新能源汽车高寒环境可靠性行驶试验研究

高寒环境作为典型的极端环境场景之一，具有低温和降雪的气象特征，并会形成附着系数较低的冰雪路面，对整车性能有明显影响。尤其是随着新能源汽车市场规模的持续扩大和新兴技术的广泛应用，汽车在高寒环境下的可靠性表现直接影响用户体验，整车企业对此非常重视。

目前，新能源汽车在常规试验场的可靠性行驶试验方法比较成熟，汽车行业完成《汽车可靠性行驶试验方法》（GB/T12678－90）的修订工作，现行版本于2021年正式发布。对于新能源汽车的高寒可靠性行驶试验，行业内尚无统一的标准规范。本文聚焦新能源汽车，开发了在高寒地区进行可靠性行驶的试验方法，并选取6辆不同品牌的新能源乘用车，开展验证试验，分析故障情况，为整车企业的高寒试验工作提供相关指导。

1试验条件

1.1试验环境

试验期间，日平均气温低于-10℃的天数占总试验天数的比例应大于80%，日最低气温低于-20℃的天数占总试验天数的比例应大于60%。

1.2试验车辆

试验车辆应符合制造商规定的技术条件，并选择适合高寒环境的油液及轮胎。

试验过程中，车辆空载、半载、满载状态的里程占比分别为20%、50%、30%，具体要求如下：

1）车辆空载状态，仅乘坐一名驾驶员，体重≤80kg。

2）车辆装载时，除驾驶员外，每人平均质量按照65kg执行，座椅上55kg，座椅前地板上10kg；行李质量按照7kg/人执行。    

3）车辆半载状态，乘用车5座车半载按3人执行，7座车半载按4人执行。

4）车辆满载状态，按照额定乘坐人数执行。

5）试验载荷应固定牢靠，分布均匀，试验过程中不得晃动和颠离。

1.3试验路线

基于对300辆私家车冬季易发故障的统计和分析，进行故障场景复现，并结合牙克石市实际道路情况，将切片化的场景连接形成行驶循环，综合考虑气温及路面的双重影响，有效激发车辆的典型故障。试验行驶路线及特征见表1，路线A－B－C－D－E组合为1个行驶循环，循环里程为55km。其中，高寒测试基地指中汽中心冬季汽车试验场。

2试验步骤

2.1驾驶操作

在保证安全的前提下，试验车辆按照道路实际情况进行行驶，操作要求如下：

1）在A段合适位置，试验车辆每个循环至少进行1次倒车行驶，行驶距离应≥10m。

2）在B段合适位置，试验车辆每个循环至少进行1次制动操作，制动初速度≥40km/h，并触发防抱死制动系统（Anti-lockBrakeSystem,ABS）等驾驶辅助系统。

