ISO 16750: Leitfaden für Umweltprüfungen an elektronischen Bauteilen für die Automobilindustrie

ISO 16750 definiert die Umgebungsbedingungen und Prüfverfahren für elektrische und elektronische Bauteile in Straßenfahrzeugen. Sie ist die Referenznorm für die Automobilindustrie und deckt alle Belastungen ab, denen ein Bauteil während seiner Betriebsdauer im Fahrzeug ausgesetzt sein kann.

In diesem Leitfaden analysieren wir die Struktur der Norm, die in Teil 4 (Klimatisierungsbelastungen) und wie diese in einer Klimakammer durchgeführt werden.

Was ist ISO 16750 und warum ist sie wichtig?

ISO 16750, deren vollständiger Titel „Straßenfahrzeuge – Umgebungsbedingungen und Prüfung elektrischer und elektronischer Geräte“, wird vonder ISO (Internationalen Organisation für Normung) und wurde zuletzt im Jahr 2023 aktualisiert.

Jede elektronische Komponente, die in einem Fahrzeug verbaut ist – von der Motorsteuerung bis zu den ADAS-Sensoren, vom Infotainmentsystem bis zu den Batteriemanagementmodulen für Elektrofahrzeuge – muss nachweislich den Umweltbedingungen standhalten, denen sie während ihres Lebenszyklus ausgesetzt sein wird.

Diese Bedingungen umfassen:

• Extreme Temperaturen im Motorraum (bis zu +125°C)
• Schnelle Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht, Sommer und Winter
• Hohe Luftfeuchtigkeit und Kondensationsbildung
• Vibrationen und mechanische Stöße während der Fahrt
• Kontakt mit chemischen Flüssigkeiten (Kraftstoff, Bremsflüssigkeit, Streusalz)

Struktur der ISO 16750: die 5 Teile

Der Standard ist in fünf Teile, von denen jeder einer Kategorie von Umweltbelastungen gewidmet ist:

ISO 16750-1: Allgemeines

Es definiert die allgemeinen Grundsätze, die Klassifizierung der Einbaupositionen am Fahrzeug und die Referenzbetriebsbedingungen. Es führt den Begriff des „Positionscodes“ ein, der festlegt, welche Prüfungen je nach Einbauort des Bauteils (Motorraum, Fahrgastraum, Karosserie usw.) durchzuführen sind.

ISO 16750-2: Elektrische Lasten

Prüfungen im Zusammenhang mitder Stromversorgung: Überspannungen, Unterspannungen, Transienten, Verpolung, elektrostatische Entladung und elektromagnetische Störungen.

ISO 16750-3: Mechanische Belastungen

Es definiert Prüfverfahren für Vibrationen, mechanische Stöße und freien Fall. Die Vibrationsprofile hängen von der Einbauposition ab: Ein Bauteil im Motorraum ist ganz anderen Vibrationen ausgesetzt als eines im Fahrgastraum.

ISO 16750-4: Klimatische Lasten

Der wichtigste Abschnitt für Klimakammerprüfungen. Er definiert Temperatur-, Feuchtigkeits-, Temperaturschock- und Flüssigkeitsbeständigkeitsprüfungen. Wir werden diesen Abschnitt später genauer betrachten.

ISO 16750-5: Chemische Belastungen

Umfasst die Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten und Chemikalien: Kraftstoffe, Schmierstoffe, Kühlmittel, Scheibenwaschflüssigkeit, Streusalz und andere im Fahrzeugumfeld vorkommende Stoffe.

ISO 16750-4: Klimaprüfung im Detail

Teil 4 der ISO 16750 betrifft direkt diejenigen, die Umweltkammern und Klimakammern für Automobiltests nutzen. Hier sind die wichtigsten Prüfverfahren.

Niedrigtemperaturtest

Prüfen Sie die Funktion der Komponente bei Minustemperaturen. Die Werte hängen von der Einbaulage ab:

• Cockpit: -40°C
• Motorraum: -40°C
• Im Außenbereich (ungeschützt): -40 °C

Die Probe wird auf der Zieltemperatur stabilisiert und mindestens 24 Stunden; während dieser Zeit muss sie einwandfrei funktionieren.

