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 Model3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 ： 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 X、Model 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。


关于特斯拉Model3 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

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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
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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！！！”


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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。

• 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。

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