
- 部品の質量と体積
コンポーネントの質量と体積は、環境負荷、特に振動と熱負荷に対する被試験デバイス (DUT) の応答に大きな影響を与えます。熱負荷の場合、DUT のより高い熱容量が主な影響を与えます。振動負荷の場合、高ダイナミック システム カップリング (高い質量と慣性モーメント、および重心によって引き起こされる) が関連します。電気推進道路車両の駆動システムの現在のコンポーネント (電気モーター、インバーター、DC-DC コンバーターなど) は、小型センサー、ECU, 燃料噴射装置などの小型軽量の E/E 機器よりもはるかに大きくて重い傾向があります。この文書では、このような機器に加えて、電動パワートレインのコンポーネントのサイズと質量が、たとえば振動測定中に測定される励振への影響としてコンポーネントの慣性質量を考慮することによって考慮されています。また、ISO 16750-4 などの熱プロファイルを適用する場合、コンポーネントの中心部で目的の温度に達するまで (安定化時間) にはるかに長い時間がかかるため、サイズと質量は低温および高温での必要な暴露時間に大きく影響します。さまざまなコンポーネントの質量と体積に応じて適切なテストを実行するための一般的な解決策の 1 つは、質量分類に基づいて異なるテスト プロファイルを適用することです。この文書は、そのような質量分類の例を示しています (付録 C を参照)
- 車内の取り付け位置
現在または将来の車両コンセプトでは、システム/コンポーネントは車両のほぼすべての場所に取り付けられます。特定のアプリケーションごとの環境要件は、その取り付け場所に大きく依存します。車両内の各場所には、それぞれ異なる環境負荷があります。一例として、エンジン/電気モーター室内の温度範囲は、車室内の温度範囲とは大きく異なります。これは振動負荷にも当てはまりますが、この場合、振動レベルが異なるだけでなく、振動負荷の種類も異なります。車体に取り付けられたコンポーネントは通常、ランダムな振動にさらされますが、エンジンに取り付けられたシステム/コンポーネントの場合は、エンジンからの追加の正弦振動が考慮されます。さらに、ドアに設置されたデバイスは、ドアが閉まるなどの多数の機械的衝撃にさらされます。
自動車メーカーは、さまざまな環境負荷のタイプとレベルを適切な数の標準要件セットにグループ化することが望ましいです。この戦略により、システム/コンポーネントをある車両プロジェクトから別の車両プロジェクトに運ぶことが可能になります。さらに、将来の車両コンセプトのコンポーネントを設計する場合、正確な要件レベルが不明なことがよくあります。予想される環境負荷は通常、同様の条件を持つ他の車両コンセプトからまとめられます。通常、グループ化は取り付け場所によって行われますが、要件クラスを少数にすることと、要件レベルを各アプリケーションに合わせて調整することの間には目的が矛盾するため、異なる取り付け場所とそれぞれの負荷プロファイルの適切な数を定義することは困難です。その理由は、環境負荷は設置場所だけではないからです。システム/コンポーネントのストレス レベルに影響を与える主な要因は他にもあります。たとえば、ボディ スタイル、ドライブ トレインのコンセプト、パッケージ密度によって、ほぼ同じ場所にあるさまざまな車両に設置されるデバイスに対して、まったく異なる要件レベルが生じる可能性があります。
ISO 16750 シリーズの目的は、個別の負荷タイプの要件クラスを定義することです。電気的、機械的、熱的、気候的、化学的負荷を区別します。負荷タイプごとに、いくつかの要件クラスが定義されています。すべての要件クラスは、特定のコード文字によって決定されます。完全な環境要件セットは、コード文字の組み合わせを定義することによって作成されます。コード文字は、この文書のそれぞれの条項で定義されています。さらに、各部の付録の表には通常の取り付け位置が示されており、それぞれのコード文字の例が示されています。通常のアプリケーションでは、これらのコード文字が使用されます。アプリケーションが非常に特殊であり、指定されたコード文字の組み合わせが使用できない場合は、この目的を果たすために新しいコード文字の組み合わせを作成することができます。指定されたコード文字がいずれも使用できない場合は、コード文字 Z を使用して新しい要件レベルを作成できます。この場合、特定の要件は個別に定義されますが、テスト方法を変更しないことが望ましいです。
少なくとも、熱的、機械的、気候的、化学的負荷に関して、第 4 項で言及されている以下の取り付け位置を DUT に対して考慮する必要があります。
- a)製造業者の責任への適用
技術の限界や車両設計の変化により、自動車メーカーは、ISO 16750 シリーズに記載されている環境条件に耐えられないwhere にコンポーネントを配置する必要がある場合があります。このような状況では、必要な環境保護を提供するのは自動車メーカーの責任です。
