特斯拉最近又雙叒叕上熱搜了，這次不是因?yàn)樽匀?，而是最近連續(xù)發(fā)生了多起Model 3突然自動加速導(dǎo)致失控造成車禍的事件。8月12日在溫州，8月9日在上海，6月16日在南昌，都是車輛在正常行駛中突然加速且剎車失靈。

特斯拉官方的回應(yīng)都是懷疑駕駛員踩錯剎車油門，但這么頻繁地出現(xiàn)相似的事故，都將其歸結(jié)為駕駛員失誤很難讓人信服。在國外，針對特斯拉突然加速的投訴維權(quán)案例也為數(shù)不少。真的是車輛設(shè)計(jì)缺陷？車上越來越多的電子化設(shè)備真的足夠安全嗎？

事故背后的原因并不是講堂的討論內(nèi)容。這期講堂我們來討論的是：為什么現(xiàn)代車輛都要用那么多的電子設(shè)備取代傳統(tǒng)的機(jī)械，特斯拉連剎車這么重要的部件都要換成博世iBooster這樣的線控剎車，傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)真空助力剎車不好嗎？

給結(jié)論：是的，不好。尤其是對于電動車。

★取代，為了能量回收

不要被電動車上的強(qiáng)能量回收與弱能量回收搞混了，能量回收不僅僅能夠在松油門的時(shí)候進(jìn)行，更重要的是在踩剎車的時(shí)候。而傳統(tǒng)的真空助力剎車很難配合能量回收。

可能量回收對于電動車而言太重要了，不可缺少，那就不得不換掉真空助力。有多重要？舉個例子：

電動車和燃油車有一個顯而易見的差別，燃油車在城市里邊油耗高，而到了高速上油耗卻會低很多，而電動車恰恰相反，在城市里邊的續(xù)航比起高速更長。

造成這種差別的核心和很多觀點(diǎn)中的解釋不同，不能簡單地將其歸結(jié)為是由于電動車由于沒有變速箱，電機(jī)在高速時(shí)效率下降，再加上空氣阻力變大，使其能耗升高。而是在于能量回收。

電動機(jī)雖然效率、高效區(qū)間比內(nèi)燃機(jī)更高更廣，但效率變化趨勢是相似的，中等轉(zhuǎn)速較高扭矩情況下的效率最高。

可以比較一下這兩張圖，電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)效率MAP雖然外輪廓（外特性）不一樣，但效率變化的趨勢是不是長得差不多？低轉(zhuǎn)速低扭矩效率低，中間偏高輸出的位置效率更高。

因此，如果沒有能量回收，電動車的表現(xiàn)也會和燃油車一樣，城市比高速能耗高?？涩F(xiàn)實(shí)沒有如果，電動車也缺不了能量回收?？蓱z巴巴的電池電量可不能像內(nèi)燃機(jī)揮霍汽油那般浪費(fèi)。

與其說電動車高速費(fèi)電，反倒應(yīng)該承認(rèn)電動車在城市使用環(huán)境中比起燃油車能耗低多了。

★能量回收如何實(shí)現(xiàn)，為什么真空助力器要被取代

其實(shí)能量回收的實(shí)現(xiàn)原理還是相當(dāng)簡單的，一臺可以被車輪反拖的電機(jī)用以發(fā)電，一塊可以儲存電能的電池以及一些附件。需要減速時(shí)讓電機(jī)產(chǎn)生負(fù)扭矩，發(fā)電、減速。

但實(shí)際應(yīng)用考慮的因素卻很多：為了更好的回收，應(yīng)該盡量讓電機(jī)來承擔(dān)減速任務(wù)而非剎車；為了駕駛員的感受，剎車的強(qiáng)度應(yīng)該符合駕駛員的預(yù)期，與腳上用的力統(tǒng)一；剎車不能只剎前輪或者后輪，需要制動力的合理分配才能保證行駛穩(wěn)定安全。

這些因素都可以將傳統(tǒng)的真空助力機(jī)械剎車排除在外。

傳統(tǒng)真空助力剎車與踏板之間是聯(lián)動的，只要踩剎車就起作用，一部分能量就被剎車盤浪費(fèi)了，所以需要找到一種可以把機(jī)械剎車和電動機(jī)制動解耦的新式剎車系統(tǒng)，一般情況只用電機(jī)來制動，需要時(shí)也可以機(jī)械電機(jī)一同疊加制動；

真空助力的剎車強(qiáng)度和踩剎車踏板的力成正比，但疊加電機(jī)制動后，兩者就有偏差，實(shí)際剎車與預(yù)期不一致。這點(diǎn)即使是燃油車也能夠體會，在剎車時(shí)，如果變速箱匹配不好的話，有時(shí)候會感覺到，明明剎車踏板沒動，可隨著擋位一降，制動力更大了，身體還有些許前傾態(tài)勢，這是因?yàn)榻祿踔?，發(fā)動機(jī)倒拖，也施加了一部分制動力所致。這種體驗(yàn)在日常行駛過程中其實(shí)是應(yīng)該避免的；

