整車長里程道路適應(yīng)性試驗研究與應(yīng)用

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

關(guān)鍵詞：道路適應(yīng)性;試驗方法;長里程可靠性

中圖分類號：U467 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(yè)于江蘇大學(xué)，學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)就職于廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，任試驗認(rèn)證部主管工程師。已發(fā)表論文《商品性評價在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用》和《機械式變速器主觀評價和客觀測量方法應(yīng)用》。

前 ? ?言

本文所提的整車長里程道路適應(yīng)性試驗是立足用戶角度，結(jié)合用戶實際使用習(xí)慣，在中國典型地理區(qū)域，不同環(huán)境下，按特定比例路況進(jìn)行公共道路（無強化系數(shù)）行駛的可靠性道路試驗，其有效彌補試驗場驗證不足（復(fù)雜路況、多場景應(yīng)用，對AVNT/ACC/AEB等智聯(lián)系統(tǒng)更充分的驗證等），先于用戶發(fā)現(xiàn)新上市車型1～3年或15萬km整車質(zhì)保期內(nèi)的可靠性/功能性/商品性等質(zhì)量問題。通過對多車型道路適應(yīng)性試驗研究，提出一套科學(xué)合理并適用于不同車型的長里程道路適應(yīng)性試驗方法與成果挖掘關(guān)聯(lián)應(yīng)用思路，不斷形成貼近中國用戶的試驗方法，來提高產(chǎn)品可靠性。

1 ? ?試驗關(guān)鍵指標(biāo)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(yīng)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(jìn)行統(tǒng)計）、山路、城市道路、壞路。根據(jù)用戶的使用需求/習(xí)慣以及車型特點，不同車型的路況比例需有所區(qū)分，一般可采用大數(shù)據(jù)提取手段進(jìn)行獲取。隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)發(fā)展，4G及5G網(wǎng)絡(luò)的普及，汽車產(chǎn)品電子化應(yīng)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(nèi)的各種數(shù)據(jù)和路況信息，借助大數(shù)據(jù)平臺即可篩選活躍用戶進(jìn)行相關(guān)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計。以EV車型為例，通過課題研究與某知名互聯(lián)網(wǎng)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(jìn)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(qū)域選取

道路適應(yīng)性試驗需覆蓋中國目標(biāo)用戶群體可能出現(xiàn)的絕大部分可靠性問題，故試驗區(qū)域選取需以區(qū)域涵蓋原則進(jìn)行制定，挑選國內(nèi)典型環(huán)境、路況城市進(jìn)行精準(zhǔn)驗證，一般可基于以下原則[1]。

（1）基于國內(nèi)的氣候環(huán)境、地況地貌和人口分布;

（2）基于在售車型市場終端銷售區(qū)域分布和在用車活動區(qū)域統(tǒng)計;

（3）基于可靠性道路適應(yīng)性試驗驗證目標(biāo)和對象的確定;

（4）差異化特殊環(huán)境可靠性試驗后的試驗區(qū)域設(shè)定。

試驗區(qū)域選擇可參考表2。

以16萬公里長里程道路適應(yīng)性為例，可選取華南、西南及東北三大區(qū)域進(jìn)行區(qū)域輪換試驗，各區(qū)域里程分布：華南（5萬公里）、西南（夏季進(jìn)行，6萬公里）、東北（冬季進(jìn)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(qū)間，涵蓋95%的用戶使用目標(biāo)，可選擇4～6臺試驗樣車，但樣車必須使用量產(chǎn)階段車輛。試驗路線應(yīng)盡可能涵蓋更多的多場景應(yīng)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(fā)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(qū)便于進(jìn)行部件操作以及倒車轉(zhuǎn)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(yīng)性試驗結(jié)果，以16萬公里為例，結(jié)合大量試驗數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：5萬公里即暴露78%的質(zhì)量問題;10萬公里可暴露95%的質(zhì)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(guān)可靠性問題。結(jié)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(guān)系曲線，如圖2所示。不同車企可根據(jù)車型項目實際情況制定相應(yīng)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(chǎn)品和過程開發(fā)中潛在問題予以考慮和闡述的分析方法學(xué)。FMEA作為一種可靠性分析工具，已廣泛應(yīng)用于汽車制造企業(yè)。長里程道路適應(yīng)性試驗屬于可靠性試驗的一種，試驗結(jié)果的評價及故障問題的判定可以借鑒上述方法[2]。根據(jù)VTS指標(biāo)及項目經(jīng)驗以及置信度設(shè)置該車型允許扣分值（Qk），試驗結(jié)束后根據(jù)試驗全程累積的扣分值進(jìn)行試驗結(jié)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(fēng)險優(yōu)先系數(shù)（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(yán)重度;O為發(fā)生率;D1為可探度;D2為耐久度;A為客戶可接受度。根據(jù)不同企業(yè)要求，S、O、D1、D2、A均有對應(yīng)的范圍值。

