刹车失灵“罗生门”

行业 (58) 2021-06-15 02:23 星期二 1个月前
这件事情的核心还是,特斯拉刹车到底有没有失灵?

特斯拉“刹车失灵”维权事件,可以说是上海车展上最轰动的事件了。随着事情的发酵,解读也铺天盖地。这也终于引起大众对于特斯拉车辆的安全性能的警惕,乃至重新评估。

说到底,这件事情的核心还是,特斯拉刹车到底有没有失灵?是不是司机误操作?

这件事的双方,“公说公有理,婆说婆有理”,双方背后都藏了很多信息没说,而且目前没有明确答案。作为记者,我们更加好奇要探究的是,从技术上来讲,结论是什么呢?不过,现在还是一团迷雾。

刹车失灵“罗生门”

Belt博士的调查

刹车失灵到底是怎么回事呢?毕竟,特斯拉及目前多数电动车用的都是博世开发的iBooster线控(也就是电控)刹车系统,那么“刹车失灵”跟博世有没有关系?

这里解释一下,现在纯电动汽车的线控刹车系统,是通过检测刹车踏板上车主踩下的力度大小,转换成相应的电信号给系统,再由线控系统驱动液压系统完成刹车。也就是说,把以前靠机械制动结构来完成的刹车动作,变成了电控。

而线控系统不仅响应快、空间占比小,还能非常好地适配能量回收和自动驾驶的需求。换句话说,就是把线控系统的电动机变成了发电机,汽车刹车前冲的能量会带动电动机的转子切割磁感线产生电流,电流经过类似于电容一样的部件,稳定后回冲入电池中,从而完成能量回收过程。

刹车失灵“罗生门”

特斯拉作为电动车和自动驾驶领域的先行者,自然很早就用上了这套系统,官方称之为“自动紧急制动系统”,AutoPilot系统中也已经集成了这功能。但是线控刹车系统也存在一个致命的问题,就是如果,一旦电信号的传输出现错误、延迟和中断,就极有可能带来刹车失灵、突然加速等危险。虽然这种概率很低,但并不是没有。

接下来就说到,去年6月开始,美国博士Ronald A.Belt对特斯拉的一起突然加速事件进行独立调查,并公布了一份长达66页的调查报告。在此之前,他2010年参加过家喻户晓的针对丰田汽车突然加速问题的调查。

经过检验失速的特斯拉Model 3,他的分析是,车辆突然加速的原因在于制动系统及其与能量再生系统的相互作用。换句话说,系统发生冲突。

因为,特斯拉Model 3突然加速事件的EDR(Event Data Recorder,即事故数据记录器)数据揭示了EDR数据、司机证词和特斯拉自己出具的事故日志数据分析之间,存在不一致。

而Belt调查的EDR数据显示,在事故发生期间没有刹车,但是纵向加速度计数据和特斯拉日志数据都证实了驾驶员是有踩刹车的。同样,EDR数据显示ABS系统没有激活,而加速度计数据和日志数据都验证了ABS系统确实激活了。

刹车失灵“罗生门”

这个事情就很诡异。据说所有特斯拉司机都喜欢单踏板模式驾驶,很拉风。因为在这种模式下,扭矩可以在最大正扭矩和负制动扭矩之间连续调节。也就是说通过油门踏板来调节车速。而驾驶员需要踩下刹车踏板的唯一时刻,是需要完全停止或者紧急刹车。

正常状态下,当驾驶者将油门踏板踩到底时,驾驶员会得到100%的加速。而当油门踏板放松时,驾驶员的加速度就会减小,车辆由加速转为轻度减速,为电池充电,这种减速充电被称为能量再生,也就是能量回收。当加速踏板完全释放时,驾驶员得到最大的减速与最大的再生能量(旧版软件中,最大的减速度是0.2g,更新软件后是0.3g,就像一辆挂一挡的燃油车)。

我们根据常识判断,发生紧急情况时,司机肯定下意识会去全力踩刹车踏板的,不管是不是喜欢单踏板驾驶。但是,踩了刹车,却变成急加速,或者说像很多车主反映的“刹车变硬,踩不动”,那么,这个“锅”是谁的?

刹车失灵“罗生门”

原因分析

我们来看Model 3的制动机制,也就是所有特斯拉汽车上使用的制动系统,由三个主要部件组成:制动助力器以及其相关的电子控制模块,制动调制器单元及其相关的电子控制模块,四个车轮的盘式制动器的制动器和刹车片以及车轮速度传感器。

特斯拉用的制动助力器正是博世的iBooster。它使用一个电动马达来提供刹车助力。这套系统由电传动机构代替了传统的真空助力器,简而言之,就是由电动系统取代了真空助力器来协助驾驶员推动制动主缸,从而令刹车卡钳抱住刹车盘来提供制动力。

它还使用外部制动灯/STOP开关来感应制动踏板的踩下,以激活制动灯并控制相关的车辆功能。出于安全考虑,iBooster设计为在因任何原因失去助力时允许驾驶员手动应用制动器。

此外,Tesla制动系统中使用的制动调制器单元是Bosch的ESP hev II模块,该控制模块通过高速CAN总线从iBooster接收命令。命令的响应时间为1ms,以在紧急情况下实现快速制动操作。而iBooster和ESP hev II制动调制器一起工作以实现制动操作。

刹车失灵“罗生门”

目前,博世iBooster线控刹车系统已经发展到第二代,同时iBooster采用双保险模式,如果车载电源不能满负载工作,iBooster则会采用相应节能模式工作。如果iBooster发生故障,车辆的ESP则会直接接管车辆并提供制动助力,并且不同于ABS制动,ESP即使不用刹车踏板输入信号,也能提供制动力。

