特斯拉刹车系统详解

最近几天,可能车圈最热门的话题就是特斯拉”刹车失灵”了,由上海车展维权引发的关于特斯拉“意外加速”与“刹车失灵”的传闻几乎充斥了我的每一个与车有关的微信群,但人云亦云,到现在为止,即使特斯拉公布了事故前的部分数据,大家仍在争论不休。

那么,我以中国最早的Model3车主、专业赛车手、驾驶培训师这三重身份,给大家梳理一下Model3的刹车系统究竟是如何工作的,以及如何规避可能发生的“刹车失灵”事故,希望能够帮助大家解除心中疑惑。
另外,我还找来了目前全球唯一一份有关特斯拉“意外加速”与“刹车失灵”的权威报告,就是来自美国交通部高速公路与运输安全管理局(NHTSA)的调查报告,该调查自2020年1月13号立案,2021年1月8号结案,历时一年,车型涵盖了2012至2020年间特斯拉生产的Model S/X/3/Y四种车型。总计调查事故246起,调查报告计22页,并以此作为是否对车企发起处罚或召回令的依据。
# 特斯拉 #
# Model 3 #
# 刹车系统的组成 #

特斯拉Model3的刹车系统由5部分组成,分别是
  • 刹车卡钳与刹车碟

  • 刹车管线与刹车油管

  • ABS与车身稳定控制系统

  • 电子刹车助力泵

  • 刹车踏板

首先是刹车卡钳与刹车盘,这套东西可以算作是刹车系统的核心了,也是真正产生刹车制动力的地方,硬件的好坏直接决定了刹车效果的好坏,那么特斯拉使用的是什么硬件呢?答案就是来自意大利的全球顶级品牌——布雷博(BREMBO),这家刹车制造商拥有超过60年的历史,从1975年开始为法拉利的F1赛车提供制动设备,现保时捷、法拉利、特斯拉等车企,均全系标配布雷博的刹车系统。
如果我们再做一个横向对比,在20-30万区间的进口豪华品牌里,几乎没有人给车辆配备这么好的硬件,即brembo的对向四活塞卡钳,以宝马举例,通常要提升到40万以上的M Performance车型,才会拥有如此配置,像宝马320、奔驰c200、奥迪A4这些20-30万区间的车型,仅配置了单活塞的夹子卡钳,所以单从硬件这一项来说,特斯拉是十分优秀的。

剩下就是刹车管线了,这个东西说到底,就是一个液压连接,说的直白一点,这是一个物理连接,与软件等电子系统无关,只要这个油管不破裂,特斯拉就不会刹车失灵

第三个就是ABS与车身稳定控制系统,它由三部分组成,即ABS模块、ESC传感器、轮速传感器。采用的是德国博世公司的产品,这家公司有超百年历史,大到宇宙空间站,小到家庭榨汁机,都有博世的影子,可以说是人类科技进步的推动者,最重要,在汽车ABS与稳定控制(TC)领域,是当之无愧的领导者,我不敢说博世的产品完美无缺,但目前来说,确实是全球最强,绝大部分车企都是使用的博世ABS与TC系统。

第四个就是本次争议的主角了,电子机械刹车助力泵(Electromechanical Brake Booster),这个也是德国博世公司的产品,主要是为了混合动力与电动汽车而开发的一种新产品。原理是通过集成行程传感器检测制动踏板的动作,并将此信息发送给控制单元。控制单元确定电机的控制信号,而三级齿轮单元将电机的转矩转换为必要的升压功率,再在主制动缸中转换为液压。它和传统汽油车的真空助力泵很类似,因此具有非常真实和自然的踏板感,驾驶员能直观的感受到制动系统的变化。

如此做法的好处是,制动压力相比传统助力泵大大的提高了,以这次特斯拉提供的数据来看,主缸最高到达140.7bar的压力,要知道传统油车的真空助力大概只有40多bar,这是三倍的差距,也是巨大的技术提升,理论上会让车辆更加的安全。于是,有媒体跑去咨询博世公司,问他们在什么样的情况下,这套系统会失灵,博世公司的回复是在设计之初,就考虑了失灵的可能性,所以设计了多项冗余,可以保证近乎100%的可靠性。那又有人说了,这是软件bug,导致的刹车失灵,而且似乎说的有理有据,还和动能回收的逻辑有关系,其实这一理论最早是由Ronald Belt博士在两篇论文中提出的,在美国政府对特斯拉的缺陷调查中(下文有提到),投诉人也一并提交了该论文给政府,但经过实际调查,调查机构完全否定了Belt博士的论文,原因是基于不正确的事故数据、不正确的事故动力学重构和关于车辆设计因素的错误假设。
原文:Both papers are based upon incorrect event data, incorrect reconstructions of event dynamics, and false assumptions regarding vehicle design factors.

