汽车制动系统的组成图

【E说就懂】近期，一则广州潮州特斯拉“失控”狂飙，致2死3伤的监控视频刷爆了整个网络，而从中关于特斯拉制动失灵的问题成为了热议的话题。

其实，近些时段关于特斯拉制动失灵的新闻屡见不鲜，而最终的判定往往也云里雾里，并引发了一系列的猜想。不过，关于特斯拉制动系统的事，那我们就必须要提到iBooster这套机构，而这套机构也关乎到了像特斯拉这样的纯电动车在制动方面是否安全可靠的重心。不过这里要提一句，这套系统在以往传统的燃油车是不太常见的，那么，这套系统的作用究竟是什么？并且纯电动车与内燃机车在制动系统方面又有着怎样的不同？本期E说就懂，就来聊一下。

关于我们常见的燃油车，在表面上感觉只要踩下制动踏板，再通过制动卡钳与刹车盘的接触，就能轻松地将车辆减速或者刹停，看上去一切都那么简单。其实在这个背后，是有一套设计严谨且复杂的系统来完成整个制动动作的。因为一辆车的车身重量轻则1吨，重则2吨或者更高，单凭脚踩就能刹住几乎是不可能的。所以这里就需要一个能将您的力量放大的设备，而在内燃机车里，这个设备就叫做真空助力泵。

按照一般内燃机车制动系统的结构，是由制动踏板、制动总泵、制动分泵、真空助力泵、制动油管、刹车盘片、手刹制动、ABS系统等组成。其中，制动踏板连着真空助力泵，利用发动机工作时吸入空气这一原理，造成助力器的一侧真空，相对于另一侧正常空气压力产生压力差，在利用这压力差来加强制动推力。

汽车制动原理示意

一般在工作的状态下，推杆回位弹簧使得制动踏板处于初始位置，此时真空管与真空助力器连接位置的单向阀处于打开的状态，在助力器内部，隔膜将其分为真空气室和应用气室，这两个气室相互间可连通，在大多数时间里二者都与外界隔绝，通过有两个阀门装置可以实现气室与大气相连。

好了，说到这不知您发现区别没有，内燃机车的真空助力泵是由发动机吸气来加持工作的，但纯电动车没有了发动机，也就不存在吸气的现象，那在制动方面该如何“做功”呢？

对于纯电动车型来说， 由于没有发动机作为真空源，单靠人力施加的踏板力是无法满足制动需求,所以需要对真空助力系统进行改造。目前来说，早期大多数纯电动车均采用电动真空泵作为真空源，而对于此类车型, 电动真空泵提供的的真空度大小直接影响着整车的制动性能。

那么，纯电动车制动的工作原理是什么呢？

首先，纯电动车在一般的工作状态下，电动真空泵与真空助力器之间连接有真空储气罐，而电动真空泵控制模块集成在整车EVCU中,通过真空度传感器检测的真空度信号控制电动真空泵的启停。

当车辆启动后, 真空度传感器监测真空助力器外侧管路中的真空度,若真空度低于设定的下限值时,电动真空泵启动;达到设定的真空度上限值时,真空泵停止工作。车辆行驶过程中,驾驶员实施制动踩下制动踏板后,由于真空助力器的膜片压缩真空室,使助力系统的容积变小,根据理想气体定律,助力器及储气罐的压强变大,即真空度下降,当真空度低于电动真空泵开启的下限值时,电动真空泵启动为整车的真空助力系统提供真空。

不过，真空助力泵虽然有着简单可靠的好处，但是它却也有着一些躲不开的“缺点”。

首先，对于燃油车来说，真空助力泵需要发动机提供动力，因此会拉高油耗，变得更为费油，提高了出行成本。而在纯电动车中，传统真空助力器只能实现有限的能量回收，无法满足电动车对于能量回收的需求。要知道，能量回收功能对于纯电动车来说是非常重要的功能。

