刹车系统失灵？简析特斯拉的公开数据

[汽车之家技术] 2021上海车展上，特斯拉在没有任何一款新车和新技术推出的前提下，再次成为了车展上的焦点。回响在展馆上空的“特斯拉刹车失灵”激起千层浪，令特斯拉的安全问题再次成为公众关注的热点。女车主维权事件随着4天前的“刹车数据”公布加速发酵，用户、汽车媒体、工程师甚至是央视都聚焦在这起事件中。迫于各方压力，特斯拉向河南安阳涉事车主提供了事发当时车辆记录的数据，并且对外公布了一些关键数据点的表格截图，不过这一次声明并未平息疑问，反而引发了更大规模的讨论，刹车究竟有没有失灵？数据可靠性如何？关键数据信息缺失了吗……鉴于目前仍没有一个权威且令人信服的鉴定结果，我们就特斯拉公开的部分数据进行简单的分析，也欢迎大家在评论区讨论。

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首先特斯拉向车主提供了记录的事故发生前一分钟的完整数据，共计48页，6697条，里面应该包含了固定时间间隔记录的车速，以及制动踏板物理信号移动、制动主缸压力、ABS等与操作和安全系统相关主要零件的工作状态变化的事件信号，并且向外公布了部分数据截图。并且给出说明：“特斯拉递交的车辆发生事故前一分钟数据显示，驾驶员最后一次踩下制动踏板时，车辆时速为118.5公里每小时。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。”然而这份说明并没有明确给出结论。

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为了方便大家观看，我们根据特斯拉之前公布的数据截图重新制作了一份表格。下面我们就根据公开的数据来看一看有哪些可疑之处。
当然，我们分析的前提这份数据是真实的（至少与特斯拉给车主的数据一致）。

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●公布的数据疑点在哪？
特斯拉官方公布的数据，记录了当天从18点14分22秒36到18点14分27秒67这5秒多的时间内，这台Model 3从开始踩下刹车踏板到发生碰撞的数据记录。关于这些数据的分析网上众说纷纭，其中微博博主@大众风volkswind 做了较为详实，且我们认为也是相对专业且客观的分析。
【刹车系统失灵？简析特斯拉的公开数据】

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【博主@大众风volkswind制作的数据表格】
作为一位有过在博世标定8款车型ESP系统经验的工程师，显然对于特斯拉装备的这套来自博世iBooster电动助力刹车系统再熟不过。他首先对于上述数据进行了简单的运算分析。
首先从公布的数据来看，在这5秒钟的时间内，车速由开始踩下踏板的118km/h降至了发生碰撞的48.5km/h 。同时制动主缸压力从0一直升至了130Bar 。从拟合的曲线来看，基本是一条光滑的曲线，比较符合规律；与此同时，由于数据仅记录了6条速度数据（间隔大约1秒），因此博主通过插值计算出了在这些速度区间内的平均加速度，分别是-0.68m/s²、-1.77m/s²、-4.66m/s²、-5.44m/s²以及-6.94m/s² 。另外还可以注意到的信息点是，在25″97前ABS开始介入，而当时对应的加速度在-5.44m/s²到-6.94m/s²之间。
首先如果刹车系统没有任何助力，那么达到130Bar的主缸压力需要驾驶员提供上百公斤的力，这已经是专业赛车手的水平；其次依据我们之前的测试经验，加速度超过-4.5m/s²，可以认定为较为急促的刹车，但是如果在条件良好的路面上将刹车踏板踩到底，那么通常加速度应该达到-10m/s²以上，根据表格推算出来的ABS启动时的加速度远没有达到这个数值。
通过计算分析，得出了以下推论：
一、车辆刹车系统没有失灵，首先车辆速度不断降低，说明刹车能够提供制动力；其次鉴于已经记录到ABS防抱死系统启动，这说明刹车系统能够提供达到最大制动水平（即轮胎开始抱死产生滑动）的压力；
二、有AEB系统启动的记录，由于AEB系统是层级高、需求多的电子系统，它能够启动的必要条件是车辆的ESP电子稳定系统以及iBooster电助力系统都能够正常工作，才能够通过电信号来控制刹车。但反之如果AEB系统失效，并不意味着ESP和iBooster也同时失效；

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【AEB的正常启动需要ABS和电动助力刹车系统正常工作】
三、通过模拟出来的速度曲线和主缸压力曲线来看，可能是由于驾驶员在初始阶段并没有大力踩下刹车踏板，这会导致刹车距离延长；
四、根据计算得出车辆刹车的加速度最大仅为-5m/s²到-7m/s²之间，这与车辆在正常附着力条件的路面上的数据（通常为-10m/s²甚至更高）出入较大，但是在这样的加速度条件下就触发了ABS系统，这代表了已经到达了制动极限。这有可能是路面上有遗撒的沙土、积水或者其他杂物，或者轮胎产生磨损，没有提供足够的抓地力。

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【汽车之家测试的Model 3刹车成绩：加速度大于-1g】
为此我们查阅了当天安阳的天气情况，基本可以排除降雨或者降雪导致的路面湿滑，但至于是否有其他问题导致附着力降低，由于事故现场无法复现，我们也无法做出结论。

