【導(dǎo)讀】這段時間特斯拉的事故頻繁發(fā)生,其根本原因是否剎車失靈,?如果答案是肯定的,,那么,是什么導(dǎo)致剎車失靈的呢,?今天,,我們就從自動控制的純技術(shù)角度來分析這個問題。
(一)特斯拉的剎車控制系統(tǒng)首先我們要知道,,特斯拉及目前多數(shù)電動車型用的都是博世開發(fā)的 iBooster 線控剎車系統(tǒng),。這和傳統(tǒng)的燃油車輛的剎車原理是完全不一樣的,傳統(tǒng)車輛剎車靠機械傳動,,簡單來說,,就是通過剎車踏板控制液壓缸,再通過液壓缸推動剎車盤相互摩擦完成剎車,。線控其實就是電氣控制系統(tǒng),。iBooster通過傳感器監(jiān)控剎車踏板動作,在電控單元中算出需要的助力大小,,利用電機給出助力,。產(chǎn)生和真空助力器相同的功能。這套系統(tǒng)不僅響應(yīng)快、空間占比還小,。而且,,最重要的一點是:它還能非常好地適配電動車們能量回收和自動駕駛的需求(這一點很重要,下面會繼續(xù)闡述),。iBooster使用電機作為助力源,,因而剎車踏板力和實際剎車力是解耦的,可以是不相關(guān)的,。駕駛員踩下剎車,,電控系統(tǒng)如果判斷這部分剎車需求完全可以由能量回收系統(tǒng)滿足,iBooster的助力電機就不會向制動主缸加壓,,反而給剎車踏板一個反饋力,,保證駕駛員感受符合實際。同時也讓動能100%被回收,。簡單的說就是根據(jù)剎車踏板動作力度大小來選擇能量回收還是液壓制動,。但是對于駕駛員的體驗來說,通過軟件算法后完全感覺是符合實際的,。(二)特斯拉的速度控制系統(tǒng)開特斯拉很少需要用剎車,,而是只操控電門(即燃油車的油門)即可,這就是傳說中的“單踏板”模式,。特斯拉的速度控制系統(tǒng)采用的單踏板模式,。所謂的單踏板模式,即只需要控制電門就可以加速和減速,。你踩得深一點,,就是加速,踩得淺一點,,車輛就開始減速,,此時的減速并不是靠剎車,而是靠動能回收系統(tǒng)給電池充電,,也就是說把車輛的動能重新轉(zhuǎn)換成電池的化學(xué)能(這一點很重要,,下面會繼續(xù)闡述)。下圖就是單踏板模式的描述,,你會發(fā)現(xiàn),,只需要踩電門就可以開車和停車,基本不需要用到剎車,,這樣能量就不會白白浪費在剎車片上了,。
(三)特斯拉的動能回收系統(tǒng)開特斯拉這輛車,和開傳統(tǒng)燃油車的體驗是很不一樣的,,因為特斯拉有一個核心技術(shù),,就是動能回收系統(tǒng),。簡單地說,傳統(tǒng)的燃油車在剎車的時候,,把車輛動能轉(zhuǎn)化為剎車片的熱能,,就這樣白白浪費掉了。相對于傳動汽車,,特斯拉松開“油門”后,,會自動剎車,特斯拉稱之為動能回收,,是利用電磁感應(yīng)原理松開“油門”時讓驅(qū)動機反轉(zhuǎn),給電池充電的同時還能提高制動效果,,所以在部分情況下可以用松開油門來代替踩剎車,,這樣可以只用一個踏板就能開車了,但是緊急剎車時還是需要剎車踏板的,。
制動能量回收可以說是電動汽車專屬的一項福利,,他是利用電動汽車的電動機將動能轉(zhuǎn)化為電能,可以在制動的同時將能量回收為電池組充電,,可以同時兼顧補能和減速,,是一項增加 電動車輛續(xù)航里程重要的功能之一,而且還有不少車主利用黃金右腳開車甚至比官方續(xù)航里程還要久,。(關(guān)于續(xù)航,,快要說到重點了)
