整車長里程道路適應性試驗研究與應用

摘 ?要：本文基于某自主品牌多車型數百臺試驗樣車長里程道路適應性進行課題搭載研究，試驗結果分析以及經驗總結，擬形成一套科學合理并適用于不同車型的長里程道路適應性試驗方法以及成果挖掘關聯應用思路，有效補充試驗場強化耐久試驗，全面提升汽車產品可靠性驗證能力。

關鍵詞：道路適應性;試驗方法;長里程可靠性

中圖分類號：U467 ? ? 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1005-2550（2021）03-0003-05

Research And Application of Vehicle Long Mileage Road Adaptability Test

OU YANG Jun

（GAC Engineering， Guangzhou Automobile Group Co.，Ltd.，Guangzhou511434， China ）

Abstract： Based on the long mileage road adaptability test of hundreds of test vehicles of an independent brand， this paper studies the subject and forms a set of scientific and reasonable long mileage road adaptability test methods and application ideas， which can effectively supplement the test site， strengthen the durability test， and comprehensively improve the reliability verification ability of automobile products.

歐陽俊

畢業于江蘇大學，學士學位。現就職于廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，任試驗認證部主管工程師。已發表論文《商品性評價在汽車領域中的應用》和《機械式變速器主觀評價和客觀測量方法應用》。

前 ? ?言

本文所提的整車長里程道路適應性試驗是立足用戶角度，結合用戶實際使用習慣，在中國典型地理區域，不同環境下，按特定比例路況進行公共道路（無強化系數）行駛的可靠性道路試驗，其有效彌補試驗場驗證不足（復雜路況、多場景應用，對AVNT/ACC/AEB等智聯系統更充分的驗證等），先于用戶發現新上市車型1～3年或15萬km整車質保期內的可靠性/功能性/商品性等質量問題。通過對多車型道路適應性試驗研究，提出一套科學合理并適用于不同車型的長里程道路適應性試驗方法與成果挖掘關聯應用思路，不斷形成貼近中國用戶的試驗方法，來提高產品可靠性。

1 ? ?試驗關鍵指標確定

1.1 ? 不同車型路況比例制定

參考GB/T 12678-90《汽車可靠性行駛試驗方法》中試驗道路定義，適應性試驗路況按公共道路可劃分為：高速公路、一般公路（按通行車速，城市快速路可納入一般公路進行統計）、山路、城市道路、壞路。根據用戶的使用需求/習慣以及車型特點，不同車型的路況比例需有所區分，一般可采用大數據提取手段進行獲取。隨著智能網聯技術發展，4G及5G網絡的普及，汽車產品電子化應用越趨成熟，車端已大部分配置“黑匣子”，以記錄其生命周期內的各種數據和路況信息，借助大數據平臺即可篩選活躍用戶進行相關大數據統計。以EV車型為例，通過課題研究與某知名互聯網公司合作，對全國2.7萬臺某EV車型車主行駛路況（剔除僵尸車輛，約2454萬km）進行行駛軌跡采集分析，通過道路二次提取分解，可得出真實用戶道路分布比例（見圖1）。

通過換算，EV車型長里程道路比例可推薦如表1：

1.2 ? 試驗區域選取

道路適應性試驗需覆蓋中國目標用戶群體可能出現的絕大部分可靠性問題，故試驗區域選取需以區域涵蓋原則進行制定，挑選國內典型環境、路況城市進行精準驗證，一般可基于以下原則[1]。

（1）基于國內的氣候環境、地況地貌和人口分布;

（2）基于在售車型市場終端銷售區域分布和在用車活動區域統計;

（3）基于可靠性道路適應性試驗驗證目標和對象的確定;

（4）差異化特殊環境可靠性試驗后的試驗區域設定。

試驗區域選擇可參考表2。

以16萬公里長里程道路適應性為例，可選取華南、西南及東北三大區域進行區域輪換試驗，各區域里程分布：華南（5萬公里）、西南（夏季進行，6萬公里）、東北（冬季進行，5萬公里）。

1.3 ? 樣車選擇&試驗路線制定

按照40%～50%的置信區間，涵蓋95%的用戶使用目標，可選擇4～6臺試驗樣車，但樣車必須使用量產階段車輛。試驗路線應盡可能涵蓋更多的多場景應用，實際路線方案制定時需兼顧選用高鐵站、機場、電視塔、信號發射基站、天橋、橋洞等路段，能充分的暴露AVNT 4G信號丟失、純電動車充電受干擾中斷、AEB誤作動等問題。路線考察時需考慮停車休息區便于進行部件操作以及倒車轉向入庫等工況操作。

1.4 ? 試驗里程制定

通過某車企近20個車型長里程適應性試驗結果，以16萬公里為例，結合大量試驗數據可發現如下規律：5萬公里即暴露78%的質量問題;10萬公里可暴露95%的質量問題;10～16萬公里客戶在意度已大大降低，問題趨于平緩，長里程劣化問題無明顯增長，且無功能失效問題，不會造成市場抱怨及投訴。其中試驗場加速可靠性試驗可涵蓋并驗證10～16萬公里相關可靠性問題。結合試驗成本、試驗周期以及問題增長趨勢，計算出里程與問題收益關系曲線，如圖2所示。不同車企可根據車型項目實際情況制定相應的試驗里程。

