Tiêu chuẩn Ô tô cho Linh kiện Điện tử

Với công nghệ thâm nhập vào mọi khía cạnh của cuộc sống hàng ngày, từ hệ thống an ninh gia đình đến thức ăn chúng ta tiêu thụ, phương tiện di chuyển của chúng ta ngày càng phụ thuộc vào các hệ thống điện tử phức tạp. Từ hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS) như cảnh báo lệch làn đường và phanh khẩn cấp tự động đến các đơn vị kiểm soát động cơ phức tạp và hệ thống giải trí thông tin phức tạp, điện tử giờ đây thấm vào mọi khía cạnh của ngành ô tô; sự tích hợp phổ biến này đòi hỏi các linh kiện điện tử vững chắc, đáng tin cậy có thể chịu đựng được môi trường ô tô khắc nghiệt và đầy thách thức - chúng cần phải hoạt động bền bỉ mà không hỏng hóc. 

Và, một cách tự nhiên, ngành ô tô mang lại những thách thức cho các linh kiện điện tử mà bạn không thấy ở các thiết bị gia dụng thông thường. Sự biến đổi nhiệt độ cực đoan, rung động liên tục, tiếp xúc với độ ẩm và hóa chất, cũng như sự hiện diện của nhiễu điện từ (EMI) đều là những mối đe dọa đối với độ tin cậy của linh kiện và, do đó, an toàn của phương tiện. Để đảm bảo an toàn và tuổi thọ của những hệ thống quan trọng này là ưu tiên hàng đầu của các nhà phát triển, việc tuân thủ nhiều tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế là vô cùng quan trọng; những tiêu chuẩn này cung cấp một khung cho việc lựa chọn linh kiện, thiết kế và kiểm tra, đảm bảo rằng các linh kiện có thể chịu đựng được gánh nặng của hoạt động ô tô và đáp ứng mức độ chất lượng và an toàn cao nhất.

Nếu bạn cần biết về các tiêu chuẩn ô tô chính quản lý việc thiết kế và lựa chọn các linh kiện điện tử, bạn đã đến đúng nơi. Hãy đọc tiếp để khám phá cách những tiêu chuẩn này giải quyết các vấn đề lớn như độ tin cậy, an toàn và các yếu tố môi trường.

Tiêu Chuẩn Ô Tô Chính

Một số tiêu chuẩn ô tô quan trọng hướng dẫn việc phát triển và lựa chọn các linh kiện điện tử và cung cấp một khung làm việc để đảm bảo an toàn, độ tin cậy và chất lượng trong suốt vòng đời của xe. Dưới đây là một số tiêu chuẩn chính.

ISO 26262

Tiêu chuẩn quốc tế này tập trung vào an toàn chức năng cho các phương tiện giao thông đường bộ. Nó thiết lập một phương pháp tiếp cận dựa trên rủi ro cho việc phát triển các hệ thống liên quan đến an toàn, bao gồm cả những hệ thống phụ thuộc nặng nề vào điện tử. ISO 26262 định nghĩa bốn Mức Độ Tính Toàn Vẹn An Toàn Ô Tô (ASILs), phân loại mức độ quan trọng của các chức năng an toàn; các mức ASIL cao hơn đòi hỏi quy trình thiết kế và xác minh nghiêm ngặt hơn. Tiêu chuẩn này đặc biệt liên quan đến các linh kiện điện tử tham gia vào các hệ thống quan trọng về an toàn như ADAS, hệ thống phanh và hệ thống lái.

AEC-Q100/Q101/Q102

Những tiêu chuẩn này, được phát triển bởi Hội đồng Điện tử Ô tô (AEC), cung cấp các yêu cầu về đủ điều kiện căng thẳng cho các loại linh kiện điện tử khác nhau. AEC-Q100 bao gồm mạch tích hợp, AEC-Q101 đề cập đến bán dẫn rời rạc, và AEC-Q102 tập trung vào bán dẫn quang điện tử. Những tiêu chuẩn này đề ra các thủ tục kiểm tra nghiêm ngặt để đánh giá hiệu suất linh kiện dưới các điều kiện khắc nghiệt, bao gồm chu kỳ nhiệt độ, độ ẩm, rung động và nhiễu điện từ. Việc đạt được chứng nhận theo những tiêu chuẩn này cung cấp sự tự tin về độ tin cậy và tuổi thọ của linh kiện trong môi trường ô tô khắc nghiệt.

