基于故障类型统计的插电式混合动力汽车运行安全特性研究

范志翔 孙巍 秦征骁 穆文浩

摘 要：针对插电式混合动力汽车运行安全特性分析需求，本文通过采集插电式混合动力汽车的质量故障投诉信息，并对插电式混合动力汽车用户质量投诉案例进行分类分析，梳理了当前插电式混合动力汽车的主要故障类型，并分析统计了各故障类型的投诉频次与累积积分发展趋势。依据故障影响程度，确定了4类故障等级，探究了插电式混合动力汽车主要的故障模式，分析了其运行安全特性，并从生产设计、使用维护、定期检验等三个维度提出优化建议。

关键词：插电式混合动力汽车，故障类型，故障等级，故障模式，运行安全特性

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

基金项目：本文受公安部科技计划项目（项目编号：2021JC27）资助。

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年國务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》以来，我国汽车产业朝着电气化快速发展。2022年，我国新能源汽车产销量分别为705.8万辆和688.7万辆，同比增长 96.9%和93.4%；新能源汽车新车销量占比汽车新车总销量的25.6%，呈现快速增长的趋势[1]。插电式混合动力汽车作为新能源汽车的一种类别，其功能介于纯电动汽车与燃油车之间，具备纯电与燃油这两种车辆的特点，是现阶段新能源汽车发展的趋势之一。

当前，新能源汽车产品按照《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》进行准入管理，在满足传统动力汽车产品相关标准的同时，还需符合专项检验要求。但由于新能源汽车的发展应用时间较短，相关可靠性研究还处于发展阶段，相对于传统动力车辆，新能源汽车运行安全特性、检验检测技术的研究与积淀还不够完善[2]。同时，作为新能源汽车的一种类型，插电式混合动力汽车具备两套动力单元，进一步增加了汽车控制系统的复杂度，提高了系统发生失效的可能性[3]。本文通过对已公布的插电式混合动力汽车部分质量投诉案例进行采集分析，梳理常见的插电式混合动力汽车故障特征，分析故障原因，明晰各类故障对插电式混合动力汽车运行安全的影响，进而提出插电式混合动力汽车在生产、维修及年检等环节所需标准化工作的建议。

1 运行安全特性分析需求

机动车运行安全管理是道路交通安全管理的关键环节，旨在促进交通安全向着更好的方向发展。同时《机动车安全技术检验项目和方法》（GB 38900-2020）规定了机动车安全技术检验的检验项目、检验方法、检验要求，以及检验结果判定、处置和资料存档[4]，并适用于具备检验检测的机构对机动车开展安全技术检验。但当前，插电式混合动力汽车等新兴车辆蓬勃发展，由于其动力系统较传统动力车辆存在差异，且现行标准尚未对插电混合动力汽车的运行特性规定针对性的检验方法，为了有效分析插电式混合动力汽车的运行安全特性，提升插电混合动力汽车运行安全水平。本文基于插电式混合动力汽车质量投诉案例，通过分类统计分析的方法开展了插电式混合动力汽车的运行安全特性研究。经采集分析的故障数据以插电混合动力乘用车为主，包含轿车、运动型多用途汽车等车辆类型；采集的相关信息包括投诉品牌、投诉车型、问题描述、问题类别、投诉事件及当前投诉状态等。

2 数据统计

2.1 分类统计

本文以插电式混合动力汽车为研究对象，通过收集相关故障案例，进行插电式混合动力汽车的故障类别分析。现累计收集插电式混合动力汽车相关故障投诉案例650余起，依据汽车构造对各故障案例进行分类，可分为发动机（电动机）、车身（包含仪表、照明及附属装置）、制动系统、传动系统、转向系统、行驶系统6类。如图1所示，发动机（电动机）故障的发生占比最高，发动机（电动机）、车身（包含仪表、照明及附属装置）、制动系统三类故障发生频率约为0.95。考虑到这三类故障为插电式混合动力汽车的主要故障类型，同时，发动机（电动机）工作模式的改变，汽车电气复杂程度的提升，以及两套动力驱动模式对制动系统的影响是插电式混合动力汽车等新能源汽车与传统车辆的主要差异，故本文聚焦这三类故障的成因与影响进行分析，探究影响插电式混合动力汽车運行安全的主要特征，并提出针对插电式混合动力运行安全检验查验的优化方法。

