时间：2022-09-06 作者：本站
原标题：电动汽车车载充电机OBC遇到凝露问题，该如何解决
迪龙科技/迪龙新能源
本文通过对电动汽车在冬季使用时出现的偶发功能失效问题，进行分析排查并锁定问题根源，针对问题起因提出了解决方法并对试验验证方法进行优化。
一、问题的排查分析
车辆在冬季出现多起偶发充电指示灯误点亮现象，故障发生后很快恢复且无法复现，对故障车辆及故障件多次测试，未有复现。针对故障问题，对插枪信号检测的技术方案进行分析排查，全面排查可能产生失效的原因，结果如图1所示。
对软件进行分析：插枪信号只通过BATMCU_CC_ET和单片机的AD采样口连接，在软件发生异常导致AD采样阻抗值配置异常，同时车载充电机需要在唤醒条件下，才有可能导致CC阻抗低，这种情况概率极低。
生产制造方面：SMT加工造成电容C232或电阻R332阻抗变低，考虑到失效模块分布在不同的生产周期，这种情况可能性非常低。插枪检测信号除了车载充电机进行处理外，整车上无其他零部件使用该信号，排除其他控制器产生的干扰。
外部信号电缆问题：插枪检测信号在整车上经过比较长的线缆连接，造成阻抗异常，此情况需要进一步排查分析。信号端口存在污染离子迁移等造成插枪信号和相邻的CP信号之间阻抗变小，由于CP信号通过2.7K电阻接地，从而造成插枪信号对地阻抗变小，此情况也需要做进一步的排查。
通过以上对技术方案及故障现象的分析，排查重点是外部信号电缆问题及信号端口异常造成的阻抗变化。
随后针对故障车辆在第一时间检测现场数据，在剪掉充电机与慢充口关联的线束时故障依然存在，由此排除外部信号电缆的影响。
问题定位到充电机及连接插件上，进一步对充电机内部信号进行测量分析，确认为充电机内部信号板端子之间阻抗异常。
对故障件的信号板进行切片分析，结果显示PCB无过孔问题等异常。
QC/T895—2011对低温工作的温度要求为-20℃、高温工作的温度要求是85℃，鉴于问题的不复现情况，对5台故障件进行加严要求的长时间不间断持续高低温循环试验（循环温度-40～85℃，满载），监测整个过程中车载充电机的工作状态。
其中有一台在累计试验18天后问题复现，将该台试验件拆解后发现异常件信号焊点之间产生导电物质。
对导电物质做EDS分析，其主要成分是Sn（35.48%）、Cu（23.83%），从物质成分推断导电物质来源自异常信号处的焊盘。
从上述模拟试验结果分析，低温满载工作时车载充电机内外形成温差后，在温度较低的信号端子形成水珠，通电后发生电离，导致金属物质迁移，进而造成管脚之间阻值变化的偶发现象。
二、原因分析
当空气中的水蒸气达到饱和时，在温度相对较低的物体上会发生凝结的现象。
如果空气的绝对湿度保持不变，空气温度降低，达到一定值时，空气的湿度会达到饱和，如温度继续降低，空气中的水分就会析出，这种现象称为“凝露”。
保持空气中的含湿量及大气压力不变的情况下，达到100%空气相对湿度的温度称露点温度。
当环境温度快速变化时，受到壳体热传导的阻滞作用，产品的内部空间与外部环境形成温度差，高湿气体会经过透气阀、密封口等结构流动，称为“呼吸”作用。
环境温度降低过程中，当产品内部空间温度高于外部环境温度时，在产品壳体的内壁会发生冷凝，随重力作用冷凝水将在样品内部积聚或吸附，如开孔、密封口等结构处。
通过高低温试验测试车载充电机内外部温差，试验条件：车载充电机置于温度箱中，满载输出，温箱温度分别设置为50℃、-7℃、-35℃，测试时环境相对湿度为45%，记录各采样点温度，如表1所示。
分析表1中低温-35℃时的温度采样数据，可见车载充电机内部信号端子周围环境温度约为19℃、信号端子针脚焊点处温度约为5℃。
通过查表2可知当前条件露点温度为7℃，信号端子针脚焊点处满足凝露条件，因此在车载充电机内部信号端子的针脚焊点处（表1采样点3处）会产生凝露。
通过以上理论分析及实际测试数据，确认车载充电机内部信号端子的管脚焊点处会产生凝露。
由于此处在设计开发阶段未考虑到凝露影响，未进行防护处理，实际使用中由于凝露导致相邻焊脚处发生阻抗变化，造成功能失效。
三、解决方法
针对车载充电机的凝露问题，提出快速有效的解决措施并细化试验验证方法。
3.1 解决措施
设计上排查：除了信号板，其他电路板模块都有进行三防漆防护，因此主要是考虑信号板凝露问题的解决。
凝露现象是在车载充电机信号端子PIN针和PIN针焊脚处产生，导致相邻管脚处有短路风险。
