范志翔 孫巍 秦征驍 穆文浩

摘 要：針對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行安全特性分析需求，本文通過(guò)采集插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的質(zhì)量故障投訴信息，并對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)用戶(hù)質(zhì)量投訴案例進(jìn)行分類(lèi)分析，梳理了當(dāng)前插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的主要故障類(lèi)型，并分析統(tǒng)計(jì)了各故障類(lèi)型的投訴頻次與累積積分發(fā)展趨勢(shì)。依據(jù)故障影響程度，確定了4類(lèi)故障等級(jí)，探究了插電式混合動(dòng)力汽車(chē)主要的故障模式，分析了其運(yùn)行安全特性，并從生產(chǎn)設(shè)計(jì)、使用維護(hù)、定期檢驗(yàn)等三個(gè)維度提出優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：插電式混合動(dòng)力汽車(chē)，故障類(lèi)型，故障等級(jí)，故障模式，運(yùn)行安全特性

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.17.028

基金項(xiàng)目：本文受公安部科技計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2021JC27）資助。

Study on Safety Characteristics of Plug-in Hybrid Electric Vehicle Operation Based on Fault Type Statistics

FAN Zhi-xiang SUN Wei* QIN Zheng-xiao MU Wen-hao

（Traffi c Management Research Institute of the Ministry of Public Security）

Abstract： Catering to the demand analyze the operational safety characteristics of plug-in hybrid electric vehicles， this paper collects information on quality fault complaints of plug-in hybrid electric vehicles， and conduct classifi ed analysis on cases of quality complaints from users. This paper summarizes the main fault types of plug-in hybrid electric vehicle and analyzes the frequency and trend of cumulative score of fault complaint. Based on the severity of faults， the paper determines four fault grades， and explores the main fault modes of plug-in hybrid electric vehicles. Also， the paper analyzes the operational safety characteristics of plug-in hybrid electric vehicles， and proposes optimization suggestions from the three dimensions of production design， use and maintenance， and regular inspection.

Keywords： plug-in hybrid electric vehicles， fault types， failure levels， fault modes， operational safety characteristics

0 引 言

自2012年國(guó)務(wù)院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020年）》以來(lái)，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)朝著電氣化快速發(fā)展。2022年，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量分別為705.8萬(wàn)輛和688.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng) 96.9%和93.4%；新能源汽車(chē)新車(chē)銷(xiāo)量占比汽車(chē)新車(chē)總銷(xiāo)量的25.6%，呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)[1]。插電式混合動(dòng)力汽車(chē)作為新能源汽車(chē)的一種類(lèi)別，其功能介于純電動(dòng)汽車(chē)與燃油車(chē)之間，具備純電與燃油這兩種車(chē)輛的特點(diǎn)，是現(xiàn)階段新能源汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)之一。

當(dāng)前，新能源汽車(chē)產(chǎn)品按照《新能源汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)定》進(jìn)行準(zhǔn)入管理，在滿(mǎn)足傳統(tǒng)動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還需符合專(zhuān)項(xiàng)檢驗(yàn)要求。但由于新能源汽車(chē)的發(fā)展應(yīng)用時(shí)間較短，相關(guān)可靠性研究還處于發(fā)展階段，相對(duì)于傳統(tǒng)動(dòng)力車(chē)輛，新能源汽車(chē)運(yùn)行安全特性、檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的研究與積淀還不夠完善[2]。同時(shí)，作為新能源汽車(chē)的一種類(lèi)型，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)具備兩套動(dòng)力單元，進(jìn)一步增加了汽車(chē)控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)發(fā)生失效的可能性[3]。本文通過(guò)對(duì)已公布的插電式混合動(dòng)力汽車(chē)部分質(zhì)量投訴案例進(jìn)行采集分析，梳理常見(jiàn)的插電式混合動(dòng)力汽車(chē)故障特征，分析故障原因，明晰各類(lèi)故障對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行安全的影響，進(jìn)而提出插電式混合動(dòng)力汽車(chē)在生產(chǎn)、維修及年檢等環(huán)節(jié)所需標(biāo)準(zhǔn)化工作的建議。

