平均故障间隔时间(Mean Time Between Failures, MTBF)是衡量可维修设备稳定性的关键指标,其值越高,意味着设备在一个周期内平均故障间隔时间越长,稳定性与可靠性也就越高。下面,以车载中控显示屏为本次研究对象,结合汽车中控大屏老化房,进行 MTBF 验证和评估。为车载显示屏或其他汽车流媒体设施的可靠性试验方法提供参考。
汽车中控屏可靠性试验方法研究:
试验设备:环仪仪器 汽车中控大屏老化房
参考标准:GB/T 34986-2017 产品加速试验方法
样品数量:某品牌20台中控屏
试验设计:
1.阿伦尼斯(Arrhenius)模型
样本测试时间 t 与加速因子 ATD 的乘积确定加速测试的时间,将加速测试时间转换为等效的正常工作时间,以便在较短的时间内评估产品的可靠性。
即:
参照GB/T 34986-2017附录里的公式B.30的加速因子计算公式,如下:
式中:
ATD—加速因子;
Ea—失效反应的活化能(eV);
kB—Boltzmann 常数,其值为 8.62×10-5 eV/K;
Ton—正常工作温度,单位℃;
Ttest—加速试验温度,单位℃。
2.活化能 Ea 的计算
活化能 Ea 是分子与化学或物理作用中需具备的能量,单位是电子伏特 Ev。 计算公式如下:
式中:
λ(T)—加速试验温度时的失效率;
λ(T0)—正常温度时的失效率;
T—加速试验温度;
T0—正常工作温度。
3.MTBF 评估—置信水平
1)单侧置信时间估计:
2)双侧置信时间估计:
式中:
C—置信水平;
T—试验时间;
X2—分位数分布表,见下图。
3.试验验证
本次试验为某品牌的车载中控显示屏,该款LED显示屏据制造商实验室测试其在正常使用环境下失效率为 1 000 ppm(每百万台缺陷数 Parts Per Million),约等于 8.8 FIT 的活化能。假设有 2 000 个样本,则失效率估算如下表。
本次样品的寿命服从指数分布,采样 20 台样品进行500 h 的寿命试验,在实验过程中无失效,计算其平均无故障时间(MTBF)的置信水平为 90 % 的单侧置信下限,显然 M=T/R=∞不适用,代入公式:
M=2T/X²(1-c,2r+2)=2×500×20/(1-0.9,2)=20 000/4.605=4 343.1 h
也就是说,进行500h的MTBF试验约等于现实使用4343.1h。
因此,本次样品平均无故障时间为4 343.1 h。通过置信水平评估,可在一定程度上确定产品可靠性的范围,为生产决策提供参考。
以上就是汽车中控大屏老化房对中控屏的可靠性试验,如有试验疑问,可以咨询环仪仪器相关技术人员。