# 美国交通部 #
# 高速公路与安全运输管理局 #
# 特斯拉车辆缺陷调查报告 #

档案编号:DP 20-001
起因:车辆缺陷投诉
调查时间:2020/01/13 – 2021/01/08
调查员:Ajit Alkondon
复核人:Jeff Quandt
批准人:Stephen Ridella
主题:意外加速与刹车失灵

制造商:特斯拉汽车公司
产品:2012-2020 Model S、Model XModel 3和Model Y
人数:662109


问题描述:本局接到投诉称,特斯拉车辆存在缺陷,可能导致意外加速,从而造成碰撞与伤害。

调查案件数量:246起

结论:投诉被驳回


内容摘要:2019年12月19日,本局收到Brian Sparks先生的投诉,要求本局召回2012至今生产的所有Model3、S、X型车辆,原因是突然意外加速(SUA)。投诉人提供了232项不重复的申诉,包括203起撞车事故。2020年1月13日,本局车辆缺陷调查办公室(ODI)启动了该缺陷调查(档案号:DP20-001),以评估申诉人的请求。ODI的调查包括对申诉人提供的资料审查,以及另外14项与SUA碰撞有关的申诉。调查将包括黑匣子数据(EDR)、特斯拉日志数据和视频数据。

在审查了所有数据后,ODI没有发现支持车辆SUA缺陷或刹车失灵的证据。在ODI审查的每起事故中,都有证据表明,事故是由踏板的错误使用而造成的。在油门踏板、电机控制系统和制动系统中没有发现任何存在故障的证据,亦包括设计不合理导致的踏板误用的可能性。在调查中,申诉人所称的事故是由软件、bug等电子系统故障而引发的理论是一种不准确的假设。

如果本局的调查显示一辆机动车在设计、制造或性能方面存在缺陷,对安全构成潜在风险,本局有权发布命令,要求车企对缺陷车辆进行召回。

由于本局调查所取得的证据不能表明车辆存在缺陷,因此不太可能批准投诉人要求的召回特斯拉车辆的请求。在充分的了解了该投诉人提供的证据和潜在的安全风险后,该投诉被驳回。

相关文档可在www.nhtsa.gov上查看,包括进一步说明驳回申诉的理由。

# 特斯拉 #
# Model 3 #
# 关于刹车失灵的个人分析 #

由于河南车主并未提供事故视频,因此不敢妄下结论,但前段时间闹得沸沸扬扬的海南事故和我一个长沙车友的事故,都拥有完整视频。我可以在这里给大家讲解一下,最重要,大家可以通过该事故来学习,在未来避免类似的事故发生。

在这两起事故中,车主都反映刹车失灵,刹车踏板突然变得很硬,踩不动刹车。但实际上,这是因为ABS系统已经介入,是完全正常的,驾驶员只需持续用力踩下刹车踏板直到车辆完全停稳即可,千万不要因为踏板变硬而松开刹车。那么,在什么情况下,ABS系统会介入呢?就是制动力大于轮胎抓地力的时候,这说明制动力已经非常充足,而由于地面湿滑、有沙土、冰雪等原因,轮胎抓地力不足,ABS就会立即介入帮助刹车。但需要注意的是,ABS本身也有局限性,无法摆脱物理定律,所以ABS并不能明显的减少刹车距离,ABS的主要用处是让你在低附着力地面刹车时能够控制车辆的方向。

海南事故
从视频中我们可以看到,当时地面有积水和沙土,属于典型的低附着力地面,在这种地面上用力踩刹车,将有极大的可能性触发ABS(刹车踏板变硬)。其次,试车员第一次采用一脚踩死的方法,车辆稳稳停住。但第二次,车主和朋友要求试车员使用三脚刹车的方式来复现,即两脚点刹,一脚踩死,于是发生了碰撞事故。对于装配了ABS系统的车辆来说,这是一个完全错误的刹车方法,如果我们翻看特斯拉Model3说明书的52页,上面明确的写道,不要踩下后立即释放制动踏板。这样会中断ABS的运作过程并会增加制动距离。”

另外,这个规定也并不是针对特斯拉一款车型,所有装备了ABS的车型都应该照此操作。如果我们翻开驾照考试科目1的考题,我们也会发现类似的题目,所以在ABS已介入的情况下,持续踩住刹车踏板是唯一正确的刹车方法,切不可点刹。


