特斯拉刹车失灵分析

点击关注，文章末尾有福利

上海车展上，特拉斯彻d火了。上海车展首日上午11时30分左右，在上海车展特斯拉展台处，一位维权者身穿印有“刹车失灵”的 T 恤，站在车顶高呼：“特斯拉刹车失灵”，引起现场围观。

据悉现场参与维权的车主共有5位。有目击者表示，女车主的行为持续了约5分钟，随后就被一群现场的工作人员制止“两三个人拖着她，开始她还反抗，后来直接被抬走了”，特斯拉展台被迫关闭。

随着国内特斯拉汽车销量大涨，购买特斯拉的车主越来越多。显然可以预见到出现事故的频率也会越来越多。

本来这种正常的现象，随着媒体对特斯拉事故的曝光越来越多，一大群人开始惊呼特斯拉不安全。我本来很好奇想了解一下特斯拉故障的一些情况以及设计缺陷，结果翻来翻去看到的绝大多数都是一些胡扯的分析。

作为一个机电类工科毕业的我，自然会看不惯那些违反科学违反道德的无脑黑，这简直就是侮辱机电工科人的智商。

所以想来想去还是写一篇关于特斯拉刹车系统的分析文章，来科学客观的分析特斯拉的刹车系统安全性，以及出现那些事故的原因分析。当然也欢迎各路水军前来开黑，好让我知道要拉黑屏蔽谁。

首先，特斯拉的刹车系统相关资料不难查到，用的是博世公司的iBooster制动系统。

iBooster是博世推出的一款线控制动产品，目前已经发展了两代。所谓线控便是电子控制而非机械控制，它在汽车制动系统中的位置等价取代了真空助力器。

看iBooster的结构图（图为一代），再与真空助力器对比一下，输入和输出部分和传统真空助力器相同，输入推杆连接到刹车踏板，制动主缸连接到刹车卡钳。

iBooster通过传感器监控刹车踏板动作，在电控单元中算出需要的助力大小，利用电机给出助力。产生和真空助力器相同的功能。

iBooster使用电机作为助力源，因而刹车踏板力和实际刹车力是解耦的，可以是不相关的。驾驶员踩下刹车，电控系统判断这部分刹车需求完全可以由能量回收系统满足，iBooster的助力电机就不会向制动主缸加压，反而给刹车踏板一个反馈力，保证驾驶员感受符合实际。同时也让动能100%被回收。

如图，正常液压制动过程中，我们踩踏板的力加上助力装置的助力（图中翻译有误，F支撑力原文为Fboost，应为助力）等于制动主缸的液压力和回位弹簧的弹簧力。而在动能回收制动的情况下，不需要液压制动的参与，减小助力，便可以达成新的平衡，此时踏板力是不变的，也就是我们的刹车脚感不变，与此时的制动强度相符。

而且，因为解耦，iBooster可以通过软件调整助力性能曲线从而实现踏板感的可调，可以变得很硬很敏感，适用于运动模式，也可以变得更加柔软，舒适减轻脚部疲劳。

进一步还可以优化制动力分配，记得当初Model 3通过OTA大幅缩短了刹车距离吗？就是因为用了iBooster。

同时，iBooster还是实现自动驾驶的组件之一。我们知道，自动驾驶及驾驶辅助需要做到车辆主动减速，纯机械的真空助力器无法在驾驶员不参与的情况下制动车辆。而ESP的制动又太过于粗糙，可能有小伙伴有经验，被AEB系统粗暴的刹车吓到过。

而iBooster系统则可以实现主动建压，在紧急情况下，iBooster系统可以在120ms内建立全制动压力，获取制动力的速度比ESP快三倍，并且可以通过电子控制系统进行精细调节，有助于缩短制动距离，在进行ACC巡航时，iBooster的制动也更加舒适。

这是更小更轻更强的二代iBooster：

安全方面，iBooster也没有忽略，因为实际上刹车踏板与制动主缸之间仍然是有着机械连接的，这意味着，即使iBooster完全失效，驾驶员也可以通过大力踩刹车来获得制动效果。和以前没有助力的刹车一样，大力出奇迹。

而如果只是车辆亏电，iBooster可以工作在节能模式，而如果iBooster发生故障，ESP系统会接管并提供制动助力。这种情况下，驾驶员的200N踏板力可以转化为0.4g的车辆减速度。

除了特斯拉在用iBooster，其他如荣威，本田、领克、蔚来、通用、大众、福特等品牌都有车型应用了iBooster。不仅仅是电动车，混动，48V轻混甚至燃油车也因为其优秀的性能而在使用iBooster。

其次，我们再来说总体上讲一下特斯拉的整套刹车系统和逻辑

大体的刹车系统结构如下图

1.第一个闭环系统是刹车踏板与iBooster制动系统之间形成的。因为踏板行程监测位于iBooster系统内，当iBooster系统检测到刹车踏板踩进的时候，对应执行相应助力，并驱动ABS系统执行制动。

