汽车开发中的整车可靠性试验探究

引言：据统计，整车故障率每降低 10% ，用户满意度可提升 15% ，品牌忠诚度相应增长 8% 。在此背景下，整车可靠性试验从传统的机械耐久性验证，逐步演变为涵盖电子系统、动力总成及环境适应性的综合评估体系，试验可提前暴露设计缺陷，避免问题流入市场[1]。

一、整车可靠性试验分类与实施原则

（一）试验分类

当前主流的整车可靠性试验主要分为环境模拟试验与道路行驶试验两大类别。（1）环境模拟试验： 主要在环境舱内进行，模拟车辆可能遭遇的极端环境条件。试验涵盖从 -40℃低温到 85℃高温的宽范围温湿度循环，并辅以盐雾侵蚀、紫外线辐照等环境应力因素，以检验零部件及整车在严苛环境下的耐受能力。（2）道路行驶试验： 在实际或特殊铺设的道路上进行，通过真实的行驶过程考核车辆耐久性。试验路线通常包括高速公路（考验高速稳定性与动力总成）、复杂多变的山区道路（考验底盘、转向与制动）以及专门设计的强化耐久路（在短时间内模拟恶劣路况对车辆的冲击）。单车累计试验里程目标通常设定为10 万公里或更高 [2]。

（二）实施原则

为确保试验结果真实、有效并能全面反映车辆在全生命周期内的可靠性，试验设计必须严格遵循以下“四性原则”：（1）代表性原则： 试验条件、路谱及载荷必须能覆盖目标市场用户超过 95% 的实际使用场景，确保试验结论具有广泛适用性。（2）随机性原则： 试验过程应尽可能模拟真实使用中的不确定性，避免人为干预导致数据分布偏离实际，保证失效模式出现的自然性和统计真实性。（3）充分性原则： 试验需覆盖车辆从初期磨合、正常使用到寿命末期的全部典型工况，包括各种负荷、速度、温度及驾驶行为组合，不留评估盲区。（4）渐进性原则： 试验强度应科学规划，从较温和的工况开始，逐步过渡到中等负荷，最终加压至接近或达到设计极限的工况，以系统性地暴露潜在缺陷[3]。

二、整车可靠性试验项目

（一） 静态负载试验

静态负载试验的核心目的是验证车辆在承受重量时车身的抗变形能力（扭转刚度）。试验方法主要是利用液压系统，精确地给车辆施加相当于满载甚至超出设计标准的重量（超载工况）。通过测量车身关键部位的变形量，工程师能判断结构是否足够坚固，这项试验对于保障车辆长期使用下的结构安全和操控稳定性至关重要，部分 SUV 在测试中暴露出后悬架连杆在重压下变形量偏大的问题，研发团队随即运用结构优化技术（拓扑优化），重新设计了连杆的受力路径，最终成功将应力集中区域的最大应力值降低了近三分之一（ 32% ），显著提升了部件的耐久性。

（二）振动试验

振动试验专注于评估车辆在颠簸路况下的表现，特别是发现和解决令人不适的异响问题。试验通常在先进的六自由度振动台上进行，能够复现如比利时路（一种粗糙、不规则石块铺装的典型恶劣路面）等复杂路面的振动特征，试验中会详细记录不同频率下异响发生的次数和位置，通过分析这些数据工程师能精准定位振动源和传递路径，某款电动车在测试中发现 200Hz 以上的高频振动和噪音较为突出，针对此问题工程师优化了支撑电机的悬置部件刚度，有效阻隔了高频振动的传递，使得该频段的振动能量大幅减少了 65% ，显著改善了车辆的静谧性 [4]。