实施的有效措施是对信号板的焊盘处进行点胶（见图2），避免凝露对产品性能及功能产生影响。
3.2 试验验证方法优化
产品开发时的试验验证阶段，未有专门针对凝露问题的试验，以下通过细化环境试验方法，提出专门针对凝露问题验证的系列试验。
通过进行相关的气候负荷试验，模拟产品所承受的自然环境条件和诱发环境条件，以评价产品在实际使用、运输和贮存等过程中不同环境条件下的性能及可靠性，对采取措施后的车载充电机进行以下试验，验证措施有效性。
3.2.1 低温工作试验
低温工作试验按标准ISO16750-4:2010中5.1.1的要求进行。
温箱设置为-40±2℃，输入电压设置为下限U2、额定U1和上限U3，输出为额定负载的条件下共工作24h，如图3所示，功能状态应达到ISO16750-1:2012定义的A级。
3.2.2 温度/湿度组合试验
温度/湿度组合试验是一项加速气候试验，通过在高湿的情况下改变温度条件，在试验样品的壳体内外造成温度变化和温度差，测试试验样品在“呼吸”作用下导致的缺陷。
按照标准GB/T2423.34—2012[4]的要求进行，试验由10个子循环构成，每个24h，其中前9次循环中的5个循环适用于有低温暴露过程的温湿度循环，其余的4次循环适用于无低温暴露过程的温湿度循环。
在子循环过程中，当最大循环温度达到时，试验样品应带电运行，同时要求控制在典型模式下进行功能测试，在试验中和试验之后，试验样品的全部功能都要满足设计要求。
3.2.3 凝露试验
试验样品在完成上述温湿度循环试验的基础上，接线来需进行凝露试验。
凝露试验按照标准ISO16750-4：2010中5.6.2.4的要求进行，试验要求进一步严苛，主要考核试验样品在凝露-工作负荷下的适应性，定义温度和湿度曲线近似车辆环境实际运行产生凝露的效果。
凝露试验循环如图4所示，进行5个试验循环，在试验中，试验样品应按ISO16750-1:2012规定的工作模式2.1工作，试验结束后，试验样品功能状态应符合ISO16750-1定义的B级。
3.2.4 高温耐久可靠性试验
按如下工况进行测试：额定输入条件、满载输出、环境温度70℃、水温65℃、持续工作1000h，功能状态应达到ISO16750-1:2012定义的A级。
按照上述试验要求，对4台经过信号板点胶处理的车载充电机进行试验，试验结果符合要求，未发生因凝露导致的功能异常，试验样品全部功能符合要求，按照本文所述方案实施后，产品功能正常，故障未再发生。
四、结束语（生产厂家推荐）
汽车使用环境较为严酷，汽车电子产品内部产生凝露现象时，可能导致电路板受潮、变形断路、积水漏电等，引起绝缘强度下降、内部信号短路，造成显性或隐性的电路故障。
汽车电子产品的可靠性，直接关系到整车的安全和可靠性。
在设计阶段，设计方案应充分考虑散热均匀，对产品内部的电路板、接插件等电路应进行三防处理（防潮湿，防霉变，防盐雾），避免凝露现象对产品的影响。
在产品验证试验阶段，需综合考虑产品的工作条件，严格进行配合凝露的相关试验，验证环境适应。
为了满足车载充电机OBC产品的可靠性，迪龙新能源科技河北有限公司深耕研发和创新。
研发生产出高效率、高功率密度、可靠性高、稳定性高的车载充电机产品，并已实现规模化量产。
迪龙新能源OBC产品采用基板生产工艺，加强了产品的可靠性，并且进行一体化灌封，加强了防腐、防潮、防震、防凝露性能，防水防尘等级IP67，满足军标要求。
迪龙新能源是一家专注于OBC车载充电机、车载DC/DC变换器、车载电源集成产品研发、生产与销售的高新技术企业，投资并建成了汽车级IATF16949体系认证的标准化专业工厂，拥有全自动化贴装焊接工艺以及全自动化检测、老化等工艺。
公司在生产过程中严格选用车规级器件，并采用国际先进全数字LLC谐振调频技术，使车载充电机OBC产品满载效率达到95%，拥有高功率密度、工作可靠、体积小、质量轻、安全性高、寿命长、易于安装…等核心优势，深受国内外客户的认可。
在国内车载充电机制造商中，迪龙新能源率先完成了质量管理体系ISO9001认证、IATF16949认证、欧盟CE产品认证，分别从质量管理体系的专业性和产品质量的可靠性这两个方面保证了为整车厂提供高标准的车载充电机产品。
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