ISO 16750 : Guide pour les essais environnementaux des composants électroniques automobiles

La norme ISO 16750 définit les conditions environnementales et les méthodes d'essai des composants électriques et électroniques destinés aux véhicules routiers. Elle constitue la norme de référence pour l'industrie automobile et couvre toutes les contraintes auxquelles un composant peut être soumis durant sa durée de vie à bord d'un véhicule.

Dans ce guide, nous analysons la structure de la norme, les essais requis par la partie 4 (charges climatiques) et comment les réaliser dans une chambre climatique.

Qu’est-ce que la norme ISO 16750 et pourquoi est-elle importante ?

La norme ISO 16750, dont le titre complet est « Véhicules routiers — Conditions environnementales et essais des équipements électriques et électroniques », est publiée parl’ISO (Organisation internationale de normalisation) et a été mise à jour pour la dernière fois en 2023.

Chaque composant électronique monté sur un véhicule — du calculateur moteur aux capteurs ADAS, du système d'infodivertissement aux modules de gestion de la batterie pour les véhicules électriques — doit avoir prouvé sa capacité à résister aux conditions environnementales qu'il rencontrera au cours de son cycle de vie.

Ces conditions comprennent :

• Températures extrêmes dans le compartiment moteur (jusqu'à +125°C)
• Cycles de température rapides entre le jour et la nuit, l'été et l'hiver
• Humidité élevée et formation de condensation
• Vibrations et chocs mécaniques pendant la conduite
• Exposition aux fluides chimiques (carburant, liquide de frein, sel de déneigement)

Structure de la norme ISO 16750 : les 5 parties

La norme est divisée en cinq parties, chacune consacrée à une catégorie de stress environnemental :

ISO 16750-1 : Généralités

Ce document définit les principes généraux, la classification des positions de montage sur le véhicule et les conditions de fonctionnement de référence. Il introduit la notion de « code de position », qui détermine les essais à appliquer en fonction de l’emplacement du composant (compartiment moteur, habitacle, extérieur, etc.).

ISO 16750-2 : Charges électriques

les tests liésà l'alimentation électrique : surtensions, sous-tensions, transitoires, inversion de polarité, décharge électrostatique et interférences électromagnétiques.

ISO 16750-3 : Charges mécaniques

Il définit les essais de vibration, de choc mécanique et de chute libre. Les profils de vibration dépendent de la position de montage : un composant situé dans le compartiment moteur subit des vibrations très différentes de celles d’un composant situé dans l’habitacle.

ISO 16750-4 : Charges climatiques

La section la plus pertinente pour les essais en chambre climatiqueest celle qui définit les essais de température, d'humidité, de choc thermique et de résistance aux fluides. Nous l'examinerons plus en détail ultérieurement.

ISO 16750-5 : Charges chimiques

Assure la résistance aux fluides et produits chimiques : carburants, lubrifiants, liquide de refroidissement, liquide lave-glace, sel de déneigement et autres agents présents dans l'environnement du véhicule.

ISO 16750-4 : Essais climatiques détaillés

La partie 4 de la norme ISO 16750 concerne directement les utilisateurs d'enceintes environnementales et climatiques pour les essais automobiles. Voici les principaux essais.

Test à basse température

Vérifiez le fonctionnement du composant à des températures inférieures à zéro. Les valeurs dépendent de la position de montage :

• Cockpit: -40°C
• Compartiment moteur: -40°C
• Extérieur (non protégé): -40°C

L'échantillon est stabilisé à la température cible et maintenu pendant au moins 24 heures, période durant laquelle il doit fonctionner correctement.

Test à haute température

Les températures maximales varient considérablement selon l'endroit :

• Cockpit: +85°C
• Compartiment moteur (à l'écart du moteur): +105°C
• Compartiment moteur (près du moteur/échappement): +125°C
• Directement sur le moteur/la transmission: jusqu'à +150 °C

Le composant doit fonctionner sans dégradation pendant au moins 96 heures à la température maximale prévue.

Test de cyclage thermique

Il simule les cycles quotidiens et saisonniers auxquels un véhicule est soumis tout au long de sa durée de vie. Le test comprend :

• Transition de -40°C à +85°C (ou plus pour le compartiment moteur)
• Vitesse de variation : généralement 2 °C/min
• Durée d'attente : 30 minutes à chaque extrémité
• Nombre de cycles : de 100 à 1 000 cycles selon le niveau de gravité

Il s'agit de l'un des tests les plus longs et les plus exigeants : 1 000 cycles à 2 °C/min peuvent nécessiter des semaines de fonctionnement continu de la chambre climatique.

Test de choc thermique

Simule des changements brusques de température, comme le démarrage du moteur en hiver ou le passage d'un garage chauffé à l'extérieur. Les paramètres typiques sont :

• De -40°C à +125°C
• Temps de transition : <30 secondes (choc thermique par immersion dans un liquide) ou <3 minutes (chambre à double zone)
• Nombre de cycles : 100 à 500

Test d'humidité

Évaluer la résistance à la condensation et à une humidité relative élevée:

• Chaleur humide constante: +40°C à 93% RH pendant 240 heures (10 jours)
• Chaleur humide cyclique: cycles entre +25 °C/95 % RH et +65 °C/93 % RH pendant 10 cycles de 24 heures, avec formation de condensation lors de la phase de refroidissement.