Hochtemperaturtest

Die Höchsttemperaturen variieren je nach Standort erheblich:

• Cockpit: +85°C
• Motorraum (vom Motor entfernt): +105°C
• Motorraum (in der Nähe von Motor/Auspuff): +125 °C
• Direkt am Motor/Getriebe: bis zu +150 °C

Die Komponente muss mindestens 96 Stunden bei der maximal zu erwartenden Temperatur funktionieren.

Thermischer Zyklentest

Es simuliert die täglichen und saisonalen Zyklen, denen ein Fahrzeug während seiner gesamten Lebensdauer unterliegt. Der Test umfasst:

• Übergang von -40°C auf +85°C (oder höher im Motorraum)
• Änderungsrate: typischerweise 2 °C/min
• Haltezeit: 30 Minuten an jedem Ende
• Anzahl der Zyklen: 100 bis 1000 Zyklen je nach Schweregrad

Dies ist einer der längsten und anspruchsvollsten Tests: 1.000 Zyklen bei 2°C/min können einen wochenlangen Dauerbetrieb der Klimakammer erfordern.

Thermoschocktest

Simuliert plötzliche Temperaturänderungen, wie z. B. das Starten des Motors im Winter oder das Fahren von einer beheizten Garage ins Freie. Typische Parameter sind:

• Von -40 °C bis +125 °C
• Übergangszeit: <30 Sekunden (Thermoschock durch Flüssigkeitsimmersion) oder <3 Minuten (Zweizonenkammer)
• Anzahl der Zyklen: 100 bis 500

Feuchtigkeitstest

Beständigkeit gegen Kondensation und hohe relative Luftfeuchtigkeit bewerten :

• Konstante feuchte Hitze: +40 °C bei 93 % RH für 240 Stunden (10 Tage)
• Zyklische feuchte Hitze: Zyklen zwischen +25 °C/95 % RH und +65 °C/93 % RH über 10 Zyklen von je 24 Stunden, wobei sich in der Abkühlphase Kondenswasser bildet.

Klassifizierung der Montagepositionen

Eines der charakteristischsten Merkmale der ISO 16750 ist die Klassifizierung nach Einbaulage, die den Schweregrad der Prüfungen bestimmt:

ISO 16750 und Elektrofahrzeuge

dem Wachstum des Marktes für Elektrofahrzeugegewinnt die ISO 16750 zunehmend an Bedeutung. EV-spezifische Komponenten – Batteriemanagementsystem (BMS), Wechselrichter, On-Board-Ladegeräte, Leistungsmodule – müssen alle die Klimatests gemäß Teil 4 bestehen.

Insbesondere das Wärmemanagement von Batterien erfordert spezielle Tests, die ISO 16750-4 mit speziellen Normen wie IEC 62660 für Lithiumzellen kombinieren.

FDM stellt Batterieprüfkammern , die für die Durchführung von Tests gemäß beiden Standards ausgelegt sind.

Anforderungen an Klimakammern gemäß ISO 16750-4

Um alle Prüfungen gemäß Teil 4 durchführen zu können, muss die Klimakammer Folgendes gewährleisten:

• Temperaturbereich: -40 °C bis +150 °C (für Position P1)
• Feuchtigkeitsregelung: 10 % bis 95 % RH, Genauigkeit ±3 % RH
• Thermische Stabilität: ±1°C bei der Prüftemperatur
• Thermische Auf- und Abkühlrampen: mindestens 2 °C/min für Zyklen, bis zu 15 °C/min für Thermoschocks.
• Programmierbarkeit: Automatische Ausführung von bis zu 1.000 Zyklen ohne Bedienereingriff
• Nutzbares Volumen: variabel je nach Größe der Komponenten (von Steuereinheiten bis hin zu kompletten Batteriemodulen).

Die FDM-Lösung für ISO 16750-Automobilprüfungen

Seit über 70 Jahren ist FDM Environment Makers der bevorzugte Partner der Automobilindustrie für Umweltsimulationen.

