特斯拉的刹车竟能意外变“油门”？专家66页报告深挖真相

　　文|车东西  James

　　编辑|晓寒

　　在电动汽车领域，特斯拉可谓是当红车型，从销量上看，特斯拉今年第三季度共交付汽车13.95万台，得到了美、中、欧三大汽车消费市场的高度认同。

　　特斯拉红遍全球为其带来了巨大的营销助力，但同时也放大了负面新闻，国内外多家媒体都曾报道特斯拉出现“意外加速”事故。

　　但特斯拉一直坚称，车没问题，驾驶员可能把油门当刹车踩了。

▲特斯拉官方对“意外加速”的回应

　　一位在电子行业拥有40多年从业经历的美国工程师Ronald A． Belt博士自2011年从霍尼韦尔退休之后，一直在研究车辆的意外加速，先后发表十余篇报告，找到了丰田、三菱部分车型意外加速可能的原因。

　　近日，Belt博士针对特斯拉Model 3“意外加速”情况进行调查并形成了一篇长达66页的调查报告，得出特斯拉Model 3意外加速可能的原因。

　　在Belt博士的论文中，一共罗列了102起特斯拉“意外加速”造成的事故，其中70起在停车减速或低速转弯时发生，静止时发生有27起，高速路上发生共有5起。

　　这些事故都是因为驾驶员把油门当刹车了吗？带着这个疑问，Belt博士采集了车辆的EDR数据（Event Data Recorder，相当于车辆的黑匣子）、驾驶员证词、特斯拉的事故报告，发现了事故中的诸多矛盾之处，根据特斯拉的电机、制动系统的详细剖析，最终推测出停车减速或低速转弯时发生“意外加速”现象的可能原因。

　　不过，这一结论暂时没有得到特斯拉官方或其他机构的证实，但也为外界提供了一种分析这一现象的方法。

　　本文福利：Belt博士的66调查报告我们已经帮你下载好啦！公众号对话框回复【车东西0117】下载。

　　01．三种数据对不上号 特斯拉真的意外加速了？

　　2019年，一位特斯拉Model 3驾驶员在进入车库前踩下刹车停车，等待车库门完全打开。但就在这时，她所驾驶的特斯拉Model 3突然启动，并向左行驶。虽然驾驶员再次踩下制动踏板，但最终车辆还是撞上两个车库之间的墙壁，造车车辆部分损坏。

　　这就是人们之前所看到的“意外加速”现象。

　　实际上，特斯拉“意外加速”现象不止这一次，无论在中国还是海外地区，都曾发生过类似事件。但特斯拉坚称，这不是车辆的问题，那么问题究竟在哪呢？

　　这辆特斯拉Model 3为2019年制造，发生事故时行驶还不到一年，为单电机后驱动力系统。整个事件发生过程中，这辆Model 3都处于标准驾驶模式下，且处于HOLD状态。

　　在调查过程中，当事驾驶员否认自己油门、制动踏板踩错导致车辆加速，加上特斯拉坚称没有问题，此时只有借助车辆的EDR数据说话（Event Data Recorder）。

　　EDR相当于是特斯拉的“黑匣子”，当系统检测到碰撞或类似碰撞的情况时，EDR会记录下车辆动力学与安全系统有关的数据，这些数据存储在车辆的限制控制模块（Restraints Control Module，即RCM）当中。

　　EDR数据可以由用户自行读取，满足一定条件就能从车中导出数据进行分析。

　　Ronald A． Belt就导出了涉事车辆的EDR数据，并进行了分析。

　　他收集了事故发生前5秒钟的车辆的加速踏板使用率（%）、后电机转速（RPM）、车辆速度（MPH）、横向加速度（g）、纵向加速度（g）、方向盘角度（deg）、横摆角速度（deg/s）、横滚角速度（deg/s）， 并以这些数据，还原出了事故发生时车辆的行驶轨迹。

▲根据现场情况和EDR数据总结的车辆行驶轨迹

　　在研究过程中，Belt博士发现了一个奇怪的现象，EDR数据和特斯拉官方发布的事故报告、当事驾驶员口述三者之间互相矛盾。

▲三方数据互相矛盾

　　1、碰撞前制动确定启用 但EDR数据恰好相反

　　具体来说，Belt首先发现，在碰撞前5秒的时间内，EDR数据显示加速踏板启动，在碰撞前1秒达到最大值，加速踏板大约踩下80%，电动机转速与车速的变化稍有延迟，电机转速在碰撞前0.8秒达到最大1700转/分，速度在碰撞前0.4秒达到最大14MPH（约合22.5km/h），意外加速前，驾驶员一直保持6MPH（约合9.6km/h）的速度前进。

