摘 要： 汽车技术在不断进步下，消费者对汽车可靠性的要求慢慢提高，整车可靠性试验在产品研发中的作用愈加突出，可靠性试验既能够评估整车在不同工况下的性能表现又可以发现潜在的设计缺陷与系统性问题。当下整车可靠性试验面临着试验周期长、成本高、试验环境复杂等挑战，怎样保证试验精度的同时提高效率，成为研究的重要方向。车整车可靠性试验的挑战主要体现在复杂系统的整体评估、试验数据的准确性、试验资源的优化配置等方面，亟需利用技术创新与智能化手段提升试验效能。

 

关键词：整车可靠性试验 汽车开发 试验设计 数据分析 环境模拟

 

1. 绪论

 

整车可靠性试验是汽车开发过程中必不可少的环节，它在模拟汽车在不同使用环境下的运行状况下评估整车在长时间使用过程中可能出现的故障和性能退化，揭示潜在的设计缺陷或系统性问题。智能化、电子化技术的广泛应用，现代汽车的结构和功能变得愈加复杂，传统的可靠性试验方法面临着新的挑战，怎样应对新技术、新材料对可靠性试验提出的更高要求，在有限的时间和资源内，准确评估整车的可靠性，成为汽车研发中的重要课题。本文探讨整车可靠性试验的关键技术、面临的挑战和其解决方案，为未来汽车研发中的可靠性提升提供理论依据和技术支持。

 

2. 整车可靠性试验的基本概念与分类

 

2.1 可靠性试验的基本原则

可靠性试验的基本原则包括代表性原则、随机性原则、充分性原则和渐进性原则，代表性原则要求试验样本应尽可能反映产品的实际使用情况，包括不同环境条件、工作工况以及可能的极端情况。随机性原则强调试验过程中应尽量避免人为干扰，使试验数据的分布可以真实反映整车在实际使用过程中的各种可能性，充分性原则要求试验应覆盖产品生命周期的各个阶段来保证涵盖可能出现的所有故障模式，渐进性原则指试验设计应遵循逐步加压的方式，从轻度到极限工况进行，逐渐揭示整车在不同负荷下的性能变化。

 

2.2 整车可靠性试验的主要分类

按试验环境分类，整车可靠性试验可分为环境模拟试验与道路行驶试验，环境模拟试验包括高低温、湿热、盐雾、振动等试验，模拟汽车在各种极端环境下的运行状况以此评估车辆在不同气候、道路及驾驶条件下的可靠性表现。道路行驶试验在实际道路上进行，试验车辆在真实交通环境中运行，收集实时故障数据。按试验阶段分类，整车可靠性试验可分为开发阶段试验、预生产阶段试验和量产阶段试验，开发阶段试验关注新车型的设计可靠性，验证设计方案是否满足可靠性要求；预生产阶段试验则侧重于对预生产样车的可靠性进行验证来确保在进入大规模生产之前能够发现潜在问题；量产阶段试验利用大量车辆的运行数据分析，检验量产车型的实际可靠性表现。每种试验分类方法都有其独特的应用场景与价值，结合不同阶段和需求进行合理的试验设计是提升整车可靠性的关键[1]。

 

2.3 常见的可靠性评估方法

统计分析法通过对大量实验数据进行统计处理，建立数学模型来评估整车的可靠性，寿命预测法依据历史数据和实验结果，使用统计模型推算出整车的预期使用寿命，加速寿命试验法是在较短时间内利用加速试验来模拟长期使用过程中可能出现的故障模式，为可靠性评估提供参考。故障树分析法在构建故障树模型下分析整车在不同工况下各部件的失效原因及其相互关系，预测整车的可靠性。

 

常见的可靠性评估方法中，加速寿命试验法（ALF）因其能够在较短时间内获得与实际使用情况相符的可靠性数据，成为广泛应用于汽车开发中的关键技术。加速寿命试验法的数学模型通常采用威布尔分布模型（Weibull Distribution Model），其可靠性评估公式为：图片其中表示在时间内的可靠度， 是尺度参数，影响函数的均值跟广度，体现系统的平均寿命， 是形状参数，反映寿命分布的形状特征。该公式的核心思想是通过调整加速试验条件，使得车辆系统在更短时间内经历与正常使用条件下相同的老化过程，进而推算出整车在长时间使用下的可靠性表现。在实际应用中研究人员根据不同的工况设定合适的应力水平，对整车的各个子系统进行加速试验，调整威布尔分布的参数来拟合真实世界中车辆的可靠性曲线[2]。

 

3. 汽车整车可靠性试验的关键技术

 

3.1 试验设计与方案选择

试验设计的首要目标是明确评估整车可靠性的具体要求来确定试验的内容、方法、工况和周期，并确保试验过程与实际使用情况高度契合。在试验设计阶段先明确试验的目的，评估关键可靠性指标，整车可靠性试验需要评估整车在长期运行产生的关键故障模式，如发动机故障、传动系统磨损、电子设备失效等。根据评估目标选择合适的试验类型，常见的试验类型包括加速寿命试验、环境试验、疲劳试验等，每种试验的设计依据都应围绕产品生命周期和使用条件展开[3]。

 

试验过程的设计须保证每个步骤的科学性和可操作性，根据产品的可靠性要求，试验设计应考虑不同工况的模拟，不同温度、湿度、振动、负载等条件下进行多工况综合评估。试验台架的搭建应根据试验项目的要求，配备相应的测量仪器与控制系统。

