刹车失灵?工程师说：可劲儿的踩刹车!!

2022-12-26 21:02:06

特斯拉

让人又爱又恨

有人爱它的科技感与动力性能强大

也有人恨它品控糟心质量堪忧

而将特斯拉推向风口浪尖的

则是不断被爆出来的各种“门”事件

追尾门刹车门加速门

今日工程师为你讲解

特斯拉背后的

“ 线控刹车 ”

Author / 不会开车的CC

Pic / 来源于网络

前段时间有关特斯拉的话题在网上闹的沸沸扬扬。

“刹车失灵”的标签出现在各种微博，公众号，b站视频里，我大概看了一些，有些内容实在“不忍直视”，真的很误导一些车友对这个系统的认知。

再加上之前写ABS/ESP系统的时候也提到过线控刹车，但还没时间整理出来，今天决定捋一捋，让大家更明白这项技术。

关于特斯拉的车究竟有没有真正的安全质量问题，并不在这篇文章里做讨论，说实话，这个也不是几个公众号博主或UP主就能下结论的。

我只想分享一下我对这个系统的了解，拿网上能查到的视频图片做参考，用尽量直白的语言聊聊这个有些技术含量的系统，而文章最后也会说一说我对这个事件的看法。

要聊线控刹车，就不得不先提一下传统刹车。

绝大多数的传统刹车系统都是有真空助力器的（Vacuum Booster)，这个真空助力器利用真空和大气压之间的压力差作为基础，帮助驾驶员在踩制动踏板时助力。

而这里的”真空”在多数情况下都是利用发动机提供的，只要发动机在运转，就可以不断的提供“真空”。

最简单的一个测试就是，车辆静止，发动机运转时，踩刹车，记住这个刹车脚感。然后发动机熄火，再踩一脚，两脚，三脚，注意感受脚感的变化。可能到第三脚的时候踏板就会变很“硬”，非常难踩下。

假设这时候车子在运行，理论上也会出现类似情况，比如真空管泄漏，这时候也需要很用力的踩刹车才可以减速。

当然这种失效概率还是比较低的，而且ABS/ESP系统也会在这种情况下提供辅助制动。

传统刹车系统结构

说了这么多，只是想说传统刹车系统是利用发动机的“真空”帮助驾驶员助力刹车的。

而现在的电动车没有了发动机，这部分“真空”就不存在了，传统刹车系统就不能沿用了，于是各个汽车供应商（或车厂）就开始研发新的刹车系统，这种线控刹车，brake by wire就诞生了。

线控刹车系统示意图

德国博世公司在这方面的研发是比较早的，他家的ibooster虽然在严格意义上不算是线控制动，但确实用电动取代了真空助力，为真正的线控制动系统奠定了一部分技术基础。而一级方程式赛车的后轮制动也采用了线控刹车的设计。

博世iBooster结构图

从结构上来说，线控刹车系统大致分为两个部分，①是驾驶员脚踩的模拟主缸，类似于传统制动系统的制动主缸，②是和直接连接轮上制动分泵的制动增压缸。

这里要注意的是，这个制动增压缸是直接连接车轮的，而脚踩的那部分和车轮没有直接关系，这也是和传统制动系统最大的区别。

在传统制动系中，脚踩的主缸是直接连接到车轮的，并不存在这个“制动增压缸”。

某种传统刹车液压回路图

某种线控刹车液压回路图（图片来自网络）

最简单的测试方法就是ABS。

而ABS是什么，可以参考之前的文章。如果是一个传统制动系统，冰雪路面上，踩刹车，车轮防抱死系统介入，驾驶员肯定会有两个主观感觉。

①就是制动踏板有一些震动，②是发动机舱里有一些噪音。这是因为ABS作用时，ABS泵和一些阀门开关导致制动系统里液体流动，流回制动主缸，而制动主缸直接连接踏板，驾驶员就感觉到了。

而ABS泵和阀门开关就导致了其他一些噪音。

如果是一辆使用真正线控制动的车子，同样条件下踩刹车而产生ABS时，驾驶员的踏板位置是不会动的。划重点，刹车踏板是不会抖动的！驾驶员的脚感可以算是非常“好”的。

不过对于习惯了传统制动的车友，这点还是会不适应的。比如我自己在冬天开车时，通常就是利用ABS时的踏板回馈来判断路面情况，从而决定保持多远的跟车距离和刹车力度。

而对于一辆线控刹车的车子，我就没办法通过这点判断了。而噪音的话，线控刹车系统相对也会小一些，因为这里ABS泵的结构和传统的也是不一样的，所以整体来说，线控制动在ABS时的NVH是远远优于传统制动的。