▲碰撞前5秒的速度变化数据（来自EDR）

　　如果只看加速阶段，基本反映了事实，驾驶员感受到车辆加速，EDR数据也记录了车辆加速。

　　在减速阶段，车辆的加速度大约是4m/s2。此时，加速踏板显示使用率为0，且电机转速也逐渐降下降。车辆EDR数据中，纵向加速度数据证明了这一点。

▲事故发生前5秒车辆纵向加速度

　　按照驾驶员的驾驶模式设置，车辆此时应该进行能量回收，车辆速度表现为减速，且能量回收时的加速度为0.2g（大约1.96m/s2），通过2018年10月的2018.42 v9软件更新后，能量回收的加速度提升至0.3g（大约2.94m/s2），皆低于车辆实际表现的加速度。

　　另外，事发地路面平坦，并非因为上坡或有其他障碍物造成车辆减速。同时，加速、制动踏板同时被踩下也不太可能，因为特斯拉的操作逻辑中制动等级更高，如果踏板同时踩下，制动优先介入。

　　由此推断，车辆在减速阶段，制动系统已经介入，EDR数据自相矛盾。

　　将时间倒推，在碰撞前4.4秒到碰撞前1.4秒间的3秒时间内，车辆都以6MPH（约合9.6km/h）的速度匀速行驶，且在此期间加速踏板的使用率始终为0（加速踏板踩下后，延迟0.2秒电机启动，延迟0.6秒速度变化）。

　　由此可以推断，在碰撞前4.4秒到碰撞前1.4秒，以及碰撞前0.2秒，在加速踏板未使用、车辆速度不为0的情况下，车辆能量回收系统没有工作。

　　2、ABS系统是否介入？EDR数据再次自相矛盾

　　从车辆横向运行数据来看，EDR数据也有自相矛盾之处。

　　根据方向盘角度变化数据，车辆加速开始后，方向盘向右最多旋转了76°，随后向左回正。

　　同时，EDR数据中的横摆角速度与方向盘转动基本重合。但是，在方向盘转动趋于平稳以及向左回正的过程中，横摆角速度仍在快速增加。这表明车辆出现了转向过度的状况，此时ABS系统应该介入。

　　一旦ABS系统介入，就会在转向较快外侧车轮采取主动制动措施，扭转转向过度的情况。

　　事实也是如此，当车辆突然加速前进，驾驶员向右转向避免撞墙，但车辆检测到向右转向过度，因此ABS介入，左前轮制动，驾驶员在车内感受到车辆向左转，最终撞向两个车库之间的墙壁。

　　由此推断，碰撞前ABS系统确实有介入车辆控制，这一点和特斯拉官方事故报告相同。但EDR数据显示，ABS系统未介入，与现象不符，还是自相矛盾。

　　基于以上事实和矛盾之处，Belt一共提出了8个问题：

　　1、为什么能量回收系统失灵？驾驶员自述在HOLD模式下且未踩下加速踏板，车辆为何会突然加速？

　　2、为什么在刹车踩下的同时，电机转速开始升高？

　　3、驾驶员踩下制动踏板，为什么车辆仍在加速？如果加速、制动踏板同时踩下时制动的优先级更高，是否意味着车辆确实存在意外加速？

　　4、EDR数据中，当加速踏板读数为0，为何电机仍在加速？

　　5、为什么驾驶员向右转向，车辆会向左偏移？

　　6、在驾驶员证词、特斯拉高精度日志数据都显示，驾驶员当时踩下了刹车，但为何EDR数据没有记录？

　　7、如果驾驶员没有踩下加速踏板，为何EDR数据会有加速踏板被踩下的记录？

　　8、加速度数据和特斯拉高精度日志数据都能证明当时ABS系统已经启用，为何EDR数据没有记录？

　　02．“意外加速”可能是错觉 但不会失控

　　要回答以上8个问题，就要搞清楚特斯拉的加速、制动系统究竟是如何运作的，首先是特斯拉的加速模式。

　　特斯拉设计了“单踏板驾驶模式”（即OPD，One Pedal Driving）。根据车辆的速度、加速踏板的使用率，仅用加速踏板就能让车辆加速、匀速滑行、减速停止，以此达到更加充分的能量回收。这样一来既节省了能源，又能延长续航。