 

3.2 试验过程中的数据采集与分析

在试验过程中数据的采集需要涵盖车辆各个关键部件的运行状态，包括发动机、传动系统、电子控制单元、底盘系统、车身结构等来保证可以全面监测整车的性能变化。可靠性试验过程中，数据采集系统需要能够实时记录各项指标的变化情况，如发动机温度、轮胎磨损、电子系统的工作状态、油压变化等，这些数据将在试验结束后进行详细分析，结合整车的运行工况，评估车辆在不同使用阶段可能出现的故障点与性能退化情况。数据采集的精度要求非常高，任何数据误差都可能导致对整车可靠性评估的不准确，所以试验过程中需要对采集系统进行定期校验来确保各项仪器设备的正常运行。数据分析是对采集数据的深入挖掘过程，常用的方法包括统计分析、回归分析、故障模式分析等，数据分析结果会提供重要的决策依据，指导后续的设计优化与质量改进[4]。在进行加速寿命试验时，测试过程中采集到以下图1发动机温度与油压的相关数据。

 

图1 发动机温度与油压的相关数据图

 

可以识别出发动机温度与油压之间的负相关关系，随着时间的推移，油压的逐渐下降，表明发动机内部存在磨损或油路系统可能发生故障，提前为后续维护与改进提供了依据。

 

3.3 道路试验模拟与试验工况设置

道路模拟试验模拟汽车在不同地理环境、气候条件下的工作状态，试验工况设置则根据不同车型的使用特点，模拟出不同的驾驶环境与操作条件。在实际操作中试验工况的设置需要考虑多重因素，对于不同的车型，设计者会选择一系列的典型工况来全面考察整车在长时间、不同环境下的耐久性，根据汽车的目标市场和实际使用环境，选择不同的试验周期与测试项目，确保试验结果具有代表性与实用性[5]。下面表1 给出一组基于某款中高端轿车的试验工况设置数据，涵盖温度、湿度等环境因素。

 

表1 试验工况设置数据

 

可靠性行驶前后会对车辆进行包括但不局限于动力性、经济性、制动性能、操纵稳定性以及密封性等试验，用于评定整车性能的衰减程度来综合考量车辆的可靠性能。高速公路模拟试验在模拟高速公路的道路条件与振动频率下检测整车在高速行驶中的稳定性与车身耐久性。强化道路耐久试验则模拟坏路等复杂路况，模拟长时间驾驶下整车的综合表现，包括发动机、制动系统、悬挂系统等各个关键部件的性能退化情况。

 

4. 汽车整车可靠性试验中的挑战与问题

 

4.1 复杂性与系统性问题

现代汽车技术的不断进步使得整车结构、电子系统、动力总成等变得愈加复杂，汽车既涉及传统的机械系统又包含了大量的电子控制单元(ECU)、传感器、车载通信系统等，每一个子系统之间的相互作用、系统的冗余设计以及交叉作用关系，都增加了整车可靠性试验的难度。在传统的汽车设计中，试验往往针对单个部件或系统进行，可整车可靠性试验涉及的是一个多维度、多层次的系统评估，要求从多个角度考量各个子系统对整体性能的影响，这种复杂性使得每个部件或子系统的性能偏差都可能对整个车辆的可靠性产生深远影响[6]。整车的高复杂度要求在试验设计时，既要考虑个别零部件的性能又要对其与其他系统的相互作用进行充分模拟与评估，增加了试验过程中的不确定性和难度，其复杂性如图2 所示。

图2 复杂性与系统性问题

 

自动驾驶技术、电动化技术的普及下汽车的复杂性呈指数级增长，试验中既要考虑电池、电动机等关键部件的可靠性又要测试复杂的控制算法和传感器系统的精确度，这些因素的相互作用对整车可靠性的影响尚未完全明确，试验的复杂性和系统性问题将加剧。

 

4.2 数据的准确性与有效性

整车可靠性试验的核心依赖于准确的试验数据，试验数据的误差往往有不同来源，包括车辆本身的传感器、试验台架的监测设备以及外部环境监测仪器。试验过程中传感器可能受到环境因素的影响，导致数据偏差，如温度、湿度或电磁干扰等都可能影响传感器的准确性，数据采集过程中也会产生人为误差影响数据的准确性[7]。

 

试验数据的有效性则涉及数据是否能够真实反映整车的使用性能和故障模式，在实际使用中车辆的工作工况复杂多变，试验场景无法完全涵盖所有可能的使用条件，这就要求对数据的后续分析和验证进行深入挖掘和细致调整。

 

5. 结语

 

整车可靠性试验在汽车开发中起着至关重要的作用，是确保车辆长期稳定性、安全性与性能的重要保障，汽车技术的不断演进，试验所面临的挑战也在不断增加，复杂系统的交互效应、高度集成化的电子系统以及新材料、新工艺的广泛应用，这些因素都要求试验设计不断创新和优化。可靠性试验既需要精确的环境模拟和严格的工况设置又要在数据采集与分析方面提高精准度和有效性来保障可靠性评估结果的科学性和准确性。试验中的复杂性问题、高成本、长周期等问题依然是制约试验效率和效果的瓶颈，需要在试验技术与方法上进行持续的创新。

 

来源：期刊《时代汽车》作者：黎汶位 刘荣伟中汽院(江苏) 汽车工程研究院有限公司 江苏 苏州 215129

 

 

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关键词： 汽车开发 整车可靠性试验