3）在D段合适位置，试验车辆每个循环至少进行1次由静止状态的全油门加速行驶，加速至60km/h以上。

4）在E段中的坡道，试验车辆每20个循环进行1次上坡停车和起步，在坡道上用行车制动停车，变速器置于空挡，再用驻车制动停稳，然后按正常操作进行坡道起步。    

5）夜间行驶里程比例应不少于试验总里程的5%，如遇特殊情况无法满足，可选择打开大灯行驶的方式代替。

6）降雪天气行驶里程比例应不少于试验总里程的1%，如遇特殊情况无法满足，需在扬雪路进行补充行驶。

7）试验车辆每20个循环，应进行一次车辆外观和底盘清洗。

8）试验过程中，试验车辆应停放在室外，如遇气温≤-35℃的极端天气，允许在夜间将试验车辆停放在室内。

9）针对可充电的新能源汽车，所使用充电桩应包括直流桩和交流桩，并涵盖室内、室外以及日间、夜间充电场景。

10）试验过程中，因道路情况导致无法完成上述1）－4）的操作，应在后续循环中进行补充操作。

2.2车辆检查

2.2.1静态检查

在每天行驶前，进行试验车辆的静态检查，具体如下：

1）车身有无明显的面漆脱落或磕碰划伤等。

2）车身装饰件是否装备齐全、牢固，有无明显磕碰划伤。

3）轮胎胎面和胎壁有无明显裂纹、割痕、鼓包或变形等。

4）车钥匙在遥控范围内，是否可正常开启、关闭中控门锁。

5）车门、机舱盖、行李舱盖、油箱盖/充电口的开闭功能是否有效。

6）车身密封件、橡胶件有无破损，功能是否有效。

7）车窗升降功能是否有效，玻璃移动是否平稳顺畅。

8）中央扶手箱、手套箱等储物空间的开/关、锁止功能是否有效。    

9）雨刮器各挡位功能及洗涤功能是否有效，刮片刮刷性能是否良好。

10）座椅调节、加热功能及安全带功能是否有效。

11）内外后视镜调节功能是否有效、能否可靠停在工作位置。

12）仪表是否有故障显示。

13）喇叭功能是否有效，音强、音质等是否正常。

14）各类灯具（前位灯、后位灯、远光灯、近光灯、前雾灯、后雾灯、倒车灯、转向信号灯、危险警告信号灯、制动灯等）功能是否有效，大灯是否有内部起雾、进雪等现象。

15）中控屏幕各类功能（收音机、多媒体、导航、车辆状态信息、车辆模块功能控制等）的触屏操作是否流畅、有效。

16）车机的手机互联功能（蓝牙连接、WIFI连接、投屏等）是否有效。

17）车机的语音唤醒能力是否有效。

18）车机的语音交互功能（空调调节、音量调节等）是否有效。

19）App控车功能（车窗控制、空调控制等）是否有效。

20）智能解锁功能是否有效，包括App远程解锁、无钥匙进入、蓝牙钥匙、近场通信（NearFieldCommunication,NFC）解锁、生物识别。

2.2.2动态检查

在每天行驶过程中，进行试验车辆的动态检查，具体如下：

1）车辆能否顺利起动，有无抖动或熄火。

2）车辆怠速状态是否平稳，有无明显振动。

3）空调采暖、除霜除雾等功能是否有效。

4）车辆加速是否顺畅，有无明显卡滞或功率不足。

5）车辆换挡过程中有无明显顿挫或抖动。    

6）车辆转向过程中有无卡滞或抖动。

7）车辆行车制动、驻车制动及ABS功能是否有效。

8）车辆制动能量回收功能是否有效。

9）车辆各系统（动力系统、传动系统、车身系统、底盘系统、电器系统等）是否存在异响。

10）车辆行驶过程中，门窗是否存在漏风现象。

11）车辆行驶过程中是否存在排气故障。

12）车辆行驶过程中的表显剩余续航里程估计是否准确，是否发生断崖式下降情况。

13）车辆倒车过程中，倒车影像或雷达功能是否有效。

2.2.3定期检查

试验车辆每行驶20个循环，进行一次定期检查，具体如下：

1）前机舱相关部件装配是否牢固，连接是否可靠，有无破损或渗漏等。

2）电瓶正负极连接是否可靠、电压是否有效。

3）机油是否存在乳化或增多现象。

4）底盘系统的各部件装配是否牢靠、有无破损或渗漏等，相关线束和管路等固定是否可靠、连接有无干涉。

5）动力电池安装是否稳定、壳体有无磨损或损伤。

6）天窗开闭功能是否有效，玻璃移动是否平稳顺畅。

3故障的发现、判断及处理

3.1故障发现与判断

故障由试车员记录并汇报，由工程师进行判定，对于不易判断的故障，可通过其他辅助手段

（如标记、无损检测等）确定。故障发现的途径包括行驶前检查、行驶中操作及定期检查，且在必要时应进行拆车检查。进行故障类别的判断的方法如下：    

1）一类故障：致命故障。危及人身安全或行车安全；造成主要系统报废，造成重大经济损失；不符合制动、排放、噪声等法规要求，对周围环境造成严重危害。

2）二类故障：严重故障。影响人身安全或行车安全；造成主要零部件、总成损坏；造成整车主要性能明显下降；影响车辆正常行驶。

3）三类故障：一般故障。不影响行车安全；不会导致主要零部件损坏；可能影响车辆正常行驶；不需要更换零部件。

3.2故障处理

车辆发生故障时，试车员应立即检查，并汇报给工程师。如发生的故障不影响车辆行驶安全及基本功能，应行驶回车间，进行车辆检查，及时排除故障。如发生的故障影响车辆行驶安全或基本功能，应采取相应措施将车辆运输回车间，进行车辆检查，及时排除故障。

如需维护的话，包括紧固、调整、润滑、清洗及更换易损件等。如需维修的话，修理范围仅限于与故障有直接关系部分，根据具体情况，采取最快、最经济的修理方法，如需更换零部件，所更换的零部件应是同一规格型号。