我们知道，传统的燃油车在城市低速行驶的时候，油耗会增加不少，而在高速路上行驶时，油耗则却会降下来许多。而电动车却恰恰相反，在城市里边的续航要比在高速路上行驶的更长。这其原因不仅是驱动电机在高速运转的时候效率下降，更多的原因是在于能量回收功能。

这两张图分别是纯电动车和内燃机车的发动机工作效率图，虽然电机和内燃机效率MAP的外轮廓（外特性）不一样，但效率变化的趋势却差不多，都是低转速低扭矩效率低，中间偏高输出的位置效率更高。

所以说，如果没有能量回收功能在电动车走走停停中“吸取”能力为电池补电，那么纯电动车在低速行驶是和内燃机车一样高能耗的，油车可见能量回收功能的重要性，但就恰巧这个功能，却是真空助力泵无法实现的，因为它很难与电机反拖实现的能量回收系统无缝匹配。这就是很多人抱怨的收油后电机再生制动力太强，与刹车踏板产生的制动力完全没有配合。

那么除了真空泵助力，还有什么方法来助力制动呢？这里就要提一下iBooster。

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。在刹车时，iBooster中的传感器会将刹车踏板的行程信号传递给控制单元，控制单元进而计算出电机输出的扭矩，齿轮将扭矩转化为刹车主缸的刹车力，主缸控制四个车轮的制动油路，最终控制刹车卡钳进行制动。而相比真空助力泵，iBooster的电子化程度更高，这给了主机厂很大的发挥空间。首先，主机厂可以在后期很方便的改变iBooster的刹车性能曲线，实现不同的踏板感受，甚至可以根据驾驶模式的不同提供各种的刹车脚感。

博世第二代iBooster

另外，iBooster会与ESP hev系统协同工作，二者解耦可以实现接近百分之百的动能回收。所以在新能源车中，动能回收利用电机拖拽回收能量，iBooster通过监测驾驶者踩下的制动踏板行程和踏板力，计算得出驾驶者希望得到的减速度，系统此时优先使用电机拖拽进行制动，如果不够再启动液压制动进行补偿，这样就实现了最大限度的制动能量回收。

还有就是，iBooster系统支持主动建压，无需驾驶员踩下刹车踏板即可实现制动，而且系统就可以通过电机给予精确、合适的制动力。同时，相比ESP系统，iBooster的制动速度快3倍，而且可以120毫秒内达到最高的制动压力。这些特性让iBooster可以更好地融入到自动驾驶系统中。

所以，上面我们提到的特斯拉事故，是否就是因为iBooster出现某种故障造成的呢？且不说这件事情究竟是不是iBooster所造成，但我们可以稍加分析一下。

首先，iBooster因为采用的是电信号与电机来控制助力制动，所以这套系统能够提前为助力系统建压，在紧急制动时能最快达到最强的减速度。但是在特斯拉，因为动能回收功能被赋予了特殊的含义。

特斯拉的车型在人们的认知中，最主要的就是续航方面的稳健与扎实，而特斯拉在追求高能减耗的道路上越来越大胆，因此就推出了一个单踏板模式，即仅依靠一个加速踏板完成车辆的加速和制动操作。当然，单踏板模式也不是指油门刹车都在一个踏板上，它实际上还是有两个踏板，一个油门，一个刹车。开启单踏板模式后，加油时，车子跑起来跑得很快，但是油门一丢掉，立马能够感觉到车子降速降得非常快。

而在此之后，特斯拉又取消了弱挡位的能量回收级别，只保留了强动能回收模式。而就是因为强动能回收的设定，所以前段的刹车力是通过驱动电机反拖实现的，之后刹车力度不够了，机械刹车和电子刹车助力才会介入。所以说，只要动能回收系统故障，车辆的制动系统就会被影响。

早在之前，美国博士Ronald A.Belt对特斯拉的一起突然加速事件进行独立调查，并公布了一份长达66页的调查报告。在此之前，他2010年参加过家喻户晓的针对丰田汽车突然加速问题的调查。经过检验失速的特斯拉Model 3，他的分析是，车辆突然加速的原因在于制动系统及其与能量回收系统的相互作用。换句话说，是系统发生冲突。

