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汽车需要经受的环境温度实际上覆盖了所有国家的温度。通过地理学知识可知，全球各地区平均气温是从低纬度向高纬度地区递减，对于设计者来说，不仅需要知道平均温度，更需要知道各个地区的环境温度。通过检索气温统计资料，大致可以将全球各个地区划分成寒冷地区、普通地区、温暖地区和炎热地区，如图2-1所示。
图2-1 温度分布
1）寒冷地区主要集中在北半球高纬度地区，如俄罗斯、加拿大和挪威等国家，冬季寒冷时期最低温度可达到-40℃甚至以下，夏季的温度则可上升至30℃左右。
2）普通地区可覆盖全球大部分地区，主要是亚热带地区，气温范围为-25～35℃，在某些时候受冷热空气影响，也会出现极端气温。
3）温暖地区是人口最密集的地区，也是汽车使用最频繁的地区，一般集中在温带地区，气温范围为-15～40℃，在某些时候受冷热空气影响，也会出现极端气温。
4）炎热地区主要位于热带地区，包括印度、非洲、中东的一些国家和地区，气温在夏季可达到50℃。
实际上，仅仅了解汽车需要面临的气候环境温度范围是不够的。汽车实际上有行驶与存放两种状态，因此探讨汽车的温度范围也是在这两种状态下进行的。
1）低温状态：在汽车不工作时，汽车的温度与周围环境温度是一致的，因此，汽车的低温环境很可能达到最低气温-40℃，这要求汽车的电子模块在低温下存放一定时间后，不影响汽车的发动和行驶中的功能。
2）高温状态：如果汽车存放不当，例如在烈日下暴晒，汽车内部的温度由于阳光对密闭空气的烘烤会比环境温度高许多，因此，汽车内的温度会在最高气温的基础上继续增高。这就要求汽车的电子模块在高温下存放一定时间后，不影响汽车的发动和行驶中的功能。同时汽车在行驶过程中，很多模块都会产生大量的能量损耗，且有相当一大部分会转化成为热能。所以，对于汽车内部的温度分布，需要进一步深入了解与分析。
一般把车体分成4个区域：汽车乘客舱、底盘及外饰、发动机舱、行李舱，如图2-2所示。
图2-2 汽车车体分布
汽车乘客舱是人员活动的主要空间。一般情况下，使用汽车的人员都会在车舱温度较为适宜的情况下发动汽车，因此乘客舱的工作温度大部分都是较低的。但是乘客舱又是受到阳光直射的重灾区，将汽车停放在室外并关闭门窗时，阳光对内部空气的烘烤会在较短时间内将温度升高到使乘客舱不适合人进入。按照阳光的直射情况，将该区域划分为如下3部分：
1）不被阳光直接照射的区域，如仪表盘或其他密闭空间：总体来说划分为Ⅰ类区域，不过对于表面容易受阳光照射升温的部分需要调高暴露测试的温度至95℃，其他的区域按照表2-1的要求进行测试。
2）汽车驾驶舱中其他受阳光照射的区域：由于安装的原因，水平和倾斜的表面在正午受到阳光直射时的最高温度分别可达到105℃和115℃，在其他时间段也可以达到95℃。该区域同样按照表2-1内Ⅰ类区域进行测试。
3）车门内部：车门内部也可分为上半部分和下半部分，上半部分由于车身内部加热的影响被划分为第Ⅲ等级，最高温度可达到105℃。
表2-1 国外汽车温度区域划分等级参考表
通俗地讲，可把整个车身架子和外在部分都划分在这个区域，该区域也可分为3个不同的部分。
1）车身以外，如顶棚、保险杠和左右后视镜等，被阳光直射的部分温度也可达到105℃，而受遮拦的部分按照通用Ⅰ等级对待。
2）车身下部，可分成3块：不受热源影响的部分按通用的Ⅰ等级对待；受发热影响，靠近传动系统机构的部分划分为Ⅴ等级；条件最为残酷的是靠近排气管的区域，由于废气携带着大量的热量，这个区域必须划分为Ⅵ等级，最高温度可达到150℃。
3）靠近制动系统的部分，这部分由于在制动过程中会产生大量的热能，特别是在山路连续弯道上行驶时，必须划分为Ⅵ等级，最高温度可达到150℃。
实际上这是温度要求最严苛的地方，这是因为发动机舱的热能不是由阳光照射引起的，而是由驾驶过程中发动机或其他部件的功率损耗引起的，这时发动机舱内部的电子模块必须持续工作。距离发动机热源较近的温度必须考虑划分在第Ⅵ等级；而远离热源的安装位置，并且处在通风冷却良好的区域可以划分在第Ⅳ或第Ⅴ等级。
汽车行李舱是相对较为理想的区域，由于它一般不受阳光照射，因此一般考虑第Ⅰ等级，靠近底盘热源的位置则调高至第Ⅳ等级去处理。也有很多厂家将汽车行李舱系统归入乘客舱考虑，因为其温度等级相近。