2.2 故障等级

结合插电式混合动力汽车的故障统计，对发动机（电动机）、车身以及制动系统等三类故障进行研究分析。考虑到不同故障的出现对插电式混合动力汽车运行安全的影响程度略有差异，根据各故障描述及产生的影响，对故障等级进行分类。如表1所示，分类原则依据故障直接影响运行安全、故障间接影响运行安全、故障对运行安全存在潜在风险以及故障不影响运行安全等四个等级，并分别标注为A类故障、B类故障、C类故障以及D类故障[5]。

2.3 故障类型分析

为保证数据分析的有效性，对发动机（电动机）、车身、制动系统等三类插电式混合动力汽车故障数据进行预处理。预处理基于客观性原则，筛除非正常使用、外界破坏等导致的车辆故障。并依据故障的表现形式，对不同类别故障等级进行了统计分析。

如图2所示，发动机（电动机）故障类型中，C类故障占比最高，约占故障总数的37%。可能的原因是插电式混合动力汽车具备两套动力系统，较燃油汽车、纯电动汽车等单动力源车辆更为复杂，且插电式混合动力技术处于发展阶段，潜在的安全技术风险还未完全明晰，存在一些可能影响但未充分显现的运行安全故障风险。其次为D类故障（约占27%）以及B类故障（21%）。其中，对插电式混合动力汽车运行安全产生直接影响或间接影响的A类故障与B类故障约占36%，C类与D类故障约占64%。

如图3所示，车身故障中D类故障占比最高，约占故障总数的35%。可能的原因是车身类故障主要以车身附件及电器影音故障为主，多为娱乐系统、车载互联等辅助功能故障，对车辆运行安全的影响较小。其次为C类故障（约占32%）以及B类故障（19%）。其中，对插电式混合动力汽车运行安全产生直接影响或间接影响的A类故障与B类故障约占33%，C类与D类故障约占67%。

如图4所示，刹车系统故障中A类故障占比最高，约占故障总数的31%。可能的原因是刹车系统直接影响车辆的正常行驶，制动力失效、刹车失灵等故障将直接影响车辆的有效制动，对车辆的运行安全影响程度较大，故刹车系统的故障类型中A类故障的占比最高。其次为D类故障（约占30%）以及B类故障（26%）。其中，对插电式混合动力汽车运行安全产生直接影响或间接影响的A类故障与B类故障约占57%，C类与D类故障约占43%。

如表2所示，本文对影响插电式混合动力汽车运行安全的A、B、C类故障类型的具体故障模式进行了统计，分析了各故障类型中出现频率较高的故障模式。A类故障类型中，行驶过程中动力中断出现的频率最高，约为0.65，其次为行驶过程中熄火（约为0.19）与刹车失灵（约为0.10）；B类故障类型中，混合驱动模式转换故障出现的频率最高，约为0.58，其次为电机及高压系统故障（约为0.29）与发动机部件损坏（约为0.07）；C类故障类型中，部件故障灯点亮出现频率最高，约为0.53，其次为部件漏油（约为0.19）与车辆无法正常启动/熄火（约为0.14）。

3 运行安全特性分析

3.1 驱动模式转换故障特征显著

结合故障模式统计数据，与传统燃油机动车相比，插电式混合动力汽车的差异性故障模式为混合驱动模式转换故障、电机及高压系统故障、电驱控制器故障等类别。考虑到插电式混合动力汽车具有两套动力总成，具备传统燃油车与纯电动汽车的两类特征，并存在纯电驱动、纯燃油驱动以及混合驱动等运行模式，提升了动力输出的复杂程度。同时，从故障模式的统计结论也可以看出，B类故障中混合驱动模式转换故障、电机及高压系统故障的累计频率为0.87，远高于其他故障模式，为间接影响插电式混合动力汽车运行安全的主要故障。