这里所谓的相互作用，笔者猜测指的是当动能回收功能受限，比如车辆的电池处于满电状态，此时的动能回收的制动效果就会下降，因此整个车的制动效果也会衰减，所以想要完全刹车，就需要驾驶员用力踩下制动踏板才行。

当车辆满电状态，此时特斯拉车型就会显示：能量回收制动功能暂时受限，减速性能下降，必要时使用制动踏板。

不过，这种现象一般会出现的轻踩制动上，而导致特斯拉车型发生“系统冲突”的根本原因，或许是以动能回收系统控制的压力安全阀这个原因：

那就是强动能回收模式。

一般来说，当我们踩下制动的时候，刹车油要经过低压油壶之后，再流向动能回收系统控制的压力安全阀，此时动能回收系统才会进行减速。而随着制动回路里的油压下降、制动踏板的脚感就会变软，因此iBooster需要降低电子助力的强度来让踏板脚感变硬一些，以保持一致的刹车脚感。

那么问题来了；

当车辆驶入湿滑路面时，iBooster会误认为此时车辆在能量回收，所以安全阀打不开，刹车油都留在低压油壶里导致无法给刹车主缸提供足够多的压力，并且iBooster不会产生任何助力。因此制动踏板变硬，踩不下去，导致刹车距离变长，而这也是为什么那么车主感觉踩下制动没有效果的原因。

可笔者又发现，在博世对iBooster系统的设置中，设计了一套安全冗余，就是制动踏板信号可以在紧急状况下不经由整车控制器进行分析判断，而是直接传递给iBooster控制器，确保刹车系统的稳定可靠。

但是，特斯拉这套iBooster系统是一套为自身定制的系统，也就是说它是一个经过特斯拉“魔改”的一套系统。所以说，iBooster系统是否工作，是都要经过特斯拉的“判断”的。

另外，在车辆的制动过程中，EPS也就是车身稳定系统也会在某些状态下参与其中，比如：

1.当车辆制动时轮胎即将锁死时，ESP会在一秒内第一次施加“机械制动”进行制动，使车辆完全制动时方向盘仍能控制车辆行驶方向；

2.驱动轮打滑时，ESP的电控单元对打滑的驱动轮进行制动，防止打滑，保证动力输出合适；

3.当车辆紧急避让时，涉及制动电子稳定系统。左转时，增加左侧制动力，加强旋转。向右转弯时，加大右制动力，加强旋转；

4.当车辆有甩尾趋势时，ESP会制动车轮的另一侧以削弱旋转。从而帮助车辆跟随驾驶员的转向意图。

而由于当纯电动车经过某些弯道的时候，如果仅依靠动能回收减速的话，会导致转向力度不足，此时需要驾驶员踩下制动踏板来进行最终的减速。但如果整套系统发生错误，系统就会认为并不是驾驶员踩下的刹车踏板，而是动能回收系统提供了很强的制动力的话，ESP为了维持车身姿态平衡，就会向驱动电机提出加速的需求来补偿和动能回收相反的动力，所以就会发生踩下制动踏板而突然加速的情况。

所以综合看来，此次特斯拉导致的制动失灵事故，或多或少都是因为特斯拉“定制”制动系统的故障，而最终导致车辆突然加速的情况，不过这一切还只是笔者的猜测，而最终的原因还是需要看调查之后给出的最终答案。

写在最后：

笔者一直以来都十分强调，纯电动车的整体架构与我们传统的内燃机车市不同的概念，这自然也凸显在车辆的操控上，比如电动车的大马力输出等，所以对于纯电动车的驾驶，一定要拿出十二分专注，才能保证我们的安全驾驶。当然，对于像特斯拉这样的全球顶尖电动汽车制造商，在车辆的操控安全方面，自然要拿出百分之百的用心，更不该发生这种危机车主安全的技术事故。虽然现在整个事故的调查还没有最终结果，但还是希望将来不会再发生同类的事故了，毕竟安全才是生命至上的基台。

让子弹再飞一会，答案或许即将来临。

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