- b)ワイヤーハーネス、ケーブル、電気コネクタへの適用性
ISO 16750 シリーズの一部の環境条件とテストは車両のワイヤリング ハーネス、ケーブル、コネクタに関連する可能性がありますが、その範囲は完全な規格として使用するには十分ではありません。したがって、ISO 16750 シリーズをそのようなデバイスや機器に直接適用することはお勧めできません。
- c)機器内または機器上の部品またはアセンブリへの適用性
ISO 16750 シリーズは、車両に直接取り付けられる電気および電子機器に適用される環境条件とテストについて記述しています。機器の一部である部品やアセンブリに直接適用することは意図されていません。たとえば、ISO 16750 シリーズは、機器内または機器上に取り付けられる集積回路 (IC) およびディスクリート部品、電気コネクタ、プリント基板 (PCB)、ゲージなどに直接適用すべきではありません。このような部品やアセンブリに対する電気的、機械的、気候的、化学的負荷は、ISO 16750 シリーズに記載されているものとは大きく異なる場合があります。
一方、環境条件を導出したり、道路車両機器での使用を目的とした部品やアセンブリの要件をテストしたりするには、ISO 16750 シリーズを使用することが望ましいです。たとえば、温度範囲が -40 °C ～ 70 °C で、さらに 20 K の温度上昇がある機器の内部に含まれる部品またはアセンブリに対して、-40 °C ～ 90 °C の温度範囲を指定できます。
- d)システムの統合と検証に関する適用性
ISO 16750 シリーズのユーザーは、ISO 16750 シリーズの範囲が機器レベルでの条件とテストに限定されているため、車両システムの完全な検証と妥当性確認に必要なすべての条件とテストを表すものではないことに注意してください。機器部品および車両システムの環境および信頼性テストが必要になる場合があります。
たとえば、ISO 16750 シリーズは、はんだ接合、はんだなし接続、集積回路などに対する環境および信頼性の要件が満たされていることを必ずしも保証するものではありません。このような項目は、部品、材料、またはアセンブリのレベルで保証されます。さらに、車両アプリケーションの機器を検証するために、車両およびシステムレベルのテストが必要になる場合があります。
- e)高電圧バッテリーパックおよびその内部のシステムまたはコンポーネントへの適用性
ISO 16750-3 の機械的負荷および ISO 16750-4 の気候負荷の一部の環境条件およびテストは、高電圧バッテリー パック (例: 牽引用) および内部のシステムまたはコンポーネントに関連する可能性がありますが、その範囲は完全な標準として使用するには十分ではありません。したがって、ISO 16750 シリーズをそのようなデバイスや機器に直接適用することはお勧めできません。専用の国際規格である ISO 19453-6 が考慮されています。
Introduction
The purpose of the ISO 16750 series is to assist its user in systematically defining and/or applying a set of internationally accepted environmental conditions, tests and operating requirements based on the anticipated actual environment in which the equipment will be operated in and exposed to during its life cycle.
NOTE This edition of the ISO 16750 series (2023) does not contain electrical testing conditions or requirements in ISO 16750-2 for the voltage class B circuits of voltage class B components as well as 48 V circuits of 48 V components. For electrical testing conditions or requirements for voltage class B components and 48 V circuits of 48 V components, see instead the ISO 21498 series (voltage class B components) and ISO 21780 (48 V components).