关于ABS时踏板有没有抖动，凯迪拉克CT6，阿尔法罗密欧Giulia车主也可以反馈一下。

再说说控制。

以一个最简单的刹车为例，在传统制动系统中，脚踩下去，主缸内压力增加，同时传到制动分泵，推动刹车片挤压刹车盘，这些都是机械连接，不需要任何电子系统。

而对于线控刹车，脚踩下去时，模拟主缸内有踏板行程传感器，检测刹车踏板移动了多少距离，然后把信号传给控制器ECU，内部算法决定驾驶员需要多少制动力，然后开始控制“制动增压缸”内的马达进行建压。

这个压力就直接传到轮上制动分泵，之后的过程就和传统制动一样了。

传统刹车系统

所以线控刹车不再是单纯的机械连接，而是必须建立在电子控制的基础上。

你可能想到的第一个问题就是，如果没电了怎么办呢，是不是就没有刹车了呢？如果没有正确可靠的防失效模式，确实会没有刹车，但是，任何一个电子系统的设计都会考虑防失效模式，就是很多领域都会接触到的failsafe。

如果系统fail，失效了，仍然要保持safe，安全。

刹车系统也不例外，供应商在设计这套线控刹车时，必须要考虑所有可能的失效模式，然后根据失效的后果严重性和概率，对这些模式进行分级，研究应对措施，并进行设计和验证，以保证量产时产品的安全。

Brembo线控刹车结构

对于线控制动，各个供应商也都有自己的一套防失效方案。

以没有电的情况为例，在这种极端条件下，线控制动肯定需要切换回传统制动方式，就是脚踩的模拟主缸的压力直接传到车轮上。这种就是切换回最最基本的机械液压刹车方式，让驾驶员可以直接进行刹车。

但是，因为没有其他助力，在这种情况下，驾驶员需要用比平时更大的力来踩刹车才能达到正常或接近正常的制动效果，当然这种系统失效的概率同样也是非常非常低的。

说实话，这个力真的需要比较大。

对于这种最差工况，各国都有安全标准，规定了多少的踏板力，必须可以让车子产生多少制动效果。这个是硬件设计决定的，和电子，和软件没有直接关系，车厂必须通过这些法规才能销售。

作为一名研发刹车系统多年的工程师，我也测试过很多传统刹车和线控刹车的极端工况，比如传统刹车没有一点点真空助力，线控刹车切换回机械连接。

这两种情况都需要使出很大的脚力才能让车减速。而且由于一些硬件设计的原因，在刹车最初段的阻力会相对更大一些，一旦克服了最初段，会稍微容易踩下去一点。

线控制动在自动驾驶中也特别重要

而关于特斯拉的这个事件，我只能说需要数据才能找到原因，相关部门会联系车厂了解事情来龙去脉。

而如果是特斯拉车主，或是新能源车的车主，如果真的在实际驾驶中出现类似的情况，我的建议就是用最大的力去踩刹车，哪怕这时候的刹车真的很硬，踩不下去。

因为有些驾驶员在遇到这种情况时，第一反应可能就不敢继续踩了，或者本能的抬脚再踩。其实在这种情况下，抬脚再踩下的这个时间间隔对于制动并没有太多好处，不如继续持续加力。

不过有些驾驶员觉得在用力踩第二脚会比第一脚的力更大，当然也是有可能的，但最终还是要用力踩刹车就好。

线控刹车也可以理解成一个更广的概念，区别于传统刹车系统的新刹车系统。

文中提到的也只是其中一种设计，现在广泛使用的线控刹车也还是基于液压力来推动制动片来刹车的。

另一种线控刹车索性把传统的制动液也取消掉，直接利用轮上类似于电子刹车EPB的机构对车轮进行制动，也称为EMB, Electromechanical Braking，很有意思，也极具挑战。

所以量产车型中具体的线控制动系统也不尽相同，各个供应商，车厂都有不同的设计和控制，不能一概而论。需要注意的是，本文并不是说特斯拉或博世iBooster就是这样设计的，更不是说网上的“刹车失灵”就是文中提及的失效模式，仅供参考。

最后简单总结下，在线控刹车系统中，驾驶员实际上踩的只是一个模拟的液压缸，它可以模拟出和传统刹车系统类似的“脚感”。

刹车系统的控制器通过传感器得知驾驶员踩了多少，再计算出所需制动力，并进行建压，刹车。如果出现车辆没有正常减速的情况，请继续用力踩刹车。

希望这篇文章让大家更了解这个线控刹车系统，毕竟这项技术也在逐渐普及，之后肯定越来越多的车会用这样的系统。

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