基于召回案例的汽車(chē)EPS相關(guān)項(xiàng)失效研究

甘長(zhǎng)紅　彭俊　李騰飛　孫玉祥　卜夢(mèng)龍　李明

【摘? 要】本文對(duì)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局缺陷產(chǎn)品管理中心收集的2015～2022年發(fā)布的國(guó)外召回案例進(jìn)行整理，共篩選出258例汽車(chē)EPS相關(guān)失效案例，從中識(shí)別出46例功能安全相關(guān)項(xiàng)失效案例，并分析出EPS與車(chē)輛其他系統(tǒng)在故障條件下的潛在交互危害。這些數(shù)據(jù)和內(nèi)容可作為EPS的功能安全開(kāi)發(fā)階段危害識(shí)別中的一部分輸入，或作為測(cè)試驗(yàn)證階段的故障注入測(cè)試的實(shí)際案例，供相關(guān)開(kāi)發(fā)測(cè)試人員參考。

【關(guān)鍵詞】召回案例；EPS；相關(guān)項(xiàng)失效；功能安全

中圖分類號(hào)：U463.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）09-0064-02

Research on the Failure of Automotive EPS Related Items Based on Recall Cases

GAN Changhong，PENG Jun，LI Tengfei，SUN Yuxiang，PU Menglong，LI Ming

（Henan Kairui Vehicle Testing and Certification Center Co.，Ltd.，Jiaozuo 454900，China）

【Abstract】This paper collected foreign recall cases released from 2015 to 2022 from the Defective Product Management Center of the State Administration of Market Supervision and Administration，screened 258 cases of automobile EPS-related failures，identified 46 cases of functional safety-related failures，and analyzed the potential interaction hazards of EPS and other vehicle systems under failure conditions. It can be used as an input in the definition of relevant items in the development stage of vehicle EPS functional safety，or as an actual case of fault injection test in the test verification stage，for the reference of relevant development and testing personnel.

【Key words】recall cases；EPS；relevant items invalid；functional safety

作者簡(jiǎn)介

甘長(zhǎng)紅（1995—），男，工程師，主要從事汽車(chē)電子測(cè)試工作。

1? 引言

安全是汽車(chē)工業(yè)在信息化、集成化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展過(guò)程中面臨的核心問(wèn)題，汽車(chē)電控系統(tǒng)日趨復(fù)雜，新的功能越來(lái)越多地觸及到系統(tǒng)安全工程領(lǐng)域，來(lái)自系統(tǒng)性失效和隨機(jī)硬件失效的風(fēng)險(xiǎn)逐漸增加。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 34590—2017道路車(chē)輛 功能安全》為避免車(chē)輛電控系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)，提供了適當(dāng)?shù)募夹g(shù)要求和流程管控要求[1]。

如何避免“不合理的風(fēng)險(xiǎn)”，很關(guān)鍵的一步是要正確地識(shí)別出相關(guān)項(xiàng)失效，從而結(jié)合失效分析整車(chē)危害，再根據(jù)不同的運(yùn)行場(chǎng)景定義其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，進(jìn)而設(shè)計(jì)合理的安全措施，將風(fēng)險(xiǎn)降低到可容忍的級(jí)別。

EPS與整車(chē)功能安全強(qiáng)相關(guān)，EPS是一種依靠電機(jī)提供助力的輔助動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，一旦系統(tǒng)失效，可能會(huì)產(chǎn)生非預(yù)期的助力，導(dǎo)致駕駛員失去對(duì)車(chē)輛的控制，帶來(lái)人員和財(cái)產(chǎn)的損失，因此如何在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段盡量識(shí)別系統(tǒng)組件的失效十分重要。

2? 相關(guān)項(xiàng)失效與危害識(shí)別簡(jiǎn)要介紹

相關(guān)項(xiàng)失效是指由于故障出現(xiàn)導(dǎo)致要素或相關(guān)項(xiàng)預(yù)期行為終止的現(xiàn)象。相關(guān)項(xiàng)是指實(shí)現(xiàn)車(chē)輛層面功能或部分功能的系統(tǒng)或系統(tǒng)組，系統(tǒng)指一組至少與一個(gè)傳感器、一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器相關(guān)聯(lián)的要素，而要素包括系統(tǒng)、組件的硬件和軟件、硬件元器件或軟件單元。危害是指實(shí)現(xiàn)車(chē)輛層面功能的系統(tǒng)或組件其功能異常而導(dǎo)致人體損傷的潛在來(lái)源，危害識(shí)別的方法包括：使用諸如頭腦風(fēng)暴、檢查列表、品質(zhì)歷史記錄、FEMA和現(xiàn)場(chǎng)研究等技術(shù)提取相關(guān)項(xiàng)層面危害[2]。相關(guān)項(xiàng)定義與危害識(shí)別間的關(guān)系如圖1所示。

功能安全的開(kāi)發(fā)活動(dòng)主要包括概念階段、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)行、服務(wù)（維護(hù)與維修）和報(bào)廢。相關(guān)項(xiàng)定義處于概念階段，需要定義并描述相關(guān)項(xiàng)，及其與環(huán)境和其他相關(guān)項(xiàng)的依賴性和相互影響，為充分理解相關(guān)項(xiàng)提供支持，以便執(zhí)行后續(xù)階段的活動(dòng)。其中，最重要的一條便是提供已知的失效模式和危害，及造成危害的潛在后果。危害識(shí)別處于概念階段中的危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估階段，是危害事件分類的基礎(chǔ)。