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与此同时，他也提出了以下疑点：
一、iBooster是否提供了足够的助力？由于特斯拉公开的数据中并没有显示刹车踏板行程以及iBooster的工作状态，因此无法判断是否是因为iBooster提供的助力不够导致了开始没有提供足够的加速度；
二、为何AEB系统先于FCW（前碰撞预警）启动？按照正常的逻辑来看，车辆一般先要启动FCW预警，而AEB是到万不得已才会启动的最后一道防线。依据我们之前对于特斯拉车型进行的AEB测试来看，FCW功能要早于AEB超过1秒钟启动，而这两项功能在特斯拉公开的数据中先后在1%秒的时间内被触发，但是先后顺序也与常识不符；
【汽车之家针对Model Y进行的主动紧急制动测试】
三、由于特斯拉还具备能量回收系统，但是系统并没有记录能量回收系统的工作状态；电驱系统与车辆的刹车系统的协调运转在极端工况下是否会出现特殊的标定？这一点我们之前的视频也提出过猜想：
更多精彩视频，尽在汽车之家视频频道

我们已经在第一时间与博主取得联系，并且将会在4月27日一起连线直播，通过他的专业角度对此次事件以及关于车辆刹车系统专业知识进行分享，我们将通过汽车之家在线播放平台，以及在汽车之家快手、官方微博以及微信视频号同步直播，敬请关注。
●iBooster电传刹车有何不同？
在目前网上众多的分析版本中，特斯拉采用的iBooster电动助力刹车系统被反复提及，那么在这里再为大家普及一下iBooster的相关知识。作为一款纯电动汽车，特斯拉采用了来自博世的iBooster电动助力刹车系统，这套系统由电传动机构代替了传统的真空助力器，由电机协助驾驶员的右脚，来推动制动主缸来提供推动刹车卡钳的动力。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。

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首先作为车内安全性等级最高的零部件之一（ASIL D级），刹车系统拥有极高的可靠性。其次在博世提供的iBooster资料中，提到了这套系统提供了两道在极端情况下的安全失效模式，在第一种模式中考虑到了两种极端情况：一种是车载电源系统故障不能满负载运行，此时iBooster将以节能模式运行；另一种是iBooster本身出现了故障，这时候车辆的电子稳定系统将接替刹车系统发挥作用，也就是说iBooster与ESP系统互为备份，这两种情况下车辆仍能够提供-0.4g的加速度（大约为普通车型全力刹车力度的40%），但前提是驾驶员大力踩下刹车踏板（至少200牛，约合20千克，大约一个6岁儿童的重量）。鉴于之前分析的最大加速度达到了-0.7g，所以上述情况并没有出现。
第二种模式为最极端的情况，即ibooster系统下电，这时驾驶员踩下刹车踏板，iBooster将不会提供助力，但是仍然能够通过踩下刹车踏板来推动制动主缸来对车辆四轮产生制动力。这时可能就会产生“刹车变硬”的问题。
●刹车真的坏了该怎么办？
假如刹车系统完全失效，车辆还有一套备份的刹车系统——电子手刹。通过长按电子手刹按键，车辆能够通过启动ABS系统对车辆进行制动直至刹停。
>>点击此处了解如何通过电子手刹紧急制动《紧急时直接用电子手刹不为人知的作用》<<
在特斯拉的车主手册中，也说明了在紧急情况下通过电子手刹进行刹车的操作方法：长按方向盘后方换挡杆的末端，车辆即可紧急刹车。当然就这场事故来看，使用驻车制动器并不会避免事故的发生。

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●国家标准“黑匣子”将成为标配
此次事件鉴定结果难产的原因，一方面是国内目前缺乏专业权威的第三方机构对数据进行分析，另一方面则是由于事故车辆的数据完全都由特斯拉提供，相当于自己即是考生，又是裁判。假如对数据进行了篡改，那么基于这些数据产生的分析结果显然将会脱离真像。
好在这样的情况未来将会扭转。在2022年1月1日，《汽车事件数据记录系统》国家强制性标准即将实施，届时将会为新车配备类似于飞机黑匣子的系统，通过EDR装置可以完整记录车辆在事故发生前、发生时以及发生后一段时间内主要系统的工作状态。这样一来，类似特斯拉这样的事故原因调查就会简单得多。
就在昨天深夜，特斯拉车顶维权当事人@淡水里的珊瑚在微博公开发声，质疑特斯拉22号给到的数据并非车辆的原始数据。相关新闻链接：特斯拉维权当事人：我认为不是原始数据，使得问题更加扑朔迷离。
●总结：
正如之前博主@大众风volkswind提到的，如果特斯拉给到的数据全面且完整，包括测量加速度、刹车踏板行程以及iBooster工作状态，至少可以验证是否真的存在刹车失灵的情况，我们期待权威的鉴定结果能够尽快出炉。同时我们也不希望这次事件再一次陷入罗生门，在汽车电气化、智能化的大背景下，我们有理由对类似的问题给出足够的重视，因为发生在特斯拉身上的问题，很有可能会在装备类似系统的其他电动车上复现。同时也希望特斯拉作为世界电动车市场的头部企业，能够履行企业责任，给消费者们一个真正有说服力，全面、详实的报告，如果大家对于此次事件有什么疑问或者看法，欢迎在评论区分享，我们将挑选有代表性的问题和观点在直播中与专家一起探讨。（文汽车之家王兴宇）