2.第二个闭环系统是MCU和iBooster之间，主要用于自动驾驶相关的刹车辅助（自动紧急刹车和减速制动）。

3.第三个是开路系统，就是刹车踏板和MCU可能会同时作用于iBooster执行制动操作。这时候会按照人为控制优先原则执行。

4.能量回收是通过MCU给到iBooster的，跟刹车踏板没有关系。

那么从这套系统本身（不考虑其他系统影响），安全性是能够保障的：

1是安装螺栓，2是踏板行程传感器，3是油壶（储油罐），4是制动主缸（给车轮上制动器刹车提供压力的），5是电机和控制器，6是输入杆

根据相关资料，如果系统发生故障时：

1、如果车载电源不能满负载运行，那么iBooster 则以节能模式工作，以避免给车辆电气系统增加不必要负荷，同时防止车载电源发生故障。

2、iBooster发生故障，ESP会接管并提供制动助力。（ESP和ABS不同，ABS要有踏板输入才能起作用，ESP不用踏板输入也能起作用。）

在上述两种情况下，制动系统均可在200 N踏板力作用下，提供0.4g的减速度。

如果系统发生失效时（车载电源失效，无法提供电力）：

即断电模式下，驾驶员可以通过无制动助力的纯液压模式对所有四个车轮施加车轮制动，使车辆安全停止。（这和传统的真空助力器失效相同。）

再一个方面，使用iBooster制动系统的车辆不止有特斯拉，还有保时捷918，凯迪拉克CT6，雪佛兰的Bolt、Volt，本田CR-V，荣威Ei5，比亚迪e6，蔚来ES8等。

从而可以说明该套系统的可靠性应该是没什么问题的。

再来说一下油门和刹车信号错误的可能性

有些人会说如果特斯拉机载系统如果错误的把刹车信号当油门信号传递给控制系统，就会引发车辆加速，而且制动会无效。

首先结论是：完全不可能

再来说为什么：

虽然查了很多资料都没有完整的特斯拉电控系统的结构说明，但根据相关拆车资料和机电设计原理大体上可以清楚特斯拉的控制系统设计，原理如下图所示：

前面的资料已经说明了刹车踏板的信号采集是集成在iBooster里面的，并没有直接给到中心控制器上。所以刹车系统本来就可以绕开中心控制系统直接执行刹车操作。

油门踏板行程的传感器按原理应该直连电机驱动控制系统，或先通过中心控制系统MCU，然后再给电机驱动控制系统信号。

以上两种方式都有可能，但肯定第一种方案可能性最大。虽然上面部分都是特斯拉自己研发的，但是从结构安全考虑，油门踏板传感器直接与电机驱动控制系统连接更加合理。

那么不管怎么连法，加速信号和刹车信号不可能走的同一个通路。也就是说油门信号和刹车系统不可能同时直接送到中央处理器MCU，最起码刹车系统是可以独立的。

那么分析一下几种可能性：

• 第一种可能，刹车油门同时踩

首先iBooster是不管加速信号的，它只会负责制动与能量回收。如果收到刹车信号必定启用制动。当MCU收到iBooster的刹车信号时，必然执行刹车优先原则，停止加速驱动。

如果iBooster无法正常给MCU提供刹车信号，那么加速与制动可能处于同时工作。MCU无法给iBooster提供能量回收（电机只会在能量回收和加速其中的一种状态下工作）控制信号，同时由于人为操作优先。那么刹车系统肯定可以正常工作。

所以最坏的可能性就是一边加速一边刹车，会有非常明显的刹车系统过热现象（因为刹车是ABS系统负责，加速是驱动轴负责，同时作用于车轮上），但不会有明显的刹车痕迹。从刹车盘的温度可以判断出是否有出现此类故障。

• 第二种可能，刹车信号误判成加速信号

很多车黑都是拿这个可能性在否定特斯拉自动驾驶系统的安全性。那么从原理上来说，我们将这种错误分解为几种实际可能的结果

没踩刹车，iBooster误送刹车信号给MCU，MCU误判刹车信号变成加速信号，执行加速。

第一这种可能性概率肯定不足百万分之一（同一系统多个节点同时发生错误），第二MCU不可能接受来自iBooster系统的信号传递给电机驱动控制系统。

踩刹车，iBooster提供刹车信号给MCU，MCU误判刹车信号变成加速信号，执行加速。

这是没可能的，因为iBooster提供的信号与加速提供信号的通道是相互独立的。iBooster系统只会提供刹车信号给MCU，不可能有加速信号。所以MCU不可能只考虑发送信号的值，还要看是从哪个通道发送的数据。显然iBooster系统不可能发送加速信号，所以设计上不可能接受iBooster提供加速信号的可能。