Classification des positions de montage

L'un des aspects les plus caractéristiques de la norme ISO 16750 est la classification par position de montage, qui détermine la sévérité des tests :

ISO 16750 et véhicules électriques

la croissance du marché des véhicules électriques, la norme ISO 16750 revêt une importance encore plus cruciale. Les composants spécifiques aux véhicules électriques — système de gestion de batterie (BMS), onduleurs, chargeurs embarqués, modules de puissance — doivent tous réussir les tests climatiques de la partie 4.

En particulier, la gestion thermique des batteries nécessite des tests spécifiques qui combinent la norme ISO 16750-4 avec des normes dédiées telles que la norme IEC 62660 pour les cellules au lithium.

FDM fabrique des chambres d'essai de batteries conçues pour effectuer des tests conformes aux deux normes.

Exigences relatives aux chambres climatiques pour la norme ISO 16750-4

Pour réaliser tous les essais de la partie 4, la chambre climatique doit garantir :

• Plage de température: -40°C à +150°C (pour couvrir la position P1)
• Contrôle de l'humidité: 10 % à 95 % RH, précision de ±3 % RH
• Stabilité thermique: ±1 °C à la température de test
• Rampes thermiques : au moins 2 °C/min pour les cycles, jusqu’à 15 °C/min pour les chocs thermiques
• Programmabilité: Exécution automatique de jusqu'à 1 000 cycles sans intervention de l'opérateur
• Volume utile: variable selon la taille des composants (des unités de contrôle aux modules de batterie complets)

Solution FDM pour les tests automobiles ISO 16750

Depuis plus de 70 ans, FDM Environment Makers est le partenaire privilégié de l' automobile en matière de simulation environnementale.

Les chambres environnementales FDM couvrent une plage de -70°C à +180°C avec un contrôle de l'humidité jusqu'à 98 % RH, dépassant toutes les exigences de la norme ISO 16750-4 pour toute position de montage.

Pour les tests de longue durée tels que les cycles thermiques de 1 000 cycles, les chambres FDM offrent une programmabilité complète et un fonctionnement continu 24 h/24 et 7 j/7 sans intervention de l’opérateur.

Normes et standards relatifs à l'ISO 16750

La norme ISO 16750 s'intègre aux autres normes internationales et réglementations industrielles que les constructeurs automobiles doivent prendre en compte dans la qualification environnementale des composants :

• SAE J1211 — Manuel pour la conception robuste des composants électroniques automobiles, une directive SAE complémentaire à la norme ISO 16750.
• UNECE WP.29 — Cadre réglementaire international pour l’homologation des véhicules, qui exige des tests environnementaux équivalents dans différentes réglementations (R10 EMC, R100 véhicules électriques).
• LV 124 / LV 148 — Spécifications du consortium des fabricants allemands (Groupe Volkswagen, Audi, Mercedes, BMW) pour les composants électriques et électroniques 12V et 48V, dérivées de l'ISO 16750 avec des exigences plus strictes.
• JASO D 014 — Norme de l'Organisation japonaise des normes automobiles pour les essais environnementaux des composants électroniques automobiles, utilisée par la chaîne d'approvisionnement asiatique.
• ASTM D4329 — Pratique complémentaire pour l'exposition aux UV des plastiques automobiles, souvent mentionnée en conjonction avec l'ISO 16750-4 pour les intérieurs de véhicules.

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FAQ — Foire aux questions sur la norme ISO 16750

À qui s'applique la norme ISO 16750 ?

À tous les fabricants de composants électriques et électroniques destinés aux véhicules routiers : unités de commande, capteurs, actionneurs, modules de puissance, systèmes d’infodivertissement, éclairage LED et tout dispositif électronique monté sur voitures, camions, bus et motos.

Quelle est la différence entre la norme ISO 16750 et la norme IEC 60068 ?

La norme IEC 60068 définit les essais environnementaux génériques pour les composants électroniques, quel que soit le secteur d'activité. La norme ISO 16750 est spécifiquement conçue pour l'industrie automobile et inclut des conditions d'essai calibrées en fonction de l'emplacement de montage sur véhicule et des conditions réelles d'utilisation d'un véhicule routier.

La norme ISO 16750 est-elle obligatoire ?

Bien que non obligatoire légalement, l'homologation des composants est une condition contractuelle imposée par tous les grands constructeurs automobiles. Elle constitue de fait une norme d'accès à la chaîne d'approvisionnement automobile.

Combien de temps dure un cycle de test complet ISO 16750-4 ?

Cela dépend du niveau de sévérité. Un programme complet comprenant 1 000 cycles thermiques, des tests d’humidité et des chocs thermiques peut nécessiter de 4 à 8 semaines de tests continus en chambre climatique.

Sources faisant autorité

• ISO 16750-1/2/3/4/5 — Véhicules routiers — Conditions environnementales et essais des équipements électriques et électroniques.
• SAE International — Normes SAE J1211 et SAE J1455 pour la qualification environnementale automobile.
• AEC (Conseil de l'électronique automobile) — AEC-Q100 — Qualification des tests de résistance pour les circuits intégrés automobiles.
• VDA — Verband der Automobilindustrie — Norme LV 124, LV 148 pour les composants électroniques allemands.
• UNECE — Règlement des Nations Unies sur les véhicules — ECE R10 Compatibilité électromagnétique des véhicules.