Die Klimakammern von FDM decken einen Bereich von -70°C bis +180°C mit Feuchtigkeitsregelung bis zu 98% RHund übertreffen damit alle Anforderungen der ISO 16750-4 für jede Montageposition. ab

Für Langzeittests wie z. B. thermische Zyklen mit 1000 Zyklen bieten FDM-Kammern volle Programmierbarkeit und einen kontinuierlichen 24/7-Betrieb ohne Eingriff des Bedieners.

Normen und Standards im Zusammenhang mit ISO 16750

ISO 16750 integriert sich mit anderen internationalen Normen und Branchenvorschriften, die Automobilhersteller bei der Umweltqualifizierung von Bauteilen berücksichtigen müssen:

• SAE J1211 — Handbuch für die robuste Konstruktion von elektronischen Bauteilen für die Automobilindustrie, eine SAE-Richtlinie als Ergänzung zu ISO 16750.
• UNECE WP.29 — Internationaler Rechtsrahmen für die Typgenehmigung von Fahrzeugen, der gleichwertige Umweltprüfungen in verschiedenen Vorschriften vorsieht (R10 EMV, R100 Elektrofahrzeuge).
• LV 124 / LV 148 — Konsortiumspezifikationen deutscher Hersteller (Volkswagen-Konzern, Audi, Mercedes, BMW) für 12V- und 48V-elektrische und elektronische Bauteile, abgeleitet von ISO 16750 mit strengeren Anforderungen.
• JASO D 014 — Japanischer Standard der Automobilnormenorganisation für Umweltprüfungen von elektronischen Automobilbauteilen, verwendet in der asiatischen Lieferkette.
• ASTM D4329 — Ergänzendes Verfahren für die UV-Bestrahlung von Kunststoffen im Automobilbereich, oft in Verbindung mit ISO 16750-4 für Fahrzeuginnenräume herangezogen.

Entdecken Sie die Umweltkammern von FDM oder kontaktieren Sie uns für eine technische Beratung zu ISO 16750-Prüfungen.

FAQ – Häufig gestellte Fragen zu ISO 16750

Für wen gilt ISO 16750?

An alle Hersteller von elektrischen und elektronischen Bauteilen für Straßenfahrzeuge: Steuergeräte, Sensoren, Aktoren, Leistungsmodule, Infotainmentsysteme, LED-Beleuchtung und alle elektronischen Geräte, die in Pkw, Lkw, Bussen und Motorrädern verbaut sind.

Worin besteht der Unterschied zwischen ISO 16750 und IEC 60068?

IEC 60068 definiert generische Umweltprüfungen für elektronische Bauteile in allen Branchen. ISO 16750 ist speziell für die Automobilindustrie konzipiert und beinhaltet Prüfbedingungen, die auf die Einbauorte im Fahrzeug und die tatsächlichen Betriebsbedingungen eines Straßenfahrzeugs kalibriert sind.

Ist ISO 16750 verpflichtend?

Es ist zwar nicht gesetzlich vorgeschrieben, wird aber von allen großen Automobilherstellern (OEMs) als vertragliche Voraussetzung für die Bauteilfreigabe verlangt. Es handelt sich faktisch um einen obligatorischen Standard für den Zugang zur automobilen Lieferkette.

Wie lange dauert ein vollständiger Testzyklus nach ISO 16750-4?

Das hängt vom Schweregrad ab. Ein vollständiges Programm mit 1000 Temperaturzyklen, Feuchtigkeitsprüfung und Temperaturschock kann 4 bis 8 Wochen kontinuierliche Tests in einer Klimakammer erfordern.

Autoritative Quellen

• ISO 16750-1/2/3/4/5 — Straßenfahrzeuge — Umgebungsbedingungen und Prüfung für elektrische und elektronische Geräte.
• SAE International — SAE J1211, SAE J1455 Normen für die Umweltqualifizierung von Kraftfahrzeugen.
• AEC (Automotive Electronics Council) — AEC-Q100 — Stresstest-Qualifizierung für integrierte Schaltungen in der Automobilindustrie.
• VDA – Verband der Automobilindustrie – Norm LV 124, LV 148 für deutsche elektronische Bauteile.
• UNECE — UN-Fahrzeugvorschriften — ECE R10 Elektromagnetische Verträglichkeit von Fahrzeugen.