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魏雨蘅作者

从特斯拉软硬件及相似「前科」,一次搞清转向/刹车问题可能性

目虽然业界普遍呼吁理性客观看待特斯拉系列事故,但事实是,在关键数据及车主操作得到证实、检测难题解开之前,我们只能针对特斯拉车型现有的操作原理以及类似案例进行解析和猜测。

据此,我们基于转向系统、刹车系统以及电池系统的原理,对车主所描述的特斯拉刹车失效、无法转向以及自燃问题进行简要剖析。

转向系统:
曾因硬件问题召回,如今AP又受质疑
在车展维权事件发酵后不久,广州的一起Model 3撞上水泥墙起火事故又让特斯拉遭到了「转向失控」的质疑。其实,自去年七月起国内特斯拉就报道了三起转向失灵事故,在去年年初,特斯拉也曾在北美由于助力转向的失效而召回Model X。当时的原因主要出在了硬件上,而广州事故的矛头则指向其Autopilot系统。
特斯拉的转向系统是由「与方向盘链接的转向柱、EPS电子助力转向系统、转向拉杆,梯形臂以及转向节」构成。其中EPS转向助力系统装备在转向拉杆上,特斯拉的助力转向电机通过皮带连接到转向拉杆上,传感器装配在转向柱末端,让传感器接收到信号之后转角信号扭矩信号会与车速信号一起发送至ECU,经过计算,ECU会给电机发送指令,随即电机输出相应大小方向的扭矩,从而减轻驾驶员操纵转向机构所需的力量。
图片Youtube All EV Canada
那么特斯拉的转向机构可能因何原因出现问题呢?
  1. 硬件:2020年初,特斯拉召回那批Model X的原因,是因为其助力电机的螺栓会被腐蚀断裂造成转向助力失灵;到了6月,特斯拉也因转向问题在中国召回了部分Model X车型。不过到了8月,还有中国车主反映自己的转向助力失效方向锁死的现象,故障原因还是因为电机接头生锈导致。而且这样的情况并非个例,全国各地出现了多起相似事故。
  2. 软件:在软件方面如果ECU出现问题导致电机不工作的话有可能导致转向拉杆锁死从而无法转向;也有从业者认为,在特斯拉的AP功能开启后,如需重新取得控制权,需要驾驶员比平时更加用力地掰动方向盘才可解除AP模式;也有一种可能,是摄像头判定当时状况下,继续行驶会导致车辆撞上水泥墩,触发了紧急避让功能,从而向左偏转。但是车主认为向左偏转会导致与左侧车辆发生碰撞,于是车主向右打方向,开始与AP争夺方向盘。

但是由于车辆已经烧毁,特斯拉目前也暂未放出后台数据及EDR数据,所以我们无法对广州发生的事故进行推测,最终结果还是需要当事人、检测机构以及特斯拉三方共同努力才能查明真相。

车辆自燃:
美国「撞树」事件,灭火耗水3万加仑
在4月17日的事故之中涉事Model 3在事故发生之后十五分钟开始自燃,今年年初在上海闵行区一辆Model 3发生自燃并爆炸;而4月19日在美国德州发生的特斯拉失控撞树事件中,那辆Model S足足燃烧了4个小时,并使用了三万加仑的水才得以扑灭。
我们都知道燃烧的三要素:可燃物,助燃物,火源。新能源车使用的锂电池同时具备了这三样:可燃电解液,200℃左右会分解释放氧气,在足够高温发生热失控的时候电池就会面临自燃风险。
电池热失控的根本原因就是电池内短路,而电池内短路的主要原因又分为以下三种:
  1. 机械因素:由于受力变形而产生的短路;
  2. 热因素:高温损坏电芯隔膜导致电池正负极接触发生短路;
  3. 电因素:过充导致析出锂刺穿电芯隔膜导致短路
在燃烧时高温会加速正极分解,在很短时间内放出大量氧气助燃从而加剧火势。这也是为什么电动车燃烧事故中火势一般都很猛烈。不过目前,随着诸如比亚迪、广汽、上汽等多家车企对动力电池安全进行深入研究,电池起火或爆燃的概率已经大幅降低,而特斯拉在得州的起火调查仍未公布结果。
刹车系统:
iBooster软件存在失误可能性
如今的汽车刹车硬件大多数采用盘式制动器设计,也就是平时我们所说的“碟刹”,制动力矩是靠制动主缸产生压力,压力通过输油管内的制动油液传递到制动钳体上,制动钳体内的摩擦片在压力的作用下挤压摩擦盘从而使车轮停止转动。
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由于人力不足以在主缸内提供足够大的压力,车辆制动系统中会有一个助力器用来放大驾驶员作用在制动踏板上的力。特斯拉所使用的是来自德国博世公司的电控助力器iBooster。
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iBooster的工作原理是驾驶员踩下制动踏板,与制动踏板相连接的输入轴会产生位移,传感器会把这个位移信号发送给ECU,ECU依靠位移信号计算出合适的扭矩再传递给输出电机,扭矩通过减速齿轮传递到输入轴之上与驾驶员提供的力共同作用到主缸。
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图片来自博世iBooster介绍视频
所以如果制动系统出现问题,在输油管路和制动盘摩擦块没有出现问题时,“刹车失灵”产生的原因就需要从电控助力器的硬件与软件两方面来分析了。
  1. 硬件:现代工业制造技术可以保证电动机等机械结构的可靠性,事实上在使用了iBooster的车型之中没有过因为电动机等硬件损坏而发生事故的报道。
  2. 软件:iBooster使用的软件一般由博世公司与车企共同研究,这个部分也是最容易出现故障的部分。
在2017年9月12日东风本田2018款CR-V就出现过由于iBooster软件问题导致刹车失灵最后厂商召回的事件,那次事件中ECU出现问题,助力电机并未工作,也就导致与助力电机通过齿轮连接的输入杆上只有来自驾驶员的力,前文中提到过只依靠驾驶员的力是无法产生足够的制动力,最终结果就是“CR-V刹不住”报道频发事件以厂商召回结束。
而在上述事件中就有驾驶员反应“制动踏板踩不动”,这个情况就与最近发生的特斯拉展台“车主维权”事件中车主描述的“刹车踏板过重”很相似,所以特斯拉也存在iBooster软件失误的可能性。对于安阳的事故,一方面特斯拉给出的数据种类不齐全、采样率较低、同一时间点数据不关联等问题也使得实际情况较难推测;另一方面由于341国道监控较少导致事故发生时的监控录像缺失,我们也无法了解到实际路况与车速,这两方面都使得事故责任难以划分。汽车作为关乎生命安全的出行工具,目前在数据方面还没有一个绝对保证公正真实的管控方案,车企在这方面掌握了更多的主动权,这也导致大家在特斯拉发生多次事故后,至今还只能进行猜测。
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博世机构

博世是德国的工业企业之一,从事汽车与智能交通技术、工业技术、消费品和能源及建筑技术的产业。1886年25岁的罗伯特·博世先生在斯图加特创办公司时,就将公司定位为“精密机械及电气工程的工厂”。总部设在德国南部斯图加特市的博世公司员工人数超过 23 万,遍布 50 多个国家。博世以其创新尖端的产品及系统解决方案闻名于世。2018年7月19日,《财富》世界500强排行榜发布,博世集团位列75位。在2018世界品牌500强排行榜中,博世排名第131位。

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