The following environmental factors have been considered in the development of this document.
- World geography and climate
Road vehicles are operated in nearly all land regions of the earth. Significant variations in environmental conditions due to climatic environment, including diurnal and seasonal cycles, can therefore be expected. Consideration has been given to worldwide ranges in temperature, humidity, precipitation and atmospheric conditions including dust, pollution and altitude.
- Type of vehicle
Environmental conditions in and on road vehicles can depend on vehicle design attributes, such as whether to equip an internal combustion engine and/or an electric motor for vehicle propulsion, vehicle mass, vehicle size, electrical supply voltage and so on. Considerations have been given to typical series production vehicles, including passenger cars, light duty trucks and commercial (heavy) buses and trucks not only propelled by diesel or gasoline engines but also propelled by electric motors. These considerations include hybrid electric vehicles, battery electric vehicles, range extender hybrid electric vehicles and fuel cell vehicles, but does not include the equipment specific for fuel cell systems.
- Vehicle use conditions and operating modes
Environmental conditions in and on the vehicle vary significantly with road quality, types of road surface, road topography, vehicle use (e.g. commuting, towing, cargo transport, etc.) and driving habits. Operating modes such as storage, starting, driving, stopping and so on have been considered. Additionally, it has been taken into account that there is a difference of engine speed distributions between conventional vehicles and hybrid electric vehicles where driving modes with shut-off combustion engine exist.
- Equipment life cycle
Electrical and electronic equipment is intended to be resistant to environmental conditions experienced during manufacture, shipping, handling, storage, vehicle assembly and vehicle maintenance and repair. Such conditions and tests (e.g. handling drop to be tested by free-fall test) are within the scope of this document.
- Vehicle supply voltage
Supply voltage varies with vehicle use, operating mode, electrical distribution system design and even climatic conditions.
- Component mass and volume
The component mass and volume has a significant impact on the response of the device under test (DUT) to environmental loads, especially with respect to vibration and thermal load. For thermal loads the higher thermal capacity of the DUT is the major influence. For vibration loads the high dynamic system coupling (caused by high mass and moment of inertia as well as the centre of gravity) becomes relevant. Current components of the drive system of electrically propelled road vehicles, such as electric motors, inverters or DC-DC converters, tend to be much larger and heavier than small and lightweight E/E equipment, such as small sensors, ECUs or fuel injection equipment. Adding such equipment, the size and mass of components of the electric powertrain have been considered in this document, for example, by taking the inertia mass of those components into account as an effect on the measured excitation during vibration measurements. Also, the size and mass significantly influence the necessary exposure time at low and high temperatures when applying a thermal profile, such as in ISO 16750-4, as it takes much longer to reach the intended temperature in the core of the component (stabilisation time). For performing proper tests according to different component mass and volume, one of the typical solutions is to apply different test profiles based on a mass classification. This document shows an example of such mass classification (see Annex C).
- Mounting location in the vehicle
In current or future vehicle concepts, systems/components are mounted in almost any location of the vehicle. The environmental requirements for each specific application highly depend on its mounting location. Each location in a vehicle has its distinct set of environmental loads. As an example, the range of temperatures in the engine/electric motor compartment differs significantly from the range in the passenger compartment. This is also true for the vibration loads, except that in this case, not only are the vibration levels different, but the type of vibration load also varies. Body mounted components are typically exposed to random vibrations whereas for engine mounted systems/components the additional sine vibration from the engine is considered. Moreover, devices installed in doors are exposed to a high number of mechanical shocks from door slamming.