RPN可設(shè)定5級，代表不同問題的嚴(yán)重程度，以及優(yōu)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(jìn)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(yīng)的扣分值（P），具體見表3。

若當(dāng)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(fēng)險度β=Q/Qk×100%。

3 ? ?試驗應(yīng)用思路

長里程道路適應(yīng)性試驗是與用戶關(guān)聯(lián)的重要橋梁，隨著對用戶數(shù)據(jù)重視度的提升，道路適應(yīng)性試驗已成為獲取用戶數(shù)據(jù)以及課題研究的常用工具及手段。通過適應(yīng)性試驗的橋梁，快速構(gòu)建獲取市場數(shù)據(jù)，搭載課題研究、大數(shù)據(jù)采集、試驗關(guān)聯(lián)、讓設(shè)計 & 驗證更貼合市場/用戶需求！

長里程道路適應(yīng)性試驗一般可參考表5與場地試驗及虛擬驗證進(jìn)行關(guān)聯(lián)研究。

【舉例1】以電壓一致性預(yù)測為例（圖3），電池系統(tǒng)作為典型的非線性模型，非常適合用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)預(yù)測[4]。試驗全過程對各區(qū)域樣車的電池系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，提取里程、車速、電流、電壓、SOC等關(guān)鍵因子作為輸入變量X1，設(shè)置不同的歸一化區(qū)間，隱藏層節(jié)點數(shù)，訓(xùn)練次數(shù)通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型反復(fù)訓(xùn)練算出輸出變量T1（電壓壓差）最終將計算結(jié)果與實測結(jié)果進(jìn)行對比得出最優(yōu)模型[5]，最終得出電壓一致性預(yù)測曲線模型。

【舉例2】以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例（圖4），定位激烈駕駛風(fēng)格人員用車特征，通過長里程道路適應(yīng)性試驗，利用數(shù)據(jù)模型（方向盤轉(zhuǎn)角、方向盤角速度、車速、方向盤手力、做功及損傷等）提取其轉(zhuǎn)向特征使用工況及其發(fā)生次數(shù)，進(jìn)行場地工況關(guān)聯(lián)提取，結(jié)合用戶使用及場地邊界約束條件進(jìn)行工況組合，最終可形成一套用于試驗場的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)耐久試驗方法[6]。

4 ? ?結(jié)論

長里程道路適應(yīng)性試驗是與用戶關(guān)聯(lián)的重要橋梁，其有效彌補試驗場驗證不足，并快速構(gòu)建獲取市場數(shù)據(jù)，與加速可靠性試驗及臺架試驗關(guān)聯(lián)、讓設(shè)計 & 驗證更貼合市場/用戶需求！本文中的長里程道路適應(yīng)性試驗關(guān)鍵指標(biāo)制定適用于不同車型，試驗評價體系對于眾多開發(fā)項目車型之間的橫向?qū)Ρ群统墒於仍u價具有很強的實踐意義，成果挖掘關(guān)聯(lián)應(yīng)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(xiàn)：

[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(yè)在實施FMEA中存在的RPN誤區(qū)[J].汽車實用術(shù)，2016（12）：223-225.

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

[4]李聰，時宏偉.基于深度學(xué)習(xí)長時預(yù)測的非線性系統(tǒng)建模方法研究[J].現(xiàn)代計算機，2020（15）：10-17.

[5]楊洋.基于ARIMA和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型的鋰電池壽命預(yù)測[D].海南大學(xué)，2020.

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