温度的划分实质上与电子模块的使用有关，比如经过阳光加热引起车内高温之后，车主并不能马上进入高温车厢内进行操作，而是先进行通风和散热，因此对于模块的功能需要区分对待，很显然车身的电子模块要在这个环境下工作，因此表2-1只是给出了一个初步的划分。在具体的模块设计中，是由整车企业确定电子模块的安装位置后，在模块的功能规范中定义相应的温度等级，以预测未来模块的实际工作极限温度。汽车内部信息娱乐系统中的部分模块可归为特殊的等级，这是因为在极端温度下并不要求所有的模块都必须工作，因此以安装位置进行划分以后还需按照功能和特性进行修正。
电子模块的测试往往包含大量与温度测试有关的内容，通过温度实验来获得数据，评价温度对电子模块安全和性能的影响。温度效应的典型作用包括使外壳材料硬化、因不同收缩特性而使零件变形、电阻与电容功能改变、模块寿命缩短以及其他的综合作用。
国内厂商通常按照ISO 16750进行划分，与以上的工业体系相比，国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）给出了更详细的分类，如表2-2所列。
表2-2 ISO 16750定义的温度区域划分等级参考表
按照温度实验的划分，可分为恒定温度实验和温度变化实验。恒定温度实验主要包括低温存储、低温运行、高温存储和高温运行4个实验。温度变化实验主要包括温度梯度、温度循环和热冲击3个实验。
该实验是在低温环境中、模块不带电的状态下，考量模块装运期间承受低温环境的能力。实验的持续时间一般为24h。由于低温下空气中的水分会凝结，该实验检验模块承受霜冻的能力。实际使用中，由于模块在汽车不工作时会休眠，该实验也反映了模块在汽车低温停放时的情况。
该实验在低温环境中、模块带电的状态下，考量模块低温工作期间的持续运行能力。实验的持续时间一般为48h，该实验检验模块是否会在低温下发生电气故障，因为部分元器件在低温下的特性会有所变化，在6.4.1小节中介绍的铝电解电容引起低压稳压器输出振荡就是一个典型的问题。
该实验是在高温环境中、模块不带电的状态下，考量模块装运期间承受高温环境的能力。实验的持续时间一般为48h，由于高温时许多元器件会发生热退化，该实验检验模块是否会在高温下发生电气故障。实际情况中，由于模块在汽车不工作时会休眠，该实验也反映了模块在汽车高温停放时的情况。
该实验在高温环境中、模块带电的状态下，考量模块高温工作期间的持续运行能力。实验的持续时间一般为96h，该实验检验模块是否会在高温下发生电气故障，因为元器件在高温下会发生一定的热退化。这项实验将后文中涉及的模块运行时发热元件的热问题暴露出来，一定程度上满足了热问题中最坏情况的实验条件。
温度变化实验比恒定温度实验持续时间更长，条件更加恶劣。
用于检查电子模块在一定的小的局部工作温度范围可能出现的功能故障或性能下降，它更接近于缓变型温度变化实验。该实验为受试样品提供一种模拟人工时效的过程方法。如果在顺序实验的初始段和末尾段进行温度梯度测试比较，能反映经一系列其他实验后电子模块的前后性能变化。实验的温度波形如图2-3所示。此项实验对于与温度相关的精度有直接的体现，可以充分地考核在不同的温度下温度相关性带来的影响。
图2-3 温度梯度实验
该实验的主要目的是模拟电子模块带电工作时，随着温度快速变化时的情况。实验由常温→低温→高温→常温形成一个温度循环，如图2-4所示。
经过温度循环实验的热传递过程，电子模块外部和内部都会交替出现局部凝露现象。一些凝露水会积聚在结构缝隙内或通过毛细现象渗入微观裂缝中。如果模块不进行涂胶保护，这些凝露还可能由于温度变化产生“呼吸”效应，进入电子模块贴装元器件的内部。留存的水在进入低温时同样会结冰、膨胀，进而产生或扩大裂缝，降低外部外壳的结构强度，甚至直接造成模块损坏和失效。进入元器件内部的水或水分子还可能导致电气故障或电性能降低等显性损伤，甚至可能发生腐蚀和电腐蚀等隐性损伤。
图2-4 温度循环实验
该实验是由恶劣条件组成的加速实验，用来模拟大量的慢温度循环对电子模块的作用，采用较快的温度变化率和更宽的温度变化范围。注意：该实验在模块不带电的操作条件下完成。热冲击失效模式是由材料老化和不同的温度膨胀系数导致的材料裂化或密封失效，不仅会导致机械缺陷，还会对焊接点产生较多考验。
单次热冲击的波形如图2-5所示，低温和高温转换的时间不能超过30s，在每个温度点的持续时间可选择20min、40min、60min和90min，循环次数按不同的代码选择，范围为100～300。热冲击实验将会给芯片带来直接影响，因此在模块设计过程中，对热问题需要充分考虑。
图2-5 热冲击实验