（三）电子系统测试

现代车辆高度依赖电子系统，其可靠性测试主要包含两大关键领域：电磁兼容性（EMC）测试和软件压力测试。EMC 测试确保车辆自身的电子设备不会相互干扰，同时也能抵抗外部电磁环境（如高压线、广播信号、甚至模拟的电磁脉冲攻击）的干扰，保证信号传输准确无误。软件压力测试则是在极端条件下（如快速反复操作、高负载运行、异常输入等）对车载软件进行“压力测试”，检查其是否会出现死机、功能失效或逻辑错误，两项测试共同保障了电子系统的稳定运行，部分车型在进行模拟强电磁脉冲干扰的 EMC 测试时，发现控制车辆核心通信的 CAN 总线信号误码率较高（ 0.3% ）。通过增强关键线束的电磁屏蔽设计，成功将误码率控制到极低的水平（ 0.01% ），大幅提升了通信的可靠性。

三、整车可靠性试验数据分析与改进闭环

整车可靠性试验的核心价值不仅在于暴露问题，更在于如何利用试验数据驱动产品持续改进，形成一个完整的闭环。整个过程始于海量试验数据的精准采集，遍布车身的传感器阵列实时记录着各种应力、应变、温度、振动等关键参数。这些原始数据是后续分析的基础。为了从数据中挖掘有价值的信息，特别是预测关键零部件的寿命，工程师们常借助威布尔分布模型这类统计工具，这种模型特别适合分析寿命数据，能帮助理解产品在何时、以何种概率可能发生失效。例如，为了更高效地评估变速器的长期可靠性，某车企采用了加速寿命试验（ALT） 的方法。ALT 的核心思路是在试验中施加比正常使用更严苛的应力（如更高的扭矩、温度、转速），促使潜在的失效模式加速出现。通过分析这些加速失效数据，并结合威布尔模型进行反推，该车企成功将变速器齿轮在实际使用条件下的疲劳寿命预测精度控制在 ±5% 以内，大大提升了对产品耐久性能的把握。

面对试验中暴露出的实际失效案例，工程师团队会启动深入的根因分析，DFMEA 是一个结构化的分析方法，引导团队系统地识别潜在的失效模式、评估其严重度、发生频率和可探测度，并优先处理高风险项。在具体分析某个失效案例时，团队会运用故障树分析（FTA） 技术，将顶层的失效事件（比如“变速箱异响”）作为树根，然后逐层向下分解，追溯所有可能导致该顶层事件发生的次级原因（如“齿轮齿面磨损”、“润滑不足”、“装配误差”等），直到找到最底层的根本原因。这个过程清晰地理清了失效发生的逻辑链条。最重要的是，基于DFMEA 和FTA 的分析结论，团队会明确具体的改进措施、负责落实的部门（如设计部、采购部、制造部），并设定关键的验证节点来确认改进是否有效。改进方案可能涉及设计变更、材料升级、工艺优化或供应商管理调整。这些改进措施会被实施，其效果最终又会在后续的可靠性试验中得到验证。如此循环往复——从数据采集、模型分析预测寿命，到失效根因追溯、明确责任并实施改进，再到验证效果——就构成了一个不断驱动产品质量提升的闭环系统，确保车辆的可靠性随着每一轮试验和分析而稳步增强。

结语：

整车可靠性试验是连接研发与市场的质量桥梁，其价值不仅体现在故障率的量化降低，更在于构建用户信任与品牌溢价。面对技术迭代与成本压力，行业需持续探索智能化试验方法，在传统经验与数字技术融合中寻找平衡点，为消费者交付“开不坏”的汽车产品。

参考文献：

[1] 黎汶位, 刘荣伟. 汽车开发中的整车可靠性试验探究[J]. 时代汽车,2025, (08): 112-114.

[2] 陈彦男 . 汽车开发中的整车可靠性试验探究 [J]. 时代汽车 , 2021,(12): 4-5.

[3] 魏朗 , 周文财 , 田顺 , 等 . 强化试验技术在车辆可靠性试验中的应用 [J]. 机械设计 ,2020,37(01):1-9.

[4] 付攀峰 , 王冉 , 王玉萍 . 前驱混合动力汽车试验研究 [C]// 河南省科学技术协会 . 第十四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集 . 郑州日产汽车有限公司 ;,2017:187-191.