It is desirable for the vehicle manufacturer to group the different environmental load types and levels in a reasonable number of standard requirement sets. This strategy makes it possible to carry systems/components from one vehicle project to another. Furthermore, the exact requirement levels are often unknown when designing a component for a future vehicle concept. The expected environmental loads are usually compiled from other vehicle concepts with similar conditions. The grouping is normally done by mounting location, but it is difficult to define the right number of different mounting locations and respective load profiles, because there is a conflict of aims between having only few requirement classes and tailoring the requirement levels to each application. The reason is that the environmental loads are not only depending on the mounting location. There are other major factors that affect the stress levels for systems/components. For example, body styles, drive-train concepts or package densities can create absolutely different requirement levels for devices that are installed in different vehicles at almost the same location.
The purpose of the ISO 16750 series is to define requirement classes for separate load types. It distinguishes between electrical, mechanical, thermal, climatic and chemical loads. For each load type, several requirement classes are defined. Every requirement class is determined by a specific code letter. The complete environmental requirement set is created by defining the code letter combination. The code letters are defined in the respective clauses of this document. Additionally, tables in the annexes of each part show the usual mounting locations and give examples of their respective code letters. For normal applications, these code letters are used. If an application is very specific and therefore, the given code letter combinations cannot be used, it is possible to create new code letter combinations to serve this purpose. In case none of the given code letters are usable, new requirement levels can be created by using the code letter Z. In this case, the specific requirements are defined separately, but it is desirable not to change the test methods.
At a minimum, the following mounting locations referred to in Clause 4 should be considered for a DUT with respect to thermal, mechanical, climatic and chemical loads.
- a) Applicability to manufacturer’s responsibility
Due to technology limitations or variations in vehicle design, the vehicle manufacturer can be required to place a component in a location where it cannot withstand the environmental conditions described in the ISO 16750 series. Under these circumstances, it is the responsibility of the vehicle manufacturer to provide the necessary environmental protection.
- b) Applicability to wiring harnesses, cables and electrical connectors
Although some environmental conditions and tests in the ISO 16750 series can be relevant to vehicle wiring harnesses, cables and connectors, its scope is not sufficient to be used as a complete standard. It is therefore not recommended that the ISO 16750 series is directly applied to such devices and equipment.
- c) Applicability to parts or assemblies in or on equipment
The ISO 16750 series describes environmental conditions and tests to be applied to electrical and electronic equipment directly mounted in or on the vehicle. It is not intended for direct application to parts or assemblies that are part of the equipment. For example, the ISO 16750 series should not be directly applied to integrated circuits (ICs) and discrete components, electrical connectors, printed circuit boards (PCBs), gauges, etc. that are attached in or on the equipment. Electrical, mechanical, climatic and chemical loads for such parts and assemblies can be quite different from those described in the ISO 16750 series.
On the other hand, it is desirable to use the ISO 16750 series to help derive environmental conditions and test requirements for parts and assemblies that are intended for use in road vehicle equipment. For example, a temperature range from −40 °C to 90 °C may be specified for parts or assemblies contained inside a piece of equipment having a temperature range of −40 °C to 70 °C and an additional temperature rise of 20 K.
- d) Applicability relative to system integration and validation
The user of the ISO 16750 series is cautioned that the scope of the ISO 16750 series is limited to conditions and testing at the equipment level, and therefore does not represent all conditions and testing necessary for complete verification and validation of the vehicle system. Environmental and reliability testing of equipment parts and vehicle systems can be required.
For example, the ISO 16750 series does not necessarily ensure that environmental and reliability requirements for solder joints, solderless connections, integrated circuits and so on are met. Such items are ensured at the part, material or assembly level. Additionally, vehicle and system level testing can be required to validate the equipment in the vehicle application.
- e) Applicability to high voltage battery packs and systems or components inside
Although some environmental conditions and tests of mechanical loads in ISO 16750-3 and climatic loads in ISO 16750-4 can be relevant to high voltage battery packs (e.g. for traction) and systems or components inside, their scope is not sufficient to be used as a complete standard. It is therefore not recommended that the ISO 16750 series is directly applied to such devices and equipment. The dedicated International Standard, ISO 19453-6, is taken into account.