上面方式只要踩了刹车，iBooster正常判断了信号，必定会执行刹车操作。无论MCU是否正确识别信号，首先确保了制动系统的正常工作。也就是说就算MCU解析信号出错，最坏的结果也不过是加速和刹车同时在执行，不会出现只加速不刹车的问题。

• 第三种可能，油门当刹车踩

这种可能性是比较常见的，如果喜欢关注汽车事故的，大量的相关事故视频（比如A站上有交通事故video这个up主基本天天都在更新，提供一下地址：认真你就输啦 (?ω?)ノ- ( ゜- ゜)つロ）

这个概率有多大呢？国内数据我没找到，只找到一点不一定准确的数据：

美国2015年统计其境内每年平均发生误踩油门事故16000起。日本2011年统计年均发生误踩油门事故7000起，死亡10000人。据此计算，全球误踩油门事故每天死亡可能超过300人。

如果出现油门当刹车踩的问题，特斯拉的自动紧急刹车系统会不会工作？

很抱歉，如果猛踩油门，神仙都挡不住，所以特斯拉的自动紧急刹车系统不会工作

以上是特斯拉说明书节选内容

也就是说，不管速度多少，只要油门踩大了，自动紧急制动系统肯定是不工作的。也就是不论原地起步，还是低速缓行，这时候不小心把油门当刹车踩，结果肯定跟其他车辆一样。

那么为什么自动紧急制动不去干预这种危险行为呢？

原因就是人为操作的优先级高于车辆自动操作，就是车辆本来自动制动的时候，你猛踩油门它肯定往前窜；车辆正在自动加速时候你一脚刹车，车辆肯定猛减速。

为什么这么设计？

按照交通法规规定，车辆行驶的责任是由该车辆驾驶员承担的。本着谁承担责任谁负责的基本逻辑，肯定驾驶员操作优先级高于自动操作。

另外一个原因，如果懂产品设计的应该知道路径依赖这个基本原理。自动驾驶控制逻辑是沿袭自飞机上的自动驾驶（autopilot）的。

根据国内最近发生的一些特斯拉的车辆事故，有一些结论是可以很负责任的说出来的。关于刹车系统安全性，通常第三方就可以检测出来是否发生故障。而不是像有些人说的需要特斯拉提供，所以给了特斯拉公司推脱责任的机会。

因为刹车系统是可以独立工作的，只要检查刹车踏板，iBooster系统的踏板行程传感器是否准确，iBooster系统工作是否正常，ABS系统是否正常即可。不用管MCU给了iBooster信号，反正不会给加速信号，也不会给放弃刹车信号。

最后加一点题外话：

特斯拉自动驾驶有没有可能突然猛加速？几乎没有可能性，AP有复杂的安全冗余设计限制自动加速的功率输出

特斯拉自动驾驶有没有无征兆无危险情况下猛刹车？有

特斯拉自动驾驶有没有可能在没手动启动时候自己启动？没有，只有误触没有自己启动的

特斯拉自动驾驶有没有可能没有发现障碍物并撞上去？有

特斯拉自动驾驶时有没有可能脚踩刹车无效？除非iBooster机械故障（比如弹簧卡了，踩不进去）

特斯拉自动驾驶有没有可能在闹市区（比如到处都是人、车和其他障碍物）突然猛加速？几乎不可能，这里说的几乎，差不多等于99.999999%这种级别吧，为了科学的严谨性。闹市区到处是障碍物，识别系统能全都出错？另外到了这个拥挤程度，识别系统连车道线都识别不出来，根本启动不了自动驾驶。

另外科普一下，千万不要把电影电视剧当作学习汽车知识的来源。无论哪国的电影电视剧，车辆发生故障也好，发生事故也好，激烈驾驶也好，能否符合科学的可能连1%都没有。文艺作品里的车辆事故，符合的是剧本要求，不是科学原理。

加入知识星球，快速获取文档

知识星球用于资料收集和话题讨论，如有感兴趣的话题和需要的资料，可以@管理员，尽力帮忙整理和交流，现在累计上传400+分文档。

    1、为何有的车频频自燃，而有的却卖出43万辆无一出事？？？

    2、新能源汽车时代的头等大事——电池的回收处理

    3、充电系统干货——充电速度由谁决定？？？

    4、为什么丰田玩不好直喷，大众玩不好混动？

    5、普降暴雨！没上涉水险也有走保险？

    6、央视对新能源汽车的灵魂三问

    7、ESP是什么？到底有多重要？

    8、保时捷纯电动汽车高清视频

    9、电动汽车能不能跑长途？

    10、电动汽车保养注意事项

    11、你所不知道的特斯拉

    12、特斯拉电动汽车

    13、燃料电池汽车

更多内容查看本公众号历史消息

免责声明：此讯息系转载自互联网其它媒体，我们登载此文出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其描述，其原创性以及文中陈述文字和内容未经证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，文章内容仅供参考！如果您不希望我们转载您的作品，请和我们联系处理，谢谢！

扫码关注公众号，回复“资料”即可领取。