▲特斯拉单踏板模式解读

　　此时，车辆的制动踏板只有两种情况能用上：第一，让车辆完全停下来。第二，让车辆以0.3g以上的加速度紧急制动。

　　说到这里，其实大多数人应该都认为能量回收是个特别简单的过程，人们的感受也只有车辆在减速。

　　如果在平坦的柏油路上，情况可能确实如此。但在雨、雪、坡度较大的路段、颠簸路段，情况不太一样。

　　在雨雪天气条件下，路面变得湿滑，摩擦系数更小，表现为车辆容易打滑。当车辆在高速运行中，能量回收系统介入，以恒定加速度控制车辆。

　　这样一来，很可能车轮速度低于车辆速度，即车轮并非滚动前行，而是滑动前行，也就是出现了轮胎抱死。前轮抱死导致车辆失去转向，后轮抱死车辆会侧滑，非常危险。

　　特斯拉采用的车身稳定系统是博世的车身电子稳定系统ESP hev II，这是博世ESP 9.0 ABS调节器的特殊版本，专用于电动汽车。

　　从拆解图来看，博世ESP hev II包含12个电动电磁阀、2个液压泵、包含PID反馈控制和高功率驱动的晶体管、蓄电池、压力传感器、全局电子控制模组。

　　其作用共有两个：一是为前后轮分配正确的制动，二是提供车身稳定功能。

▲博世ESP hev II

　　车身稳定系统主要包括7个：ABS防抱死制动系统、DTC动态牵引力控制、DBC动态制动控制、AEB自动紧急制动、CBC转弯制动控制、ESC电子稳定控制系统、EDC发动机（电动机）阻力扭矩控制。

　　为前后轮分配正确的制动力这一过程稍显复杂，简单来说是这样的：

　　首先控制模组通过高速串行CAN总线接收来自智能助力器iBooster的指令，响应速度为1ms，确保紧急情况下不会有延迟。

　　从运行流程图中可以看到，智能助力器iBooster将电信号指令传输给博世ESP hev II（图中绿色线条），经过一系列的处理，就能将制动信号传递给每个车轮，实现制动。

▲博世ESP hev II运行流程图

　　同时，除了驾驶员踩下踏板这一个操作之外，系统还允许关闭智能助力器iBooster液压缸的隔离阀，启动压力泵向车轮传递制动信号（图中红色线条），独立于制动踏板激活制动。

　　这里可以对日常行驶的特殊场景进行简单区分，在转弯、颠簸路段，为避免对车辆稳定系统造成干扰，车辆会主动关闭能量回收。在湿滑路面直线行驶时，如果车辆正在进行能量回收，车辆稳定系统会主动调节回收力度，向车轮施加正向扭矩。

　　1、转弯、颠簸路段能量回收主动关闭造成错觉

　　在日常行驶过程中，车辆进行较大转弯、颠簸行进的过程中，能量回收不会启用。如果车辆检测到轮胎可能出现抱死，也会关闭能量回收，车辆稳定系统对前后轮的扭矩重新分配，让车辆平稳前进。