IATF 16949:2016

Trước đây được biết đến với tên gọi ISO/TS 16949, tiêu chuẩn quốc tế này quy định các yêu cầu hệ thống quản lý chất lượng cho các tổ chức trong chuỗi cung ứng ô tô. Mặc dù không trực tiếp tập trung vào việc lựa chọn linh kiện, IATF 16949:2016 đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và độ tin cậy tổng thể của sản phẩm ô tô. Nó nhấn mạnh vào việc cải tiến liên tục, quản lý rủi ro và sự hài lòng của khách hàng thông qua việc tạo ra các hệ thống quản lý chất lượng hướng đến quy trình mang lại sự cải tiến liên tục, phòng ngừa khuyết điểm, và “giảm thiểu sự biến đổi và lãng phí trong chuỗi cung ứng,” tất cả những điều này đều cần thiết cho sự phát triển và triển khai thành công các linh kiện điện tử đáng tin cậy.

Các Tiêu Chuẩn Liên Quan Khác

Một số tiêu chuẩn khác cũng liên quan đến ngành công nghiệp ô tô, bao gồm ISO/SAE 21434, tập trung vào an ninh mạng cho các phương tiện giao thông đường bộ, và các quy định của Ủy ban Kinh tế Liên Hợp Quốc về Châu Âu, đề cập đến khí thải của xe cộ và tác động môi trường. Những tiêu chuẩn này góp phần vào sự an toàn và hiệu suất tổng thể của các phương tiện và phải được xem xét trong quá trình thiết kế và phát triển.

Xem xét Lựa chọn Linh kiện

Bây giờ bạn đã hiểu một số tiêu chuẩn nổi bật chi phối ngành công nghiệp ô tô, chúng tôi nên nói thêm rằng việc chọn lựa linh kiện điện tử phù hợp cho các ứng dụng ô tô đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về nhiều yếu tố khác nhau, có thể được tìm thấy trong bảng sau:

Kỹ thuật Thiết kế cho Độ Tin cậy

Để đảm bảo độ tin cậy của điện tử ô tô, các kỹ sư cần áp dụng các kỹ thuật Thiết kế cho Độ Tin Cậy (DfR) vững chắc nhằm xác định và giảm thiểu các chế độ hỏng hóc tiềm ẩn ngay từ đầu quá trình thiết kế.

Mô phỏng và Phân tích Mạch

• Phân tích Nhiệt: Việc phân tích hành vi nhiệt của mạch là rất quan trọng để ngăn chặn quá nhiệt và hỏng hóc linh kiện. Công cụ mô phỏng có thể giúp xác định các điểm nóng và tối ưu hóa thiết kế nhiệt.
• Phân tích Trường hợp Xấu nhất: Kỹ thuật này bao gồm việc phân tích hiệu suất mạch dưới các điều kiện vận hành cực đoan nhất để xác định các điểm hỏng hóc tiềm ẩn.
• Phân tích Cây Lỗi: Phương pháp này xác định hệ thống các chế độ hỏng hóc tiềm ẩn và các yếu tố góp phần, cho phép triển khai các chiến lược giảm thiểu chủ động.

Dự phòng và Chịu Lỗi

• Việc triển khai dự phòng trong các hệ thống quan trọng, như sử dụng hai bộ xử lý hoặc cảm biến dự phòng, có thể cải thiện độ tin cậy của hệ thống bằng cách cung cấp chức năng sao lưu trong trường hợp hỏng hóc linh kiện.
• Thiết kế chịu lỗi bao gồm các cơ chế để phát hiện và cô lập lỗi, cho phép hệ thống tiếp tục hoạt động với hiệu suất giảm sút cho đến khi có thể sửa chữa.

