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自打特斯拉Model 3频频发生事故 剧情中的一幕似乎走进了现实

2021年05月06日 08:26:18
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来源:爱卡汽车

为了给电影营造紧张气氛,飙车剧情经常会加入刹车失灵片段,主角凭借过人的智慧和车技成功化险为夷,而如今电影中的一幕,却被特斯拉Model 3带入到了现实。

更多失控事件在网上曝光后,人们意识到这似乎不是偶然事件,不论当事人还是网友都将矛头指向Model 3刹车失灵。按照常理,汽车厂商选择刹车系统供应商慎之又慎,而刹车系统设又计极为完善,想让刹车完全失灵几乎是不可能的事,可Model 3偏偏失控频发,问题是出在刹车上还是另有原因,外界有很多种说法。

从燃油车、混合动力到纯电动车,刹车系统也在不断进化。刹车由纯机械结构,逐渐向电气化迈进,也就在刹车系统电气化接近于最高水平时,用户却不断反馈刹车失灵,难道是刹车系统技术升级过于激进?现在没法给出结论,不过当你看完刹车系统的进化历程,相信会重新认识刹车,也会对刹车失灵有更多理性的看法。

燃油车上最常见的就是真空助力,它是利用空气正压与负压之间的压差来助力。真空得以实现,得益于汽油发动机进气道处于负压状态,工程师特意设计了一个真空助力泵,利用进气道负压将助力泵中的空气抽走,使真空泵处于负压状态。

当我们踩下刹车踏板那一刻,其实先打开了真空泵大气开关,外界空气(大气压力)进入真空泵背面腔体(靠近驾驶员一侧),真空泵正面腔体仍然处于负压,正压侧往负压侧运动,就变成了刹车助力,因此我们的脚才能用一个很小的力去踩下原本十分沉重的踏板。

汽油车的真空助力刹车很可靠,可万一发动机熄火,没有真空源怎么办?这是一个好问题,熄火后助力泵仍处于真空状态,只要果断踩刹车,助力不会马上消失踏板也不会很沉,但一直轻踩刹车踏板点刹,助力会越来越小直到完全消失。

纯机械结构的刹车很难坏,但传递油压的刹车管路漏油怎么办?这个问题工程师也考虑到了,法规要求刹车必须采用双管路设计,汽车厂商为了让刹车时车身可控,通常采用对角线分配油压,意思就是左前轮与右后轮一组油路,右前轮与左后一组油路,除非两个油路全漏油,否则刹车也不可能完全失灵。

汽车不只有一种刹车力?为何说多种刹车力并存,事实上汽车最少有两个刹车力,燃油车的刹车力分别来自刹车系统和动力总成,动力总成其实就是指发动机运转阻力。

这又解释了另一个问题,开手动挡踩刹车时要不要一起踩离合?答案是否定的,刹车过程踩离合等于舍弃发动机的运转阻力,会使刹车距离更长。

整备质量4吨以下的燃油车,几乎都采用真空助力刹车,乘用车年产量多达数千万,但从未像今天这样在一款车上大量出现刹车故障。刹车升级过程中,是否太过于激进,因而牺牲了可靠性?看完电控刹车系统介绍,心里就有底了。

平凡却可靠的真空助力刹车

当燃油车过渡到混合动力时,动力系统不仅多了电机驱动,而且也多了电机再生刹车力矩,这就在燃油车2个刹车力基础上又加了1个额外的刹车力。

机械结构真空助力没法跟电机再生刹车力矩分离,比如混合动力刹车减速时,车身惯性力推着电机发电,但因为驾驶员踩了刹车踏板,所以刹车力会同时消耗一部分动能,导致再生刹车力矩能量回收比例降低,也就是电机发电量减少。

电机再生刹车力矩比较独特,车辆减速接近于刹停前,再生刹车力矩骤降,而纯机械结构真空助力刹车系统不能自动补偿电机刹车力矩缺失部分,使刹车力不够线性,影响刹车脚感。也就说,传统机械结构刹车,不仅会降低混合动力的整体效率,还会影响驾驶体验。

汽车智能化程度越来越高,自动刹车(AEB)和高级辅助驾驶系统(ADAS),要求刹车系统能绕过驾驶员独立控制刹车。机械真空助力刹车,要满足上述要求比较麻烦,举个例子,电动车没有发动机也就没有真空源,混合动力发动机又经常熄火,因此需要额外配备电动真空泵,即便配备了电动真空泵,还需要一个执行电机控制刹车踏板。

