技术概述
汽车在行驶过程中，电子电气部件会持续承受来自发动机、路面不平以及传动系统的机械振动。ISO 16750-3:2023《道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第3部分：机械负荷》规定了这类部件在车载安装位置应承受的振动环境及其验证方法，是当前国际通行的版本，取代了较早的 2012 版。该标准将振动负荷按安装部位区分为发动机舱高量级宽带随机、车身低量级宽带随机以及二者混合模式，并针对电动化动力系统新增了驱动电机相关谱型。
振动试验的核心目的，是暴露电子部件在长周期随机激励下可能出现的焊点疲劳、紧固松动、引线断裂与接触电阻漂移等潜在缺陷。对于汽车电子而言，振动并非单一方向的简单激励，而是多轴、宽频、长时间叠加的复杂载荷，因此试验设计需要兼顾频率范围、加速度谱密度与持续时间三个要素。
与气候类试验不同，振动试验更直接地关联产品的结构完整性与连接可靠性。在汽车电子研发与来料管控环节，该项验证常被纳入环境适应性评价，用以判断部件能否在整车生命周期内保持功能稳定。本文围绕 ISO 16750-3:2023 的振动条款，系统说明样品、项目、方法与仪器配置。
检测样品
受试样品应为完整的汽车电子部件或其代表单元，包括控制模块、传感器、执行器、连接器及带线缆的组件。样品需处于可工作状态，并装配与实际装车一致的安装支架、减振垫与紧固件，以真实反映边界条件。对于大型或重型被测对象，标准区分了小轻型与大重型被测件的谱型参数，试验前应明确分类并据此设置激励量级。
检测项目
项目一：正弦扫频振动
在规定频率范围内以恒定加速度或位移进行扫频，定位共振点并评估结构响应特征。
项目二：宽带随机振动高量级
针对发动机舱等强振部位，施加高谱密度随机振动，模拟严苛工况下的疲劳累积。
项目三：宽带随机振动低量级
针对车身安装件，施加低谱密度随机振动，考核长周期工况的可靠性。
项目四：混合模式振动（发动机部位）
将正弦分量与随机背景叠加，复现发动机点火与路面激励的耦合特征。
项目五：混合模式振动（车身部位）
采用较低量级混合谱，考核车身传导振动下的功能保持能力。
项目六：多轴振动
依据标准附录 E 的三维振动台方法，同步施加多向激励以提升仿真度。
项目七：电动汽车驱动电机谱
标准新增的驱动电机相关谱针对乘用与商用电动部件，匹配电动化验证需求。
项目八：功能监测
试验全程对被测件供电并监测输出信号，记录异常或中断事件及对应时标。
项目九：共振驻留
在识别到的共振频带驻留，加速暴露结构薄弱环节。
项目十：安装点检查
试验后检查支架、紧固件是否松动、变形或产生可见裂纹。
项目十一：电气参数复核
振动后复测接触电阻与绝缘电阻，量化漂移量并比对限值。
项目十二：外观与结构评定
对壳体、接插件进行目视与量规检查，形成合格判定结论。
检测方法
方法一：扫频定位
采用对数扫频，记录传递函数与共振峰，作为后续驻留与判据依据。
方法二：随机振动施加
按标准给出的谱密度曲线设置控制器，使实测谱与规定谱偏差处于受控范围。
方法三：混合谱合成
在振动控制器中叠加正弦分量与随机背景，实现混合模式激励。
方法四：多轴同步
配置三轴向独立功放与台面，依据附录 E 同步驱动并校准相位。
方法五：功能监控布置
接入负载与采集设备，设定中断阈值并记录事件与时间戳。
方法六：恢复与复测
试验结束后按规定时间恢复，再开展电气与结构复核，避免残余应力影响。
方法七：数据处理
对加速度、响应与监测信号进行统计，形成可比对的过程记录。
方法八：失效判据应用
依据功能中断次数、参数漂移限与外观缺陷等级综合判定是否合格。
检测仪器
仪器一：电磁振动台
提供宽频随机与正弦激励，覆盖 10 Hz 至 2000 Hz 的典型范围。
仪器二：功率放大器
匹配台体阻抗，输出驱动信号并维持稳定推力。
仪器三：振动控制器
实现随机、正弦与混合谱生成及闭环控制，支持多轴扩展。
仪器四：加速度传感器
布置于台面与样品关键部位，用于反馈控制与响应监测。
仪器五：信号采集系统
记录监测通道的电压、电流与中断事件，便于溯源。
仪器六：环境试验箱（可选）
与振动复合时提供温度背景，模拟整车真实工况。
仪器七：安装夹具
刚度与实际装车一致的转接板与支架，避免引入额外共振。
仪器八：扭力与量规
复验紧固力矩与安装尺寸变化，量化结构形变。
仪器九：低电平电阻测试仪
复测接触电阻，捕捉微小漂移与膜层影响。
仪器十：绝缘电阻测试仪
复测绝缘强度，确认电气隔离未下降。
仪器十一：目视与显微设备
检查裂纹、松动等外观缺陷，必要时放大观察。
仪器十二：数据管理软件
汇总谱线、监测记录与判定结果，生成可追溯报告。
结果评定
结果评定应综合振动过程中的功能监测、试验后电气复核与结构检查，以功能中断次数、参数漂移限与外观缺陷等级为判定依据，结合安装部位与谱型要求形成结论。
应用领域
- 发动机控制单元与动力总成模块。
- 车身电子与舒适系统控制器。
- 车载传感器与执行器组件。
- 新能源汽车电池与驱动电机部件。
- 汽车连接器与线束总成。
- 车载信息娱乐与通信模块。
- 智能驾驶感知与计算单元。
常见问题解答（FAQ）
问题一：振动试验一般持续多长时间？
持续时间按安装部位与标准规定的循环小时数执行，常规为每轴向若干小时，具体以产品规范或客户要求为准。
问题二：车身与发动机部位谱型有何区别？
发动机部位采用高量级宽带随机并叠加正弦，车身部位采用低量级宽带随机，二者加速度谱密度与持续时间不同。
问题三：随机振动与正弦振动如何取舍？
随机振动更贴近路面真实激励，正弦扫频更利于定位共振，通常先扫频再开展随机或混合激励。
问题四：电动汽车部件需要额外谱型吗？
ISO 16750-3:2023 新增了驱动电机相关谱，电动化部件应纳入对应验证以覆盖新工况。
问题五：试验中为什么要监测功能？
功能监测可在激励过程中捕捉瞬时中断或参数跳变，比试验后复测更能反映动态失效。
问题六：多轴振动是否必须？
单轴是基础要求，对可靠性要求高的部件可依据附录 E 采用三轴同步以提升仿真度。
问题七：振动后需要复测哪些参数？
通常复测接触电阻、绝缘电阻与安装紧固状态，并做外观检查，综合判定是否合格。