3.3故障统计

所有故障均按照单车进行统计，未通过改进措施排除的故障，只统计1次，故障类别按最严重情况统计。同一里程不同零部件发生故障应分别统计，同一零部件出现不同模式故障也应分别统计。如果同一个零部件发生几处模式相同的故障，则只统计1次，故障类别按最严重的统计。此外，试验开始前检查发现的故障不计入统计。

4试验结果

4.1试验车辆

本研究选取了6辆新能源汽车，具体信息见表2。    

4.2试验环境

本研究在2024年1月至2月期间开展，各试验车辆对应的环境温度统计见表3，日平均气温和日最低气温的分布图分别见图1和图2。

4.3试验里程统计

试验车辆按照设定路线进行行驶，行驶循环数量要求应≥120循环，即总行驶里程≥6600km，行驶信息见表4。

4.4能源补给统计

试验期间，新能源汽车补能所用充电桩，涵盖直流桩和交流桩两种。其中直流桩包括60kW、120kW、240kW、360kW、480kW等5种功率，覆盖特来电、星星充电、华为、京能、国电南瑞、杭州大有、龙升、中恒8种品牌；交流桩功率为7kW，包括鲁能、科陆、京能、华商三优4种品牌。    

各试验车辆所使用的充电桩的型号数量见表5。

4.5故障统计

试验结束后，各类故障的统计分布见图3，其中，轻微故障占比最多，接近85%，且未发生致命故障。

试验车辆发生的典型故障汇总如下：    

1.部件调节功能异常

车辆冷浸后，座椅位置调节及靠背位置调节异常，出现卡滞、调节不到位的现象；车窗玻璃

升降调节异常，出现卡滞或无法升降的现象；车辆门把手开闭异常，关闭车门时，隐藏式门把手无法完全复位；充电口/油箱盖开闭异常，通过车机打开或手动按压打开时，无法弹起或开启不到位；车内扶手箱/储物箱开闭异常，出现开启卡滞的现象。

2.异响

车辆行驶过程中，天窗、顶棚、方向盘、前风挡、B柱、发动机、减震器、底盘等区域发生异响；车辆冷浸后，座椅位置调节及靠背位置调节过程中发生异响。

3.车身密封性异常

车辆车窗出现漏风的现象，导致漏风处玻璃结霜；车辆前部大灯内部结霜。

4.车机功能异常

车辆行驶过程中，导航功能语音唤起失败，手动输入可以进行导航；车辆倒车过程中，摄像头影像功能异常，显示灰屏；车辆启动时，App远程解锁失败。

5.空调功能异常

车辆冷起动后，空调不出风或出冷风，行驶5km左右后，出风转为正常；车辆在行驶过程中，间歇性出冷风。

6.动力系统功能异常

车辆冷起动后，纯电模式行驶，且动力电池表显剩余电量≥90%，电机输出功率受限，车速只能加速至80km/h左右；混合动力车辆以混动模式或纯电模式进行行驶时，当动力电池电量不足时，行驶模式切换异常，发动机迟迟无法介入，导致车辆停驶。

7.制动系统功能异常

车辆的制动能量回收系统突发异常，导致下坡时功能失效，继续行驶一段距离后，功能恢复正常；车辆准备起步时，P挡无法解除，下电重启之后恢复正常。    

8.排放系统功能异常

车辆冷起动后，尾气排放为黑烟或灰烟，行驶5～10km左右，尾气颜色转为正常。

9.部件松脱、损坏或渗漏

车辆减震器发生渗油情况；车辆前机舱内前风挡下饰板松动；车辆发动机舱内盖板在打开时开裂损坏。

10.仪表显示异常

故障灯或故障信息非预期出现，比如显示空气弹簧故障、强制碰撞系统故障等。         

5结论

1）本研究所开发的汽车高寒可靠性行驶试验方法，在高寒环境下能够有效激发车辆的典型故障，为整车企业提供有效参考。

2）通过对车辆故障的统计分析可知，轻微故障占比最高，约为85%，且故障类型多样，涉及多个主要系统。

3）基于新能源汽车的技术特点，新型故障凸显，如车机故障、软件故障、动力模式切换故障等，整车企业需要重点关注。    

文章来源：中国汽车技术研究中心有限公司