湿热实验主要由湿热循环和稳态湿热实验两部分组成，这两项实验在一定程度上对模块的湿热耐久性提出了要求，反映了热带潮湿地区的需求特点，对于电子模块的防护提出了较高的要求。
该实验模拟模块用于高湿条件，失效模式为因潮湿引起的电气故障。当模块外壳内空气温度下降时，外部高湿气体就会被吸入。湿热循环实验的进行如图2-6所示，一般只需要6个循环，也就是要持续6天的实验。某些实验还需要补充温度、湿度组合实验，本质上与此相同，一般做1个循环即可。
图2-6 湿热循环实验
该实验是为了模拟电子模块用于持续高湿度的条件。与湿热循环实验相比，稳态湿热的持续时间更长，考验的是持久的状态，通常需要持续21天。潮湿的空气是对电路板最普遍、最具破坏性的因素之一，湿度过高会大幅降低导体间的绝缘抵抗性、加速导体的分解和腐蚀。如果印制电路板金属部分起了铜绿，通常就是由于缺少涂覆防护设计，金属铜与水蒸气、氧气共同起化学反应引起的。
汽车电子模块一般都有一个坚固的外壳，这是出于应对粉尘和水分的考虑。在进行外壳设计时，一般参考ISO 20653外壳防护等级，用IP代码来定义汽车电子模块的特性。定义IP代码的目的和作用如下：
防止粉尘通过外壳进入电子模块内部阻碍模块的工作；
防止由于水通过外壳进入电子模块内部阻碍模块的工作；
防止人员接触电子模块外壳内部的危险部件。
IP代码由第1位特征字母I、第2位特征字母P、附加字母、补充字母组成。不要求规定特征数字时，该处由字母X代替，并且附加字母和补充字母可省略，不需代替。不同的代码代表不同的IP等级，可按表2-3来表示。
表2-3 IP等级参考表
可根据不同的安装位置，考虑实际的情况选择相应的IP等级进行实验。一般对于乘用车而言，安装在驾驶舱的零部件无特别暴露，适用IPX0防水等级，即无防护；发动机舱护罩底部的样品无溅水或喷水暴露，仅有微小的雨点滴在非关键区域，执行IPX3防水等级；应用在发动机舱底部暴露区域的电子模块由于分别间接和直接暴露在溅水、喷水中，要分别按IPX4和IPX4K防水等级来实验；而装配在外部区域的零件直接暴露在溅水、喷水中，也适用IPX4K防水等级；安装在轮胎上的部分模块，如胎压传感器等需要测试浸没实验，选择IPX8防水等级。比较特殊的是冰水冲击实验，它用来模拟冬季在有水路面驾驶时，车辆受冰水溅到的区域会引起热冲击效应，该区域内如果材料的温度膨胀系数选择不当，将会导致区域内的材料机械破裂或密封失效。
当然外壳的防护等级将直接决定连接器的选用和安装方向。比如，为了防止积水，一般都希望将连接器的朝向向下，防止涂上防水胶的模块内部有积水；在多个连接器连接不同方向时，选择水平安装。
通常，汽车上有很多不同的化学品，因此在使用过程中也会考虑化学品对电子模块的腐蚀和其他破坏作用。在ISO标准中用于实验的化学品有多种，大致可分为以下几类：
1）使用过程中可能产生的泄漏。化学品本身是用在车上的，常见的有汽油、变速器油、差动器油、车用柴油、发动机油、防冻液添加剂、含15%甲醇的汽油、液压油、制动液和蓄电池液等。
2）汽车在清洗过程中可能出现的清洗剂。这些清洗剂包括玻璃清洗剂、车轮清洗剂、车用化学清洗剂、低温清洗剂、发动机清洗剂、风窗玻璃清洗剂、内部清洁剂。
3）在实际使用中，汽车中最经常泄漏的化学品往往是如不慎打翻的可乐和咖啡等饮用液体，还有其他的食物残垢，当然女士使用的化妆品也是非常可能残留在汽车内部的。
4）生产和维修中可能采用的化学品，如37%硫酸或烧碱、车用防护漆、防护漆去除剂和工业酒精等较为常见的化学品。
汽车会在沿海城市使用，因此也需要考虑在海边盐水和盐雾可能会对汽车电子模块造成一定的影响。如果考虑不周，可能引起外壳腐蚀或电气故障。同样的情况也会发生在某些矿业城市中，腐蚀性气体可能会造成电气故障。
前面介绍的都是汽车电子产品的外部使用环境。在电路板生产加工过程中，同样有很多的化学污染物，会导致与湿气侵蚀同样的后果——损坏电子元器件、腐蚀导体甚至造成无法挽回的短路故障。在电路板制作流程中残留下来的化学物质，一般包括助熔剂、溶剂离型剂、金属粒及墨水等。
为了应对化学环境和盐雾的影响，需要在电路板上使用三防漆。它是一种特殊配方的涂料，用于保护电路板及其相关设备免受环境的侵蚀，从而延长它们的使用寿命，确保安全性和可靠性。在汽车环境，如化学、振动、高尘、盐雾、潮湿和高温等环境中，电路板可能产生腐蚀、软化、变形和霉变等问题，导致电路板电路出现故障。三防漆涂覆于电路板的表面，可形成一层三防保护膜，保护电路免受损害。它的另一个优点是可增大绝缘电阻，防止漏电，使电路板允许更小的印制线间距和通过更高的功率。