傳統(tǒng)真空助力剎車是一個踏板控制全車的剎車，遇上只有前軸或者只有后軸有電機(jī)的車型，只有一根軸上有額外的制動，就會出現(xiàn)制動力分配不均衡。

★上述這些問題，iBooster都能解決

簡單介紹一下iBooster。iBooster是博世推出的一款線控制動產(chǎn)品，目前已經(jīng)發(fā)展了兩代。所謂線控便是電子控制而非機(jī)械控制，它在汽車制動系統(tǒng)中的位置等價(jià)取代了真空助力器。

看iBooster的結(jié)構(gòu)圖（圖為一代），再與真空助力器對比一下，輸入和輸出部分和傳統(tǒng)真空助力器相同，輸入推桿連接到剎車踏板，制動主缸連接到剎車卡鉗。

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(jī)給出助力。產(chǎn)生和真空助力器相同的功能。

二代在一代基礎(chǔ)上改進(jìn)了二級蝸輪蝸桿傳動改為一級滾珠絲桿傳動，體積更小重量更輕。

iBooster使用電機(jī)作為助力源，因而剎車踏板力和實(shí)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)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(jī)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(shí)際。同時(shí)也讓動能100%被回收。

如圖，正常液壓制動過程中，我們踩踏板的力加上助力裝置的助力（圖中翻譯有誤，F(xiàn)支撐力原文為Fboost，應(yīng)為助力）等于制動主缸的液壓力和回位彈簧的彈簧力。而在動能回收制動的情況下，不需要液壓制動的參與，減小助力，便可以達(dá)成新的平衡，此時(shí)踏板力是不變的，也就是我們的剎車腳感不變，與此時(shí)的制動強(qiáng)度相符。

而且，因?yàn)榻怦?，iBooster可以通過軟件調(diào)整助力性能曲線從而實(shí)現(xiàn)踏板感的可調(diào)，可以變得很硬很敏感，適用于運(yùn)動模式，也可以變得更加柔軟，舒適減輕腳部疲勞。

進(jìn)一步還可以優(yōu)化制動力分配，記得當(dāng)初Model 3通過OTA大幅縮短了剎車距離嗎？就是因?yàn)橛昧薸Booster。

同時(shí)，iBooster還是實(shí)現(xiàn)自動駕駛的組件之一。我們知道，自動駕駛及駕駛輔助需要做到車輛主動減速，純機(jī)械的真空助力器無法在駕駛員不參與的情況下制動車輛。而ESP的制動又太過于粗糙，可能有小伙伴有經(jīng)驗(yàn)，被AEB系統(tǒng)粗暴的剎車嚇到過。

而iBooster系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)主動建壓，在緊急情況下，iBooster系統(tǒng)可以在120ms內(nèi)建立全制動壓力，獲取制動力的速度比ESP快三倍，并且可以通過電子控制系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，有助于縮短制動距離，在進(jìn)行ACC巡航時(shí)，iBooster的制動也更加舒適。

這是更小更輕更強(qiáng)的二代iBooster

安全方面，iBooster也沒有忽略，因?yàn)閷?shí)際上剎車踏板與制動主缸之間仍然是有著機(jī)械連接的，這意味著，即使iBooster完全失效，駕駛員也可以通過大力踩剎車來獲得制動效果。和以前沒有助力的剎車一樣，大力出奇跡。

而如果只是車輛虧電，iBooster可以工作在節(jié)能模式，而如果iBooster發(fā)生故障，ESP系統(tǒng)會接管并提供制動助力。這種情況下，駕駛員的200N踏板力可以轉(zhuǎn)化為0.4g的車輛減速度。

因?yàn)閕Booster有著這么多的優(yōu)點(diǎn)，除了特斯拉在用，其他如榮威，本田、領(lǐng)克、蔚來、通用、大眾、福特等品牌都有車型應(yīng)用了iBooster。不僅僅是電動車，混動，48V輕混甚至燃油車也因?yàn)槠鋬?yōu)秀的性能而在使用iBooster。而與iBooster類似功能的還有大陸的MK C1（阿爾法羅密歐Giulia上在用）、采埃孚/天合的IBC。而博世也發(fā)展了iBooster的進(jìn)階型號，比如比亞迪漢上搭載的IPB，將iBooster和ESP整合在了一起。

★沒有能量回收，你會損失“三分之一”的能量

我們來量化一下能量回收到底有多少作用。我們?nèi)粘Ｐ旭偟某鞘新窙r中不僅僅是低速，它還包著大量的剎車減速過程。燃油車在這種情況下只能把車輛的動能白白浪費(fèi)在剎車盤的發(fā)熱上。

