车载显示中的车规级别简析

什么是车规级别？车规级别的标准又有哪些具体内容。笔者作为车载显示行业的从业者，从这个角度来简单的介绍一下。

 

显示产品，分布在各个行业，也产生了各种规格，目前来说，普遍的规格标准来说是军工＞汽车＞工业＞消费电子。当然，工业是个很广泛的范围，这里只挑选常规工业品来进行类比。

 

一家企业，要进入车辆领域，让自己的产品成为汽车上的一部分，打入各大一级供应商（Tier1）的供应链，那么你必须通过世界上的几个极其严格的汽车规格标准：首先是北美汽车产业所推的AEC-Q100(IC)、101(离散元件)、200 (被动零件)可靠度标准；其次是则要符合零失效(Zero Defect)的供应链品质管理标准ISO/TS 16949规范(Quality Management System)。

 

 

AEC-Q100是一种基于封装集成电路应力测试的失效机制。汽车电子委员会(AEC)总部设在美国，最初由三大汽车制造商（克莱斯勒、福特和通用汽车）建立，目的是建立共同的零部件资格和质量体系标准。这个标准更多的是对芯片进行考核，通过温度来划分质量标准：

0级 -40℃ ~ +150℃

1级 -40℃ ~ +125℃

2级 -40℃ ~ +105℃

3级 -40℃ ~ +85℃

 

汽车中最核心的芯片，需要满足0级标准。而对于车载显示屏整机来说，则只需要满足3级标准，也就是-40~85的温度区间即可。

 

除了产品需要满足AEC标准之外，一家企业本身，如果需要得到车厂或者Tier1厂的认可，那么他们还需要通过国际标准化组织公布的一项质量体系要求，也就是我们经常说的TS16949，在2016年更名为IATF16949 , 它的全名是“质量管理体系 —汽车行业生产件与相关服务件的组织实施ISO9001的特殊要求”。

 

在中国开始自行造车之前，世界上的两大造车基地：美国和欧洲，均有自己独立的质量管理标准。其中美国的三大汽车公司（通用、福特、克莱斯勒）在1994年起共同采用QS－9000作为其供应商统一的质量管理体系标准，而另一个生产基地欧洲，德国法国的车企在使用自己独立的质量管理体系，诸如VDA6.1、AVSQ94、EAQF等，而这些车企的零部件生产厂商需要同时满足两个生产基地的标准，因此IATF16949的诞生也就顺其自然的应运而生。

 

上面简单的介绍了一些国际标准内容和差异，接下来，我们来从车载显示整机的角度，具体的介绍一下车厂和整机厂对一个完整的车载显示屏有哪些技术规格。首先，我们先看一下测试级别，一般分为下面四个级别：

 

A：技术性能指标正常，无异常

B：测试过程中性能降低但不失常，测试结束后可自行恢复

C：测试过程中丧失但是经过人工干预后可恢复

R：除保护元件外，不允许出现因设备或者软件损坏或者数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低

 

车载显示组件的规格，一般如下

 

1

电压

 

标准电压，信号部分为3.3V，工作电压区间基本上在2.7~3.6V。

 

2

温度要求

 

这里温度又分为工作温度和存储温度，一般来说，工作温度定义区间为：-30℃~﹢85℃；存储温度定义区间为：-40℃~﹢90℃。

 

上述的温度一般还会有备注，环境相对湿度在25%~75%时，产品在机械和电子方面的。

 

工作上不能出现任何异常，不得对产品本身造成损害，产品应保证性能。

 

3

显示屏表面温度

 

一般来说，在室温下，将样本放在模拟实际装车状态中，通电并将亮度调至一定数值（通常为600~800cd/m²）连续工作一段时间（一般为120min），在靠近灯条的位置进行测试，显示屏表面温度不高于45℃。

 

4

光学要求

 

光学要求来说，理论上其实不属于车载规格的要求范围以内，但是对于车载显示模块来说，光学要求是最主要的考察指标，包含很多项目，每个项目不尽相同，大体上包括以下一些指标：

 