　　也就是说，在能量回收突然消失时，人们会感受到从负向0.3g的加速度减小到0，会有“突然加速”的感觉，但此时车辆只是没有继续减速。

　　2、湿滑路段主动减弱或抵消能量回收造成错觉

　　通过博世ESP hev II，在其控制的后轮处就能产生必要的能量回收制动，与道路摩擦力混合，最大可以达到0.3g。

　　也就是说，如果在正常行驶过程中产生打滑的现象，车辆为取消能量回收让车身稳定系统介入，会让电机加速，以抵消能量回收产生的制动。

　　这里可以得出另一个结论，即便电机为控制制动产生一定的加速度，最大也就0.3g，此时车辆由减速变为匀速，车内乘员出现加速的错觉。

　　并且在以上两个现象中，如果驾驶员踩下刹车，车辆速度会降低，并不会出现踩下刹车后速度加快的现象。

　　这里还要说明，博世ESP hev II的算法由博世提供，出厂即写死，整车厂无法修改。

　　并且，这种能量回收取消时“突然加速”的错觉发生在所有使用博世ESP hev II的电动汽车上。

　　03．有种特殊情况：刹车=油门

　　前文得出的结论并不能还原整个事故，因此还需要进一步深入分析。

　　从车辆纵向加速度数据中可以发现有一段负向加速度，可以判断，此时发动机（电动机）阻力扭矩控制（EDC）被激活。

　　但是，EDC并不知道制动究竟是来自驾驶员踩下刹车还是能量回收。因此，EDC检查制动灯是否开启，判断车辆的制动来源。

　　Belt假设，在这起事件中，特斯拉Model 3的刹车灯开关可能出现了故障，当驾驶员踩下制动踏板产生0.5g的负向加速度时，制动灯开关并没有显示制动踏板被踩下。

　　此外，由于系统已经知道能量回收已经在转弯前消失，因此得出错误结论：电机应该产生正向0.5g的加速度平衡后轮扭矩。

　　更加危险的是，驾驶员踩下制动踏板越深，车辆产生的负向加速度越大，EDC判断需要平衡的加速度越大，相当于此时的刹车就是油门。

　　04．还原事故发生过程 解释三者数据为何自相矛盾

　　基于“刹车灯坏了”这一假设，我们基本能还原当天事故发生的全过程。

　　在进入车库前，车辆保持6MPH（约合9.6km/h）的速度前进，由于车辆正在转弯，博世ESP hev II将能量回收关闭。

　　在驾驶员向右转向时，车辆识别到车辆出现转向过度，导致博世ESP hev II的ESC电子稳定控制功能启用。此时，左前轮减速，随着后轮的加速，车辆向左偏移。

　　此时驾驶员意识到车辆实际转向不足，因此向右转向，并踩下制动踏板。

　　由于车辆刹车灯开关损坏，最终导致意外加速撞墙。

　　驾驶员证词、特斯拉日志都显示驾驶员确实踩下了刹车，但EDR数据没有显示，这恰好印证了假设：制动灯开关存在故障。

　　但是，还不能解释为何EDR数据显示加速踏板被踩下，另外也不能解释为何ABS没有启动。

　　1、加速踏板数据收集位置不恰当导致数据有误

　　根据此前的分析基本已经可以确定，驾驶员踩下了制动踏板，即便此时再踩下加速踏板，由于制动踏板权限更高，加速踏板也不会起作用。显然这里又出现了一个矛盾。

　　如果为整个事件画一个流程图就能发现，加速踏板数据获取可以在图中1、2两处进行。在1处进行时，驾驶员踩下踏板才会被记录，但是在2处进行则不相同，EDC传递正向扭矩信息，在此次事件中，采集的读数不是0。

▲整个事件的流程图

　　这也就能解释为什么EDR数据会有加速踏板被踩下的记录。

　　2、ABS指代不明确

　　EDR数据中的“ABS系统”系统实际上有两种理解方式，广义上讲，它指博世ESP hev II的所有功能，包括ABS、DTC、DBC等。狭义上来讲，它仅指代ABS一项功能。

　　如果EDR数据中“ABS系统”仅指代ABS一项功能，在整个事件过程中，由于ABS未启用，因此EDR数据是正确的。但是，在整个事件发生过程中博世ESP hev II中有三个模块功能确定被激活。

　　需要说明的是，以上8个问题的推理基于同一个假设：刹车灯开关缺陷。因为开关出现问题，博世ESP hev II中的EDC作出错误判断，导致电动机产生正向扭矩，最后车辆加速前进。

　　这一假设得到两个观点的支持：第一，驾驶员证词、特斯拉的调查报告都显示，驾驶员踩下了踏板，EDR数据恰好相反。第二，在过去的十年中，确实有不少汽车制造商因为刹车灯开关的缺陷召回车辆。

　　回到最初的102起特斯拉意外加速事故的记录，在停车减速或转弯离开车位时发生的事故共有70起，其实都能用前文的分析来解释，这些意外加速事故的占比达到70%。

　　而另外30%的意外加速可能还需要进一步研究。

　　05．统计结果：其他车辆也有类似情况

　　既然特斯拉意外加速和博世ESP以及刹车灯可能有一定关系，那么使用博世智能助力器iBooster的其他车型有没有出现这样的情况呢？

　　从统计结果来看，全球电动汽车基本都采用了带有博世ESP hev II与智能助力器iBooster制动模块，与特斯拉所使用的制动模块完全相同。

▲全球主要汽车制造商电动车制动组件供应商一览

　　统计结果是令人震惊的。只有后轮驱动的电动汽车、前轮驱动的混动汽车出现过意外加速，而前轮驱动的纯电动车没有发生过意外加速。

　　并且，其中前轮驱动的混动汽车可以证明其燃油发动机导致意外加速，与制动系统无关。

　　Belt博士得出结论：电动汽车都有可能出现意外加速的现象，以下三个前提同时满足会让意外加速概率更高：采用了博世的制动系统、采用后轮驱动或全轮驱动且制动灯开关有缺陷。

　　从宝马i3的一次事故中也能证明这一点。

　　2019年8月，一辆宝马i3在美国檀香山的Kiamuki购物中心停车时突然加速撞进了墙内。

▲2019年8月宝马i3意外加速事故

　　这辆宝马i3的三电系统与特斯拉完全不同，但二者采用了相同的博世制动系统。这起事故在一定程度上也能证明意外加速和博世ESP hev II可能存在关联，同时两款车的刹车灯可能也存在缺陷。