1 運(yùn)行安全特性分析需求

機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全管理是道路交通安全管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，旨在促進(jìn)交通安全向著更好的方向發(fā)展。同時(shí)《機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法》（GB 38900-2020）規(guī)定了機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)檢驗(yàn)的檢驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)要求，以及檢驗(yàn)結(jié)果判定、處置和資料存檔[4]，并適用于具備檢驗(yàn)檢測(cè)的機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)開(kāi)展安全技術(shù)檢驗(yàn)。但當(dāng)前，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)等新興車(chē)輛蓬勃發(fā)展，由于其動(dòng)力系統(tǒng)較傳統(tǒng)動(dòng)力車(chē)輛存在差異，且現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)尚未對(duì)插電混合動(dòng)力汽車(chē)的運(yùn)行特性規(guī)定針對(duì)性的檢驗(yàn)方法，為了有效分析插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的運(yùn)行安全特性，提升插電混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行安全水平。本文基于插電式混合動(dòng)力汽車(chē)質(zhì)量投訴案例，通過(guò)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)分析的方法開(kāi)展了插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的運(yùn)行安全特性研究。經(jīng)采集分析的故障數(shù)據(jù)以插電混合動(dòng)力乘用車(chē)為主，包含轎車(chē)、運(yùn)動(dòng)型多用途汽車(chē)等車(chē)輛類(lèi)型；采集的相關(guān)信息包括投訴品牌、投訴車(chē)型、問(wèn)題描述、問(wèn)題類(lèi)別、投訴事件及當(dāng)前投訴狀態(tài)等。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.1 分類(lèi)統(tǒng)計(jì)

本文以插電式混合動(dòng)力汽車(chē)為研究對(duì)象，通過(guò)收集相關(guān)故障案例，進(jìn)行插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的故障類(lèi)別分析?，F(xiàn)累計(jì)收集插電式混合動(dòng)力汽車(chē)相關(guān)故障投訴案例650余起，依據(jù)汽車(chē)構(gòu)造對(duì)各故障案例進(jìn)行分類(lèi)，可分為發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）、車(chē)身（包含儀表、照明及附屬裝置）、制動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)6類(lèi)。如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）故障的發(fā)生占比最高，發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）、車(chē)身（包含儀表、照明及附屬裝置）、制動(dòng)系統(tǒng)三類(lèi)故障發(fā)生頻率約為0.95?？紤]到這三類(lèi)故障為插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的主要故障類(lèi)型，同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）工作模式的改變，汽車(chē)電氣復(fù)雜程度的提升，以及兩套動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模式對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的影響是插電式混合動(dòng)力汽車(chē)等新能源汽車(chē)與傳統(tǒng)車(chē)輛的主要差異，故本文聚焦這三類(lèi)故障的成因與影響進(jìn)行分析，探究影響插電式混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行安全的主要特征，并提出針對(duì)插電式混合動(dòng)力運(yùn)行安全檢驗(yàn)查驗(yàn)的優(yōu)化方法。

2.2 故障等級(jí)

結(jié)合插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的故障統(tǒng)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）、車(chē)身以及制動(dòng)系統(tǒng)等三類(lèi)故障進(jìn)行研究分析?？紤]到不同故障的出現(xiàn)對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行安全的影響程度略有差異，根據(jù)各故障描述及產(chǎn)生的影響，對(duì)故障等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)。如表1所示，分類(lèi)原則依據(jù)故障直接影響運(yùn)行安全、故障間接影響運(yùn)行安全、故障對(duì)運(yùn)行安全存在潛在風(fēng)險(xiǎn)以及故障不影響運(yùn)行安全等四個(gè)等級(jí)，并分別標(biāo)注為A類(lèi)故障、B類(lèi)故障、C類(lèi)故障以及D類(lèi)故障[5]。

2.3 故障類(lèi)型分析

為保證數(shù)據(jù)分析的有效性，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）、車(chē)身、制動(dòng)系統(tǒng)等三類(lèi)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理基于客觀性原則，篩除非正常使用、外界破壞等導(dǎo)致的車(chē)輛故障。并依據(jù)故障的表現(xiàn)形式，對(duì)不同類(lèi)別故障等級(jí)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）故障類(lèi)型中，C類(lèi)故障占比最高，約占故障總數(shù)的37%?？赡艿脑蚴遣咫娛交旌蟿?dòng)力汽車(chē)具備兩套動(dòng)力系統(tǒng)，較燃油汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)等單動(dòng)力源車(chē)輛更為復(fù)雜，且插電式混合動(dòng)力技術(shù)處于發(fā)展階段，潛在的安全技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)還未完全明晰，存在一些可能影響但未充分顯現(xiàn)的運(yùn)行安全故障風(fēng)險(xiǎn)。其次為D類(lèi)故障（約占27%）以及B類(lèi)故障（21%）。其中，對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行安全產(chǎn)生直接影響或間接影響的A類(lèi)故障與B類(lèi)故障約占36%，C類(lèi)與D類(lèi)故障約占64%。