分辨率，显示区域（业内所说的AA区），显示模式，亮度，对比度，纵横比，像素尺寸及形状，白画面均匀性，黑画面均匀性，色饱和度（色域），不同温度下的响应时间，可视角度，色坐标（包括白、红、绿、蓝），表面反射率，色偏，Mura、一体黑等。

 

客户对显示屏的需求会根据不同的尺寸定义不同的分辨率，尺寸越大，分辨率要求越高。其他的光学数据，客户也会根据应用场景，自身成本需求，以及终端车厂的要求进行个性定制化。而对于中控产品来说，由于涉及到触控，还需要结合触控和盖板厂商，一起提出一些硬性指标要求，比如偏光片的表面处理，贴合方式，边框要求，一体黑等等。

 

以上都是一些屏幕显示类的光学需求，一个完整的车载显示模组，需要结合Panel、偏光片、背光源等各个组件，才能最终展现出闪亮的一面。

 

5

电学需求

 

除了光学之外，电学也是必须要满足客户要求的，这其中就包含了背光的接口定义，上下电时序等。

 

6

信赖性需求

 

A 高低温操作：对于信赖性，又提到了之前的温度，大部分的屏幕，都要求在高低温的极限温度条件下能够持续工作500小时，个别产品由于成本问题，客户可能会允许只进行240小时的测试。

 

B 高低温存储：存储作为最基本的非工作状态要求，一般是要求在极限温度下操作500小时。

 

C 耐冷热冲击：将产品放置在试验箱中，产品不通电，产品按照表6 进行400 次循环冷热冲击，试验后在室温下放置2H 后，进行外观、机械结构和功能检查及主要电性能测试。下图是某车厂对冷热冲击的一些要求：

 

参数	产品
低温（Tmin）	-30℃
高温（Tmax）	85℃
高低温转换时间	＜30s
循环数量	100
高低温保存时间	30min

 

7

机械环境测试

 

机械测试主要包括正旋震动，随机震动，运输震动，机械冲击，包装跌落等项目，主要考察显示组件的应力性能。

 

正旋震动：按产品规范的安装角度安装，关机状态，加速度5g，频率范围：10HZ-60HZ-10HZ，关机状态，加速度为5g，做3 个轴，持续时间为每轴20min，扫描周期为2min。

 

试验后，应符合4.2、4.3 中的规定，功能等级满足A 类要求。

 

随机振动：产品按照实车安装角度固定在振动台上，3Sigma 限幅，如下面 所示，平均加速度一般为3g，三个轴，每个轴震动一定时间，一般为8小时

 

频率（Hz）	功率谱密度（m/s²）Z/Hz
5	0.02
10	0.04
20	0.1
40	0.9
800	0.003
1000	0.002

 

运输振动：样品带包装，共测试2个包装，振动台方向固定不变（Z 轴），只改变包装摆放方向。正弦振动频率10~15HZ，加速度1~5g，幅度峰值为8~10mm，振动时间为每面15min，第一个包装选最薄弱的三个面（最多缝合边的面）进行试验，另一包装选其余的三个面试验，试验时包装需固定紧，并使用边角保护带，防止试验时包装损坏。

 

机械冲击：样品不通电测试，半正弦波，加速度10~30g、冲击时间10~20ms，总共需进行6 个方向（±X，±Y，±Z）。

 

 

包装跌落：产品带包装按照一定高度跌落进行测试，试验后也需要满足功能A需求.

 

上述规格只是简单陈述了车载显示组件的信赖性和一些必须的规格。而对于设计寿命来说，一般的汽车设计寿命都在15年20万公里左右，远远大于消费电子的产品寿命要求。

 

在一般的可靠性要求下，各个系统组件和环节越多，对各个元器件的可靠性就要求越高。随着汽车电子化程度越来越高，动力总成到制动系统到各个部件，都装配了大量的电子装置，每个装置又由大量的电子元器件组成，即作为个体，又作为整体，为了保证整车的安全性，对所有的车载配件要求就高之又高，这也是为什么在汽车零件行业中，一般整车对于不良的数量级要求通常都是PPM（百万分之一）。