3.2 动力失效为主要故障

结合统计数据，发动机（电动机）故障为插电式混合动力汽车的主要故障类型，主要表现为车辆运行过程中动力中断、运行过程中熄火、运行过程中掉电失速度等。道路通行过程中，保持相对稳定的运行状态有助于提升车辆整体的运行安全水平，考虑到此类故障会影响车辆动力的有效输出，改变车运行的瞬时状态，进而打破车辆保持的相对稳定运行状态，提升了道路交通事故发生的可能性。

3.3 制动系统故障危险程度高

结合故障类别分析，插电式混合动力汽车发动机（电动机）故障与车身故障主要为C类故障与D类故障，这两类故障的累计占比分别为64%与67%。而插电混合动力汽车的制动系统故障主要以A类故障与B类故障为主，累计占比为57%，直接或间接影响车辆的运行安全。从制动系统的故障模式分析，主要故障包括A类故障刹车失灵、B类故障部件损坏、C类故障部件漏油与驻车系统故障。与传统燃油车辆相似，制动系统可以改变车辆的运行速度，实现紧急状态下的有效避让，对车辆的运行安全水平产生影响。

4 对策建议

结合插电式混合动力汽车与传统汽车故障差异，从保障此类车辆运行安全需求的角度出发，有关环节还需结合插电式混合动力汽车的技术特点，分析插电式混合动力汽车主要性能和关键部件的安全技术要求，进一步提升插电式混合动力汽车的运行安全。

（1）加强设计、生产、出厂环节质量管控。提升车辆源头运行安全性水平，充分结合车辆质量投诉与召回事件，关注插电式混合动力汽车的主要故障部件与故障模式，提升插电式混合动力汽车发动机、电动机、车身附件及电器系统、动力电池、电控系统等的设计水平，严格核心部件出厂检验，提升整车生产制造工艺，确保出厂产品质量一致性。

（2）加强使用、保养、维修环节隐患排查。提升车辆在用过程中的运行安全性维护水平，强化车辆所有人维护保养意识，提高整车售后、维修企业专业能力，优化插电式混合动力汽车维护保养方式，培养专业人才队伍，提升维保人员专业素养，健全插电式混合动力汽车维修保养体系，降低在用车辆发生故障的风险。

（3）加强定期安全技术检验环节风险防控。结合插电式混合动力汽车结构特点，进一步优化底盘动态检验方法，强化燃油驱动、纯电驱动与混合驱动等不同模式的底盘动态检验分析能力，探究不同模式下的安全性能表现差异，并关注线控技术等新兴技术应用后对车辆运行安全的影响，优化车辆安全技术检验方法，提升插电式混合动力汽车等新能源汽车的检验效能，落实定期安全检验风险防控效能。

5 结 语

通过对插电式混合动力汽车用户的质量投诉案例的分析，本文梳理了插电式混合动力汽车的主要故障类型与常见故障模式，得出了3类插电式混合动力汽车主要故障，分析了插电式混合动力汽车与传统汽车的故障模式差异，提出了优化检验检测的对策建议，但如何确定不同故障模式的分析权重并形成有效的运行安全特性分析模型还有待进一步深入研究。

参考文献

[1]中华人民共和国工业和信息化部.2022年12月汽车工业经济运行情况[EB/OL]. （2023-01-12）[2023-03-30]. https：//www.miit.gov.cn/jgsj/zbys/qcgy/art/2023/art_ff136c2 c686a4728a4905e62a7e991d6.html.

[2]杨小娟，阳冬波，贾红，等.新能源汽車可靠性大数据分析技术研究[J].公路交通科技，2017，35（12）：123-127.

[3]杨小荣.新能源汽车的故障分析与对策[J].内燃机与配件，2022（4）：170-172.

[4]机动车安全技术检验项目和方法（GB 38900-2020）发布要点说明[J].汽车与安全，2021（3）：60.

[5]阎岩，戴汝泉.ST5100TCZ型道路除障车的使用与可靠性评价[J].机械工程，2006（5）：33-35.

作者简介

范志翔，硕士，工程师，研究方向为车辆安全相关标准化。

孙巍，通信作者，硕士，研究员，研究方向为车辆安全相关标准化。

（责任编辑：袁文静）