如圖3所示，車(chē)身故障中D類(lèi)故障占比最高，約占故障總數(shù)的35%?？赡艿脑蚴擒?chē)身類(lèi)故障主要以車(chē)身附件及電器影音故障為主，多為娛樂(lè)系統(tǒng)、車(chē)載互聯(lián)等輔助功能故障，對(duì)車(chē)輛運(yùn)行安全的影響較小。其次為C類(lèi)故障（約占32%）以及B類(lèi)故障（19%）。其中，對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行安全產(chǎn)生直接影響或間接影響的A類(lèi)故障與B類(lèi)故障約占33%，C類(lèi)與D類(lèi)故障約占67%。

如圖4所示，剎車(chē)系統(tǒng)故障中A類(lèi)故障占比最高，約占故障總數(shù)的31%?？赡艿脑蚴莿x車(chē)系統(tǒng)直接影響車(chē)輛的正常行駛，制動(dòng)力失效、剎車(chē)失靈等故障將直接影響車(chē)輛的有效制動(dòng)，對(duì)車(chē)輛的運(yùn)行安全影響程度較大，故剎車(chē)系統(tǒng)的故障類(lèi)型中A類(lèi)故障的占比最高。其次為D類(lèi)故障（約占30%）以及B類(lèi)故障（26%）。其中，對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行安全產(chǎn)生直接影響或間接影響的A類(lèi)故障與B類(lèi)故障約占57%，C類(lèi)與D類(lèi)故障約占43%。

如表2所示，本文對(duì)影響插電式混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行安全的A、B、C類(lèi)故障類(lèi)型的具體故障模式進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，分析了各故障類(lèi)型中出現(xiàn)頻率較高的故障模式。A類(lèi)故障類(lèi)型中，行駛過(guò)程中動(dòng)力中斷出現(xiàn)的頻率最高，約為0.65，其次為行駛過(guò)程中熄火（約為0.19）與剎車(chē)失靈（約為0.10）；B類(lèi)故障類(lèi)型中，混合驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換故障出現(xiàn)的頻率最高，約為0.58，其次為電機(jī)及高壓系統(tǒng)故障（約為0.29）與發(fā)動(dòng)機(jī)部件損壞（約為0.07）；C類(lèi)故障類(lèi)型中，部件故障燈點(diǎn)亮出現(xiàn)頻率最高，約為0.53，其次為部件漏油（約為0.19）與車(chē)輛無(wú)法正常啟動(dòng)/熄火（約為0.14）。

3 運(yùn)行安全特性分析

3.1 驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換故障特征顯著

結(jié)合故障模式統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)燃油機(jī)動(dòng)車(chē)相比，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的差異性故障模式為混合驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換故障、電機(jī)及高壓系統(tǒng)故障、電驅(qū)控制器故障等類(lèi)別?？紤]到插電式混合動(dòng)力汽車(chē)具有兩套動(dòng)力總成，具備傳統(tǒng)燃油車(chē)與純電動(dòng)汽車(chē)的兩類(lèi)特征，并存在純電驅(qū)動(dòng)、純?nèi)加万?qū)動(dòng)以及混合驅(qū)動(dòng)等運(yùn)行模式，提升了動(dòng)力輸出的復(fù)雜程度。同時(shí)，從故障模式的統(tǒng)計(jì)結(jié)論也可以看出，B類(lèi)故障中混合驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換故障、電機(jī)及高壓系統(tǒng)故障的累計(jì)頻率為0.87，遠(yuǎn)高于其他故障模式，為間接影響插電式混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行安全的主要故障。

3.2 動(dòng)力失效為主要故障

結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）故障為插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的主要故障類(lèi)型，主要表現(xiàn)為車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)力中斷、運(yùn)行過(guò)程中熄火、運(yùn)行過(guò)程中掉電失速度等。道路通行過(guò)程中，保持相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)有助于提升車(chē)輛整體的運(yùn)行安全水平，考慮到此類(lèi)故障會(huì)影響車(chē)輛動(dòng)力的有效輸出，改變車(chē)運(yùn)行的瞬時(shí)狀態(tài)，進(jìn)而打破車(chē)輛保持的相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，提升了道路交通事故發(fā)生的可能性。