基于上述问题,刹车系统也要向电气化靠拢,于是博世推出了iBooster(线控刹车系统)。线控刹车系统实际上就是通过电机给主缸施加压力,但它不同于以往的液压助力刹车系统,将高压刹车油储存在蓄压器中。

驾驶员踩刹车踏板,刹车输入力分为人力(脚)与电机助力两部分。全力踩下刹车踏板,系统可以在120ms内建立最大刹车力,大幅缩短刹车距离,由于线控刹车系统可以调节电机的助力大小,因此能够调节刹车踏板脚感。

线控刹车系统的电机抛锚后,ESP可以继续给主缸加压,如果ESP先停摆,刹车系统的电机又可以给主缸加压。当ESP和电控液压助力全部失效,也不至于造成刹车失灵,因为这套刹车系统采用耦合结构(刹车踏板与主缸刚性连接),只要用力踩刹车还是能给四个车轮刹车,大力出奇迹!

这里又解锁一个新概念,ESP可以单独建立油压!但前面提过,传统刹车系统不能与电机刹车力矩协调,而线控刹车系统仍然是耦合结构,只要驾驶员持续踩下刹车踏板,刹车力并不会改变,那么这套系统是如何自动调节刹车力的呢?

博世专门设计了一个ESP hev,它的不同之处在于,ESP单元额外多了一个低压蓄能器,再生也就是电机发电时,驾驶员踩下刹车踏板,主缸建立油压没有施加给轮胎上的分泵,而是临时储存到ESP低压蓄能器内,踩下刹车踏板后实际上没有给轮胎施加刹车力。

线控刹车系统能精确快速(120ms)建立主缸油压,所以电机再生刹车力矩突然降低时,它也能迅速补偿刹车力缺失部分,使刹车踏板脚感保持恒定(普通混合动力刹停时会有减速度不均的问题)。

刹车系统进入电控时代

特斯拉Model 3就采用了博世的iBooster刹车系统,官方公布的数据中最大争议便是0.6g刹车减速度以及踩了40次刹车。

理想环境下,Model 3刹车最大减速度可达1.297g,而这起事件中的Model 3刹车减速度只有0.6g,这能否说明Model 3刹车失灵?

ESP给轮胎施加多大刹车力,取决于轮胎滑移率,路模摩擦力小的时候为了不让轮胎抱死,只有减少刹车力,在附着力比低的路面,刹车减速度低是正常且安全的。

0.6g的减速度并不能证明刹车失灵,而踩了40次刹车是外界将特斯拉公布的数据中40个刹车信号点理解为刹车次数。这些数据又能证明Model 3的清白吗?答案同样是否定的。

没有刹车踏板行程数据,没法判断分析驾驶员是否全力踩刹车,或者驾驶员全力踩刹车,系统却处在再生模式,iBooster的主缸油压被释放到ESP 低压蓄能器,为电机预留了一部分刹车力矩,但电机并没有达到正常的再生刹车力矩。

ESP标定比较复杂,为了让刹车过程中车身相对稳定,ABS会倾向于前轮略微抱死,而维权女车主所购买的Model 3是后驱版,假设刹车时后轮电机没有及时稳定提供再生刹车力矩,是否会导致前轮滑移率过大,ESP反过来减少刹车力?

Model 3刚刚上市后,《消费者报告》因实测刹车距离达到46.3米(97-0km/h),将它列入不推荐范围。特斯拉随后对Model 3进行OTA升级,《消费者报告》再次测试Model 3刹车,刹车距离居然缩短至39.6米((97-0km/h))。尽管这事被人津津乐道,但这个行为逻辑上又说不过去,既然能做到这样的刹车性能,为什么新车发售时不早点做?

根据车主的反馈,Model 3刹车踏板时而重时而轻,客观上刹车没有失灵只是刹车助力变了,但主观上刹车踏板力度不一就是失灵状态。Model 3失控事件,核心问题是这款车刹车性能不稳定是否属于设计缺陷,而这项缺却又是否因为特斯拉不负责修改刹车系统软件所致?当然,在正式调查报告出来之前,这些都是假设。

编辑总结:Model 3失控或者说刹车失灵,官方一直没有给出详细的调查报告将事情说清楚,如果是驾驶员操作问题,那也应该拿出一个改进方案避免此类事件重复出现,如果是技术问题,官方应立即召回升级。特斯拉一直在回避,甚至迫于外界压力公布的数据也有意无意的筛选掉某些信息,现在最让人担忧的是,假设Model 3失控是因早期OTA升级采取了非常激进的策略所致,而如今发现问题后,特斯拉不打算召回对硬件升级,而是在下一次OTA升级中悄悄的修改软件,这样关于Model 3失控的证据就都消失了。

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