Lão hóa và Cơ chế Phân hủy

• Việc hiểu biết về các cơ chế lão hóa và phân hủy của các linh kiện điện tử là rất quan trọng để dự đoán tuổi thọ của chúng và thiết kế cho độ tin cậy lâu dài. Các yếu tố như di chuyển electron, đứt gãy điện môi, và chu kỳ nhiệt có thể góp phần vào sự phân hủy của linh kiện theo thời gian.

Phân tích các chế độ và ảnh hưởng của sự cố (FMEA)

• FMEA là một phương pháp hệ thống để xác định các chế độ sự cố tiềm ẩn, ảnh hưởng và nguyên nhân của chúng. Nó giúp ưu tiên các vấn đề tiềm ẩn và phát triển các chiến lược giảm thiểu.

Xác minh và Kiểm định Thiết kế

• Việc kiểm tra và kiểm định nghiêm ngặt trong suốt quá trình thiết kế là cần thiết để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đáp ứng các tiêu chuẩn độ tin cậy và an toàn yêu cầu. Điều này có thể bao gồm kiểm tra ở cấp độ linh kiện, kiểm tra ở cấp độ bảng mạch, và kiểm tra ở cấp độ hệ thống.

Kiểm tra Tuổi thọ Tăng tốc

• Các kỹ thuật kiểm tra tuổi thọ tăng tốc, như chu kỳ nhiệt độ và kiểm tra đốt cháy, có thể được sử dụng để tăng tốc quá trình lão hóa của các linh kiện và dự đoán độ tin cậy lâu dài của chúng.

Bảo dưỡng Dự đoán

• Việc áp dụng các chiến lược bảo dưỡng dự đoán, như phân tích rung động và nhiệt đồ, có thể giúp xác định các sự cố tiềm ẩn trước khi chúng xảy ra, cho phép sửa chữa kịp thời và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

Kỹ thuật Điện tử Ô tô Nâng cao

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về linh kiện điện tử trong ngành ô tô là điều tuyệt đối cần thiết đối với các đội ngũ thiết kế nếu họ muốn bán ra những phương tiện an toàn, đáng tin cậy và bền bỉ; những tiêu chuẩn này đề cập đến nhiều khía cạnh, từ an toàn chức năng và tác động môi trường ít hơn đến độ tin cậy của linh kiện. Đối với những ai muốn xuất sắc trong việc cung cấp những linh kiện như vậy, việc áp dụng các kỹ thuật DfR mạnh mẽ, lựa chọn cẩn thận vật liệu và linh kiện, và sử dụng các công cụ tiên tiến như Altium 365 sẽ giúp họ phát triển các linh kiện điện tử ô tô chất lượng cao nhất, đáp ứng các yêu cầu khắt khe của các phương tiện hiện đại.

Altium 365 cung cấp một nền tảng dựa trên đám mây mang lại một bộ lợi ích độc đáo cho thiết kế điện tử ô tô hợp tác:

• Cho phép các đội ngũ thiết kế hợp tác mà không gặp trở ngại, không quan trọng thành viên ở bất cứ đâu trên thế giới, làm việc cùng nhau trên các dự án, chia sẻ dữ liệu thiết kế thời gian thực và nhanh chóng xem xét và phê duyệt các thay đổi thiết kế.  
• Tích hợp khả năng quản lý dữ liệu và kiểm soát phiên bản đảm bảo lưu trữ an toàn dữ liệu thiết kế trên đám mây và làm cho nó dễ dàng truy cập và có thể truy vết. Khả năng này tuyệt vời cho việc đáp ứng các yêu cầu truy vết và tuân thủ các tiêu chuẩn ô tô khác nhau.
• Cung cấp quyền truy cập vào thư viện các linh kiện đã được xác minh trước rộng lớn, bao gồm nhiều linh kiện phù hợp cho ứng dụng ô tô. Nền tảng cũng tạo điều kiện quản lý linh kiện hiệu quả và làm cho dữ liệu linh kiện mới nhất sẵn có ngay lập tức cho đội ngũ thiết kế.

Đây chỉ là một số ít tính năng giúp cải thiện quy trình. Tìm hiểu thêm về hợp tác đám mây cho thiết kế điện tử ô tô để tăng tốc phát triển, đảm bảo tuân thủ và tối ưu hóa việc tìm nguồn cung linh kiện.