还有一种更极端的情况,对于特斯拉这样的电动车来说,即使全车高低压电源全部断电,博世iBooster系统也会自动打开内部液压阀,无需伺服电机助力,完全依靠内部的液压制动系统,也能够提供制动功能,这一点和传统的真空刹车助力器失效的原理相同。

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有业内人士分析,有“双保险”模式的博世iBooster系统绝对没问题。但是,不过,Belt博士给出的分析结论是,“刹车灯开关的故障导致ESP hev II模块中的EDC/MSR功能对其遇到的负加速度的来源做出错误的决定,从而导致EDC/MSR功能向驱动器发出请求电机具有较大的正转矩。”

换句话说,即使驾驶员坚持认为自己确实踩下了制动踏板,并且即使日志数据也证实了这一点,但EDR数据也会表明没有踩下制动踏板。那么,问题是不是在这里呢?

裁判员和运动员

按照特斯拉公布的“事故前一分钟”数据和文字说明,我们得到的解释是:

“在驾驶员最后一次踩下制动踏板时,数据显示,车辆时速为118.5千米每小时。在驾驶员踩下制动踏板后的2.7秒内,最大制动主缸压力仅为45.9bar,之后驾驶员加大踩下制动踏板的幅度,制动主缸压力达到了92.7bar,紧接着前撞预警及自动紧急制动功能启动(最大制动主缸压力达到了140.7bar)并发挥了作用,减轻了碰撞的幅度,ABS作用之后的1.8秒,系统记录了碰撞的发生。驾驶员踩下制动踏板后,车速持续降低,发生碰撞前,车速降低至48.5千米每小时。”

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争论焦点在这个118.5公里时速上。但只要到现场查看一下就知道,在需要减速的红绿灯路口的道路情况下,怎么可能开到这个时速?而且,据了解,事发时间也正好是晚高峰的下午六点,事故发生路段限速为80千米/时。从常识来判断,包括车主的弟弟所说的“踏板变硬”,继而导致刹车失灵都是有可能的。

再加上,特斯拉提供的这份数据本身就缺少很多关键信息,比如电门踏板开度、电机信号、刹车踏板位置信号和iBooster/ESP信号等等,但是,这些数据特斯拉的后台数据和EDR都是会如实记录的。而后台数据,又确实是可以被修改的。

对此,江苏理工学院汽车与交通工程学院杨军博士在《科技日报》做了分析,这次事故有三种可能,一种是刹车踏板与线控刹车系统的交互出现问题,导致刹车踩不下去。

也就是说,如果电信号没办法传递到刹车系统,或者特斯拉的行车“大脑”判断出现错误,导致系统不知道应不应该给刹车助力或者说给多大力。

刹车失灵“罗生门”

还有一种可能是,特斯拉为了其自动驾驶系统AutoPilot 能与iBooster“完美匹配”,对 iBooster进行一定程度的“魔改”。但是,这其中出现Bug 的可能性是存在的,这导致 iBooster和AutoPilot的指令出现冲突,或者iBooster没办法启动应急安全机制,也可能引发事故。

为什么呢?因为,特斯拉的能量再生(也就是能量回收)是在iBooster上实现的。而且,iBooster的一大特征是,可以通过软件来调节刹车系统的制动特性。也就是说,博世向厂家开放了可以软件修改参数来调整刹车踏板的制动特性。

虽说,既然可以向厂家开放,就表明厂家被允许调整的参数是相对安全的。但是,谁也架不住不出问题,以及特斯拉的“魔改”程度到底有多大不是?

还有一种极小的可能是,博世的iBooster存在设计缺陷,导致刹车系统发出错误指令,之前本田、凯迪拉克等品牌都曾因为iBooster出现过刹车失灵的问题。不过,在5月11日举行的2021年博世中国新闻发布会上,博世对于这个问题讳莫如深、避而不谈,只是表明了iBooster不止供应特斯拉一家、“博世保证产品的安全有效,不会出问题。”的态度。

这方面,网上有人给出了分析,“说刹车失灵是不准确的,准确的是智能助力系统会因为判断失误导致间歇性的刹车助力失灵。”给出的建议是,“在刹车助力系统失灵之后能临危不乱,直接大力踩下去也能成功刹车。”

刹车失灵“罗生门”

这位人士认为,这个故障并不是特斯拉的问题,“而是这套智能助力系统(博世的iBooster)长久以来的固有问题,CR-V和宝马、理想也中过招,基本都召回了。就是特斯拉嘴硬一直死撑,有大佬分析,是特斯拉的动能回收系统依赖博世的这套系统,所以没办法小改。”

不过,现在“既当裁判员,又当运动员“的特斯拉肯定不会拿出不利于自身的全部原始数据,包括车载摄像头拍摄的视频数据,说明这里面肯定是有问题的。虽然“刹车失灵”最后可以通过FOTA来覆盖之前的BUG,但是,频繁出同样的事故,特斯拉还是难辞其咎。

还有很重要的一点,要证明刹车系统有问题,就需要检测电子信号的传输和底层代码。对于这种深度的检测,至少国内的第三方的检测机构目前没有积累这方面的能力和经验。特斯拉自身都在不断摸索和完善相关技术,这也某种程度上加大了检测的难度。

“实际上,针对于特斯拉这样的智能汽车,国内甚至包括美国在内的检测机构,没有哪一家有能力做出检测结论(事故真实原因)。”工信部新能源与智能网联汽车产业专家张翔对媒体如是表示。如果检测机构无法检测,车主也不可能了解真实原因。还真是一场“罗生门”呢。

本文节选自《汽车公社》杂志5-6月刊封面故事。

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