2.1 氣候與化學環境
汽車需要經受的環境溫度實際上覆蓋了所有國家的溫度。通過地理學知識可知,全球各地區平均氣溫是從低緯度向高緯度地區遞減,對于設計者來說,不僅需要知道平均溫度,更需要知道各個地區的環境溫度。通過檢索氣溫統計資料,大致可以將全球各個地區劃分成寒冷地區、普通地區、溫暖地區和炎熱地區,如圖2-1所示。

圖2-1 溫度分布
1)寒冷地區主要集中在北半球高緯度地區,如俄羅斯、加拿大和挪威等國家,冬季寒冷時期最低溫度可達到-40℃甚至以下,夏季的溫度則可上升至30℃左右。
2)普通地區可覆蓋全球大部分地區,主要是亞熱帶地區,氣溫范圍為-25~35℃,在某些時候受冷熱空氣影響,也會出現極端氣溫。
3)溫暖地區是人口最密集的地區,也是汽車使用最頻繁的地區,一般集中在溫帶地區,氣溫范圍為-15~40℃,在某些時候受冷熱空氣影響,也會出現極端氣溫。
4)炎熱地區主要位于熱帶地區,包括印度、非洲、中東的一些國家和地區,氣溫在夏季可達到50℃。
實際上,僅僅了解汽車需要面臨的氣候環境溫度范圍是不夠的。汽車實際上有行駛與存放兩種狀態,因此探討汽車的溫度范圍也是在這兩種狀態下進行的。
1)低溫狀態:在汽車不工作時,汽車的溫度與周圍環境溫度是一致的,因此,汽車的低溫環境很可能達到最低氣溫-40℃,這要求汽車的電子模塊在低溫下存放一定時間后,不影響汽車的發動和行駛中的功能。
2)高溫狀態:如果汽車存放不當,例如在烈日下暴曬,汽車內部的溫度由于陽光對密閉空氣的烘烤會比環境溫度高許多,因此,汽車內的溫度會在最高氣溫的基礎上繼續增高。這就要求汽車的電子模塊在高溫下存放一定時間后,不影響汽車的發動和行駛中的功能。同時汽車在行駛過程中,很多模塊都會產生大量的能量損耗,且有相當一大部分會轉化成為熱能。所以,對于汽車內部的溫度分布,需要進一步深入了解與分析。
一般把車體分成4個區域:汽車乘客艙、底盤及外飾、發動機艙、行李艙,如圖2-2所示。

圖2-2 汽車車體分布
(1)汽車乘客艙
汽車乘客艙是人員活動的主要空間。一般情況下,使用汽車的人員都會在車艙溫度較為適宜的情況下發動汽車,因此乘客艙的工作溫度大部分都是較低的。但是乘客艙又是受到陽光直射的重災區,將汽車停放在室外并關閉門窗時,陽光對內部空氣的烘烤會在較短時間內將溫度升高到使乘客艙不適合人進入。按照陽光的直射情況,將該區域劃分為如下3部分:
1)不被陽光直接照射的區域,如儀表盤或其他密閉空間:總體來說劃分為Ⅰ類區域,不過對于表面容易受陽光照射升溫的部分需要調高暴露測試的溫度至95℃,其他的區域按照表2-1的要求進行測試。
2)汽車駕駛艙中其他受陽光照射的區域:由于安裝的原因,水平和傾斜的表面在正午受到陽光直射時的最高溫度分別可達到105℃和115℃,在其他時間段也可以達到95℃。該區域同樣按照表2-1內Ⅰ類區域進行測試。
3)車門內部:車門內部也可分為上半部分和下半部分,上半部分由于車身內部加熱的影響被劃分為第Ⅲ等級,最高溫度可達到105℃。
表2-1 國外汽車溫度區域劃分等級參考表

(2)汽車底盤及外飾
通俗地講,可把整個車身架子和外在部分都劃分在這個區域,該區域也可分為3個不同的部分。
1)車身以外,如頂棚、保險杠和左右后視鏡等,被陽光直射的部分溫度也可達到105℃,而受遮攔的部分按照通用Ⅰ等級對待。
2)車身下部,可分成3塊:不受熱源影響的部分按通用的Ⅰ等級對待;受發熱影響,靠近傳動系統機構的部分劃分為Ⅴ等級;條件最為殘酷的是靠近排氣管的區域,由于廢氣攜帶著大量的熱量,這個區域必須劃分為Ⅵ等級,最高溫度可達到150℃。
3)靠近制動系統的部分,這部分由于在制動過程中會產生大量的熱能,特別是在山路連續彎道上行駛時,必須劃分為Ⅵ等級,最高溫度可達到150℃。
(3)汽車發動機艙
實際上這是溫度要求最嚴苛的地方,這是因為發動機艙的熱能不是由陽光照射引起的,而是由駕駛過程中發動機或其他部件的功率損耗引起的,這時發動機艙內部的電子模塊必須持續工作。距離發動機熱源較近的溫度必須考慮劃分在第Ⅵ等級;而遠離熱源的安裝位置,并且處在通風冷卻良好的區域可以劃分在第Ⅳ或第Ⅴ等級。
(4)汽車行李艙
汽車行李艙是相對較為理想的區域,由于它一般不受陽光照射,因此一般考慮第Ⅰ等級,靠近底盤熱源的位置則調高至第Ⅳ等級去處理。也有很多廠家將汽車行李艙系統歸入乘客艙考慮,因為其溫度等級相近。
溫度的劃分實質上與電子模塊的使用有關,比如經過陽光加熱引起車內高溫之后,車主并不能馬上進入高溫車廂內進行操作,而是先進行通風和散熱,因此對于模塊的功能需要區分對待,很顯然車身的電子模塊要在這個環境下工作,因此表2-1只是給出了一個初步的劃分。在具體的模塊設計中,是由整車企業確定電子模塊的安裝位置后,在模塊的功能規范中定義相應的溫度等級,以預測未來模塊的實際工作極限溫度。汽車內部信息娛樂系統中的部分模塊可歸為特殊的等級,這是因為在極端溫度下并不要求所有的模塊都必須工作,因此以安裝位置進行劃分以后還需按照功能和特性進行修正。