3.3 制動(dòng)系統(tǒng)故障危險(xiǎn)程度高

結(jié)合故障類(lèi)別分析，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）故障與車(chē)身故障主要為C類(lèi)故障與D類(lèi)故障，這兩類(lèi)故障的累計(jì)占比分別為64%與67%。而插電混合動(dòng)力汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)故障主要以A類(lèi)故障與B類(lèi)故障為主，累計(jì)占比為57%，直接或間接影響車(chē)輛的運(yùn)行安全。從制動(dòng)系統(tǒng)的故障模式分析，主要故障包括A類(lèi)故障剎車(chē)失靈、B類(lèi)故障部件損壞、C類(lèi)故障部件漏油與駐車(chē)系統(tǒng)故障。與傳統(tǒng)燃油車(chē)輛相似，制動(dòng)系統(tǒng)可以改變車(chē)輛的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)緊急狀態(tài)下的有效避讓?zhuān)瑢?duì)車(chē)輛的運(yùn)行安全水平產(chǎn)生影響。

4 對(duì)策建議

結(jié)合插電式混合動(dòng)力汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)故障差異，從保障此類(lèi)車(chē)輛運(yùn)行安全需求的角度出發(fā)，有關(guān)環(huán)節(jié)還需結(jié)合插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的技術(shù)特點(diǎn)，分析插電式混合動(dòng)力汽車(chē)主要性能和關(guān)鍵部件的安全技術(shù)要求，進(jìn)一步提升插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的運(yùn)行安全。

（1）加強(qiáng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、出廠環(huán)節(jié)質(zhì)量管控。提升車(chē)輛源頭運(yùn)行安全性水平，充分結(jié)合車(chē)輛質(zhì)量投訴與召回事件，關(guān)注插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的主要故障部件與故障模式，提升插電式混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、車(chē)身附件及電器系統(tǒng)、動(dòng)力電池、電控系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)水平，嚴(yán)格核心部件出廠檢驗(yàn)，提升整車(chē)生產(chǎn)制造工藝，確保出廠產(chǎn)品質(zhì)量一致性。

（2）加強(qiáng)使用、保養(yǎng)、維修環(huán)節(jié)隱患排查。提升車(chē)輛在用過(guò)程中的運(yùn)行安全性維護(hù)水平，強(qiáng)化車(chē)輛所有人維護(hù)保養(yǎng)意識(shí)，提高整車(chē)售后、維修企業(yè)專(zhuān)業(yè)能力，優(yōu)化插電式混合動(dòng)力汽車(chē)維護(hù)保養(yǎng)方式，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才隊(duì)伍，提升維保人員專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，健全插電式混合動(dòng)力汽車(chē)維修保養(yǎng)體系，降低在用車(chē)輛發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）加強(qiáng)定期安全技術(shù)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)防控。結(jié)合插電式混合動(dòng)力汽車(chē)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化底盤(pán)動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)方法，強(qiáng)化燃油驅(qū)動(dòng)、純電驅(qū)動(dòng)與混合驅(qū)動(dòng)等不同模式的底盤(pán)動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)分析能力，探究不同模式下的安全性能表現(xiàn)差異，并關(guān)注線(xiàn)控技術(shù)等新興技術(shù)應(yīng)用后對(duì)車(chē)輛運(yùn)行安全的影響，優(yōu)化車(chē)輛安全技術(shù)檢驗(yàn)方法，提升插電式混合動(dòng)力汽車(chē)等新能源汽車(chē)的檢驗(yàn)效能，落實(shí)定期安全檢驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)防控效能。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)用戶(hù)的質(zhì)量投訴案例的分析，本文梳理了插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的主要故障類(lèi)型與常見(jiàn)故障模式，得出了3類(lèi)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)主要故障，分析了插電式混合動(dòng)力汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)的故障模式差異，提出了優(yōu)化檢驗(yàn)檢測(cè)的對(duì)策建議，但如何確定不同故障模式的分析權(quán)重并形成有效的運(yùn)行安全特性分析模型還有待進(jìn)一步深入研究。

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作者簡(jiǎn)介

范志翔，碩士，工程師，研究方向?yàn)檐?chē)輛安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化。

孫巍，通信作者，碩士，研究員，研究方向?yàn)檐?chē)輛安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化。

（責(zé)任編輯：袁文靜）