汽車(chē)EPS系統(tǒng)的相關(guān)項(xiàng)失效可能會(huì)導(dǎo)致非預(yù)期的側(cè)向運(yùn)動(dòng)、非預(yù)期的失去側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制、失去助力情況下的轉(zhuǎn)向沉重等危害，而盡可能明確失效產(chǎn)生的原因，對(duì)于設(shè)計(jì)出合理的硬件失效率和安全措施是十分有幫助的。

另外，本文識(shí)別出的相關(guān)項(xiàng)失效是基于召回案例的，因此相關(guān)項(xiàng)失效產(chǎn)生的階段主要在產(chǎn)品的概念階段、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)階段中。后續(xù)的運(yùn)行、服務(wù)（維護(hù)與維修）中的相關(guān)項(xiàng)失效可參照案例進(jìn)行分析。

3? 基于召回案例的EPS相關(guān)項(xiàng)失效研究

3.1? EPS相關(guān)項(xiàng)失效原因

通常，EPS由檢測(cè)駕駛者的轉(zhuǎn)向操作扭矩、根據(jù)扭矩信號(hào)計(jì)算助力扭矩并控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)EPS ECU、產(chǎn)生助力的電機(jī)、使電機(jī)驅(qū)動(dòng)力傳遞至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的減速器等構(gòu)成[3]。

本文根據(jù)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局缺陷產(chǎn)品管理中心收集的2015～2022年發(fā)布的國(guó)外召回案例，共篩選出258例汽車(chē)EPS相關(guān)失效案例，從中分析出46例功能安全相關(guān)項(xiàng)失效案例，占總數(shù)17.8%。

在46個(gè)案例中，涉及控制器的18例，占比39%；線束9例，占比20%；連接器7例，占比15%；傳感器5例，占比11%；電源3例，占比7%；電機(jī)2例，占比4%；熔斷絲盒2例，占比4%。

EPS相關(guān)項(xiàng)失效原因及危害去重后總結(jié)如圖2所示。其中，控制器的失效類型最多，主要為軟件類、設(shè)計(jì)缺陷；線束、接線盒、電源、傳感器的失效原因主要為短路、斷路、接觸不良等，傳感器存在校準(zhǔn)錯(cuò)誤等。因此，系統(tǒng)制造商在開(kāi)發(fā)階段應(yīng)著重注意控制器的功能安全開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證及加強(qiáng)質(zhì)量體系上的措施。由于各企業(yè)車(chē)輛系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)不盡相同，本文只對(duì)識(shí)別出的失效進(jìn)行了初步總結(jié)，確定整車(chē)危害還需進(jìn)一步進(jìn)行仿真、部件、整車(chē)等一系列的測(cè)試。

3.2? 與其他系統(tǒng)在故障條件下的潛在交互

通過(guò)召回案例，還識(shí)別出了EPS與車(chē)輛其他系統(tǒng)在故障條件下的潛在交互下的失效、失效原因和整車(chē)危害。系統(tǒng)包括：胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、離手檢測(cè)系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、倒車(chē)影像系統(tǒng)、方向盤(pán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、車(chē)道保持系統(tǒng)（案例中沒(méi)有，但存在可能），這些系統(tǒng)與EPS存在一定交互，并可能影響EPS或被EPS影響。表1為與其他系統(tǒng)在故障條件下的潛在交互。

相關(guān)系統(tǒng)在實(shí)際開(kāi)發(fā)測(cè)試過(guò)程中，尤其是整車(chē)集成測(cè)試階段，應(yīng)給予分析考慮，以更好地保證車(chē)輛轉(zhuǎn)向功能的正常。

4? 總結(jié)

本文結(jié)合GB/T 34590—2017《道路車(chē)輛 功能安全》系列標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局缺陷產(chǎn)品管理中心發(fā)布的召回案例進(jìn)了收集分類，并基于召回案例對(duì)收集到的汽車(chē)EPS的相關(guān)項(xiàng)失效進(jìn)行識(shí)別研究，總結(jié)出EPS系統(tǒng)相關(guān)項(xiàng)的失效類型，并識(shí)別出EPS與車(chē)輛其他系統(tǒng)在相關(guān)項(xiàng)失效下的潛在交互?？勺鳛镋PS的功能安全開(kāi)發(fā)階段危害識(shí)別中的一部分輸入，或作為測(cè)試驗(yàn)證階段的故障注入測(cè)試的實(shí)際案例。同時(shí)，從召回案例的結(jié)果可以知道，電子、電氣器件的失效難以完全避免，且類型多樣，因此進(jìn)行功能安全開(kāi)發(fā)是十分有必要的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 童菲，尚世亮，熊志剛. 汽車(chē)系統(tǒng)功能安全架構(gòu)的設(shè)計(jì)與發(fā)展展望[J]. 汽車(chē)文摘，2019（5）：12-17.

[2] GB/T 34590—2017，道路車(chē)輛 功能安全[S].

[3] （日）加藤光志. 圖解汽車(chē)電子技術(shù)（系統(tǒng)篇）[M]. 張艷輝，譯. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2019.

（編輯? 凌? 波）