簡單算一下，一輛1.5噸的車輛從60km/h的車速剎停損失的能量為：

這可以讓一輛車?yán)^續(xù)以60km/h在平地上勻速行駛多遠(yuǎn)呢？首先是車輛勻速行駛時(shí)的阻力：

這里取道路滾動阻力系數(shù)為0.012，車輛風(fēng)阻系數(shù)0.35，車寬1.8m，車高1.5m。再算能繼續(xù)跑多遠(yuǎn)。

Amazing，可以看到，一次剎車所浪費(fèi)的能量可以讓車輛繼續(xù)行駛600米，城市里邊，算上紅燈綠燈，每公里遇上一次從60km/h剎停的情況并不少見。也就差不多可以認(rèn)為，城市里，足有三分之一的汽油是被白白浪費(fèi)在剎車上。

當(dāng)然，電動車也不可能100%利用這些能量，即使通過各種手段，減少機(jī)械制動參與，盡量用電機(jī)回收，回收程度也達(dá)不到100%，再算上發(fā)電和充放電損耗，因此，在車企的實(shí)驗(yàn)中，能量回收大約能夠提供10-20%的續(xù)航。

不管怎樣，這總好過燃油車將這部分能量全部浪費(fèi)了，能量回收是當(dāng)前汽車減能減排的頭號利器，未來沒有車輛不需要這項(xiàng)功能，即使是號稱“終極解決方案”的燃料電池車，也需要相同的一套能量回收系統(tǒng)。

★拓展閱讀

我們當(dāng)然希望，能量回收能夠覆蓋的制動范圍越廣越好，向下很難拓展，極低車速情況下，電機(jī)很難穩(wěn)定產(chǎn)出負(fù)扭矩，必須依靠機(jī)械制動系統(tǒng)來進(jìn)行剎停動作。那么就要往上開拓，動能回收能夠覆蓋的減速度越大越好。

在博世的宣傳資料中我們可以看到，光靠為混動/純電動車輛開發(fā)的ESP?hev，配合傳統(tǒng)真空助力器完全動能回收的上限則之后0.2g。而配合iBooster時(shí)，則可以達(dá)到0.3g的減速度這可以完全覆蓋NEDC工況下的制動需求。

前者是考慮到了駕駛員的感受。傳統(tǒng)的真空助力器存在一個跳增值區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的制動力矩和踏板力之間不成線性關(guān)系，因而制動力矩可以被能量回收系統(tǒng)替代而不被駕駛員感覺到。對于制動液壓超過跳增值的區(qū)域，能量回收系統(tǒng)的制動液壓的變化會被駕駛員感知而影響踏板感。因此，只能實(shí)現(xiàn)小于0.2 g 減速度的能量回收。

而配合iBooster達(dá)到0.3g則出于多方面的考慮。1.駕駛感受，就像之前提到了，需要保證駕駛者的剎車腳感與實(shí)際減速體感一致，避免控制困難與暈車。2.安全因素，也是之前提到過，我們車輛最好四個輪子一起剎，能夠保證車輛的穩(wěn)定，而單電機(jī)的電動車則只能夠制動一根軸，因此必須在達(dá)到一定的減速度后讓機(jī)械制動參與。3.法規(guī)需求沒有那么高，各種測試?yán)m(xù)航的工況中只出現(xiàn)了不大的減速度，那么更多的能力無法體現(xiàn)在參數(shù)中，又何必費(fèi)時(shí)費(fèi)力克服困難去研發(fā)呢？

但實(shí)際上能量回收是可以做的更大的，比如保時(shí)捷Taycan，它的能量回收功率可以達(dá)到265kW，達(dá)到最大0.39g的減速度。

還可以引申出一個問題，為什么有些車的實(shí)際續(xù)航與NEDC續(xù)航比較貼近，而有些車的實(shí)際續(xù)航則偏離NEDC很遠(yuǎn)，這其中同樣有能量回收能力的原因。

因?yàn)镹EDC這類標(biāo)準(zhǔn)工況中的減速過程非常平和，最大減速度不過-1.39m/s^2，也就是0.15g都不到，幾乎所有的車輛都能夠回收這部分的能量。而實(shí)際駕駛中，則會碰到各種情況，重剎急剎屢見不鮮，如果能量回收系統(tǒng)不夠好，那么這部分的能量則會被很大程度上浪費(fèi)，自然離NEDC續(xù)航就遠(yuǎn)了。

因此，在選車試駕時(shí)，也可以關(guān)注一下車輛剎車時(shí)顯示的瞬時(shí)充電功率，在我試駕過的車型中，蔚來ES8、捷豹I-PACE大約-50kW，這也是大多數(shù)電動車的水平，大眾的e-Golf卻能達(dá)到-90kW，還有就是保時(shí)捷Taycan了。

本文作者為踢車幫 Route64