2 ? ?試驗評價體系介紹

FMEA（Failure Mode and Effect Analysis，失效模式與后果分析）是一種用于確保在產品和過程開發中潛在問題予以考慮和闡述的分析方法學。FMEA作為一種可靠性分析工具，已廣泛應用于汽車制造企業。長里程道路適應性試驗屬于可靠性試驗的一種，試驗結果的評價及故障問題的判定可以借鑒上述方法[2]。根據VTS指標及項目經驗以及置信度設置該車型允許扣分值（Qk），試驗結束后根據試驗全程累積的扣分值進行試驗結果評價，若扣分值大于（Qk），則試驗不通過，反之，試驗通過。而試驗過程中每項故障問題扣分值由問題的風險優先系數（RPN）來決定[3]，RPN值通過公式（1）計算得到。

RPN=SOD1D2DA

式中：S為故障嚴重度;O為發生率;D1為可探度;D2為耐久度;A為客戶可接受度。根據不同企業要求，S、O、D1、D2、A均有對應的范圍值。

RPN可設定5級，代表不同問題的嚴重程度，以及優先對策級別，具體見表2。

其中對于一些特殊問題可以不按表2進行判定，如A類問題直接判定為5級，B類問題直接判定為4～5級。

通過RPN等級制定對應的扣分值（P），具體見表3。

若當次試驗車輛為n輛，整個試驗過程中第i輛車暴露1級問題a1個，2級問題bi個，3級問題ci個，4級問題di個，5級問題ei個。第i輛車試驗扣分為Qi，則整個試驗扣分值Q計算式（2）。

若Q小于允許扣分值（Qk），則試驗通過。其中上市風險度β=Q/Qk×100%。

3 ? ?試驗應用思路

長里程道路適應性試驗是與用戶關聯的重要橋梁，隨著對用戶數據重視度的提升，道路適應性試驗已成為獲取用戶數據以及課題研究的常用工具及手段。通過適應性試驗的橋梁，快速構建獲取市場數據，搭載課題研究、大數據采集、試驗關聯、讓設計 & 驗證更貼合市場/用戶需求！

長里程道路適應性試驗一般可參考表5與場地試驗及虛擬驗證進行關聯研究。

【舉例1】以電壓一致性預測為例（圖3），電池系統作為典型的非線性模型，非常適合用神經網絡進行學習預測[4]。試驗全過程對各區域樣車的電池系統進行監測，提取里程、車速、電流、電壓、SOC等關鍵因子作為輸入變量X1，設置不同的歸一化區間，隱藏層節點數，訓練次數通過神經網絡模型反復訓練算出輸出變量T1（電壓壓差）最終將計算結果與實測結果進行對比得出最優模型[5]，最終得出電壓一致性預測曲線模型。

【舉例2】以轉向系統為例（圖4），定位激烈駕駛風格人員用車特征，通過長里程道路適應性試驗，利用數據模型（方向盤轉角、方向盤角速度、車速、方向盤手力、做功及損傷等）提取其轉向特征使用工況及其發生次數，進行場地工況關聯提取，結合用戶使用及場地邊界約束條件進行工況組合，最終可形成一套用于試驗場的轉向系統耐久試驗方法[6]。

4 ? ?結論

長里程道路適應性試驗是與用戶關聯的重要橋梁，其有效彌補試驗場驗證不足，并快速構建獲取市場數據，與加速可靠性試驗及臺架試驗關聯、讓設計 & 驗證更貼合市場/用戶需求！本文中的長里程道路適應性試驗關鍵指標制定適用于不同車型，試驗評價體系對于眾多開發項目車型之間的橫向對比和成熟度評價具有很強的實踐意義，成果挖掘關聯應用思路可反哺試驗驗證體系，不斷提升試驗驗證能力及水平。

參考文獻：

[1]李玉龍，彭劍，李新田.整車道路耐久試驗的研究[J].機械，2013，40（3）：15-27.

[2]武永亮.汽車企業在實施FMEA中存在的RPN誤區[J].汽車實用術，2016（12）：223-225.

[3]丁飛耀，劉金豹，鄧勇軍，王萬英.車輛道路適應性試驗評價方法研究.2018中國汽車工程學會年會文集[C] .機械工業出版社，2018：1975-1977.

[4]李聰，時宏偉.基于深度學習長時預測的非線性系統建模方法研究[J].現代計算機，2020（15）：10-17.

[5]楊洋.基于ARIMA和BP神經網絡組合模型的鋰電池壽命預測[D].海南大學，2020.

[6]李紀雄，羅朝輝.基于等效試車原理的汽車可靠性試驗規范的開發[J].汽車工程，2011，33（11）：16-19.