(三)特斯拉的續(xù)航能力電動車現(xiàn)在最缺的是什么?續(xù)航,??斐浜屠m(xù)航早已是特斯拉的最大賣點。為了解決續(xù)航問題,,特斯拉的速度控制系統(tǒng),、剎車控制系統(tǒng)和動能回收系統(tǒng)和諧的組合在了一起。那么,,特斯拉所號稱的600公里續(xù)航一定需要這幾大系統(tǒng)盡職盡責(zé)的配合才能完成,。車輛續(xù)航除了跟電池有關(guān)以外,還跟不同工況下的運行有關(guān),。特斯拉為了保證他所宣稱的續(xù)航能力,,在制動這件事上,動能回收系統(tǒng)和剎車系統(tǒng)的優(yōu)先級別究竟誰更高,?也就是說,,車載電腦在面臨減速剎車的時候,優(yōu)先使用動能回收還是是剎車制動,?下圖是iBooster 線控剎車系統(tǒng)的大致邏輯框圖,,其中的詳細邏輯控制只有特斯拉設(shè)計人員最為清楚,這里僅供參考。(四)特斯拉的車身穩(wěn)定系統(tǒng)現(xiàn)代的汽車是個非常復(fù)雜的系統(tǒng),,還有大量用來控制車身穩(wěn)定的程序,,比如:防抱死制動系統(tǒng)(ABS) 動態(tài)牽引力控制(DTC) 動態(tài)制動控制(DBC) 自動緊急制動(AEB) 轉(zhuǎn)彎制動控制(CBC) 電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC) 發(fā)動機阻力扭矩控制(EDC) 以上這些程序在正常狀態(tài)下是不起作用的,一旦出現(xiàn)車身不穩(wěn)的狀態(tài),,才會起作用,,但當(dāng)這些程序起作用的時候,就不得不關(guān)閉動能回收系統(tǒng),,因為車載電腦需要知道各方向的力,,此時打開動能回收就會讓情況復(fù)雜化,就做不到車身穩(wěn)定了,。 (五)剎車失靈的背后一方面,,為了保障續(xù)航,特斯拉可能會讓動能回收的優(yōu)先級高于剎車制動,,而另一方面,,當(dāng)各類車身穩(wěn)定系統(tǒng)起作用的時候,就不得不關(guān)閉動能回收系統(tǒng),,否則這些穩(wěn)定系統(tǒng)就無法正常工作,。當(dāng)發(fā)生一些極小概率的情況下,車載電腦是否會優(yōu)先啟用一個正被另一個程序禁用的功能,,從而導(dǎo)致剎車失靈,?對于不同工況,剎車系統(tǒng),、動能回收系統(tǒng)和車身穩(wěn)定系統(tǒng)到底誰優(yōu)先,,這完全取決于特斯拉預(yù)先植入的機器算法,即使自動控制狀態(tài)下,,雖然允許人為的指令干預(yù),,不過最終的執(zhí)行程序優(yōu)先權(quán)依然不會掌握在駕駛員手中。對特斯拉的車來說,,駕駛員踩剎車,,只不過是傳感器上的一個信號,并不是真的踩剎車,,而這個信號同其它傳感器的信號并沒有什么區(qū)別,,所以要綜合考慮,再決定應(yīng)該怎么做,。就在電腦思考的時候,,究竟會發(fā)生什么,就不得而知了,!看到這里,,你可能會說,,如果真的這么簡單,那解決方案也不復(fù)雜啊,,剎車制動的優(yōu)先級高于動能回收不就行了,?是啊,說起來確實很容易,,但這樣一來,,可能很難保證官方標(biāo)稱的公里續(xù)航。 另外電氣系統(tǒng)也存在一個致命的問題,,那就是電信號傳輸?shù)腻e誤,、延遲和中斷,極有可能帶來剎車失靈,、突然加速等危險,。綜合以上分析,特斯拉的這次事故,,很可能就是這樣: (1)首先就是系統(tǒng)BUG問題,,導(dǎo)致剎車系統(tǒng)滯后,。這種情況很有可能是明明駕駛員踩了緊急剎車,,本該啟動液壓剎車系統(tǒng)的時候,卻還在慢悠悠的運行動能回收系統(tǒng),。 (2)最后就是剎車信號問題,,導(dǎo)致剎車踩不下去。這種情況很有可能是電信號沒辦法傳遞到剎車系統(tǒng),,或者特斯拉的 “ 大腦 ” 判斷出現(xiàn)了錯誤,,導(dǎo)致系統(tǒng)不知道應(yīng)不應(yīng)該給剎車助力或者說給多大力。 【友情說明】本人非專業(yè)人士,,僅從個人的技術(shù)角度分析判斷,,歡迎留言拍磚或發(fā)表你的看法! 有時我們關(guān)注的公眾號比較多,可能會錯過一些自己喜歡的消息,,我們可以給公眾號加星標(biāo)來解決這個問題,。那如何星標(biāo)呢,?不會的可以參考下圖或聯(lián)系工作人員。
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