长沙事故
在这个事故中,车主反映说特斯拉刹车失灵、自动加速、碰撞后出现好几个故障码,导致他在带老婆生产的当天撞车,他非常气愤,向特斯拉讨要说法,当时还找了大V帮他转发。
但如果我们冷静下来,仔细分析,你会发现这是一个明显的人为事故。首先,从视频中我们可以看出,当时车辆行驶的环境是湿润的类似环氧地坪的地面。这种地面材质通常被用于高档的地下车库,优点是无缝无尘,但缺点就是一旦遇水,车子在上面的刹车距离将提高3倍左右,这将意味着,即使你开的很慢,也很难保证能在你期望的位置将车停下来。

我记得车主当时很气愤的群里说,“撞车的地方是妇产医院,自老婆怀孕以后,我几乎每周都要走一遍,熟的的不能再熟了,我是一名10年驾龄的老司机,我不是特黑,但这次真的是刹车失灵和自动加速,给我老婆吓到了!!!”
说真的,我非常的同情和理解他,谁在老婆生产的当天撞车能不生气呢,但如果我们想还原事情本质,就不要带着情绪去理解问题。当时,我问了他一个问题,我说正因为这条路你很熟悉了,你是不是每次的刹车点都是一样的?他的回答确认了我的猜测,是的,他没有注意到地面的情况,还和往常在同样位置去刹车,那么结合我前面提到的刹车距离翻3倍的理论,这里的事故就变成了一个大概率事件。

从监控视频中,我们可以看出,车辆想从两个柱子之间穿过去,在到达位置1时,车辆已经开始转向,但还没有开始刹车(刹车灯熄灭状态)。

当车辆行驶到位置2的时候,刹车灯亮起,但在这种地面条件下,即使车速只有车主描述的不到20码,也很难将车子安全停下,同时触发了一个最常见的车辆失控现象——推头(转向不足)。

在这起事故中,司机总共犯了4个错误:
1. 错误的判断了地面抓地力,使用和干地相同的驾驶方法;
2. 刹车点太晚,就算全力制动,同时车辆的abs系统介入,也无法使之在与障碍物碰撞前完全停下;
3. 先转向,后刹车是完全错误的驾驶行为,不管是街道还是赛道,直线刹车减速后再转向,都是最快也是最安全通过弯道的方法;
4. 在地面抓地力不足或速度太快时,同时刹车+转向将大概率引发推头失控,车辆前轮的抓地力有限,要么用于转向,要么用于刹车,一旦有限的抓地力被两方全力争抢,就将突破抓地力极限,引发车辆失控。另外,油车的发动机位于车头,非常沉重,将比中置布局的电动车更容易引发推头事故。

综上所述,其实这两起事故完全都是可以避免的,也与特斯拉车辆无关,学习正确的驾驶知识,提高自己的驾驶技巧,是保证自己和家人安全出行的最佳方式。
# 安全驾驶建议 #

实话实说,在我所教过的学员中,第一次测试,有超过一半的学员不会刹车,即无法在规定的距离内将车停下。所以,对于特斯拉这种5秒或更高加速级别的车来说,学习正确的驾驶方法,就显得更为重要。以下是我给所有车辆驾驶员的一点小建议,并不仅针对特斯拉车型,希望大家都能记在心里,这将对你未来的安全出行,起到很大的帮助。
1. 使用正确的坐姿是保证最短刹车距离的前提,很多人开车坐姿很靠后,就像坐沙发,腿伸的很直,很舒展,但在紧急情况下,你只能依靠脚腕的力量去踩刹车,而无法使用大腿的力量,这个力量差距因人而异大概是2-3倍,而反馈在刹车距离上则是10-15米的差距。所以,一定要确认你在完全踩下刹车踏板后,腿部仍呈弯曲状态,这样才是身体最大化发力的正确方式,也是获得最短刹车距离的前提;
2. 过弯前,先直线刹车减速,后转向入弯
3. 方向盘的唯一正确握姿是3点和9点
4. 遇到潮湿、沙土、雨雪等地面,一定要提前刹车,留出比干燥泊油路两倍以上的刹车距离来;
5. 原厂情况下,激烈驾驶时,要注意刹车的热衰竭现象,连续大力制动会让刹车皮和刹车油极速升温,一旦突破设计温度,将会导致刹车效果大幅下降;
6. 可适当降低轮胎压力,特斯拉出厂的3.0胎压非常高,优点是滚动阻力小,续航长,但缺点是轮胎触地面积下降,建议在不跑长途时,降低至2.6,增加舒适性的同时,更能减少刹车距离。(在维护里选择学习新压力,否则会报警)


结语
我希望中国的质检总局也能像美国的交通部一样,出具一份权威的调查报告,车辆有缺陷应发起处罚与召回令,反之则应还车企清白,让专业的技术性报告,去击倒车闹与偏见,我们才能离理性与真相越来越近。


附美国交通部特斯拉缺陷调查报告全文,点击左下角“阅读原文”,即可下载PDF格式文档
提取码:6158


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