汽车“电子化”隐忧

文/华琪    
丰田汽车的刹车片。丰田汽车的召回事件,令人们重新审视汽车电子化的进程,是否真的安全可行
针对丰田汽车“召回事件”在美国召开的三次听证会已经结束,南伊利诺伊大学汽车工程学副教授大卫·吉尔比特认为,丰田汽车突然刹车失灵的故障,正是由于电子系统失灵所致。但在驾驶的过程中,一旦电子系统失灵,其后果将会比机械失灵更加难以控制。

  随着汽车工业的发展,多数汽车已经配备了一个非常复杂的“大脑”,将它们称之为“汽车人”也并不为过。然而就在最近,针对丰田汽车“召回事件”在美国召开的三次听证会已结束,美国议员们对其电子控制系统是否存在缺陷的疑问并没有消除。人们开始审视:真的能够放心将手中的座驾交给“汽车人”吗?


试验重现电子故障
  在美国东部时间2 月24 日的听证会上,一位名叫萝兰达·史密斯的妇女在众议员面前描述了自己的“惊魂一刻”。“我发现车子突然加速到最高时速,我猛拉紧急制动器,没有任何反应。”她的丰田凌志车4 年前在田纳西州的一条州际公路上突然加速到每小时100 英里,“狂奔了6 英里。”
  南伊利诺伊大学的汽车工程学副教授大卫·吉尔伯特(David Gilbert)认为问题出在了电子系统和帮助控制汽车的电脑系统上。他用实验重现了“失控的丰田车”,并在24 日的听证会上作为重要证人出席,他表示“如果是电路的问题,至少电脑系统必须是正常的。”
  过去,汽车的油门踏板通过与之相连的电缆,控制发动机的节流阀加速、减速。上世纪80 年代,汽车控制开始自动化。但节气门仍然是通过拉线连接到油门踏板,只有把脚放在刹车踏板上,自动转换装置才能工作。整个20 世纪,汽车几乎都是通过机械杆来控制刹车和油门的。
  大约从本世纪初,一种新型的电子油门(ECM)开始替换常规的拉线油门。全电子型的踏板利用传感器探测驾驶者踩踏油门的力度和速度,然后发送信号给发动机电脑,控制油门加速或减速。踏板和油门之间已经没有传统的机械装置,全靠信号传递。目前,电子踏板已十分普遍。
  大卫的实验是在油门踏板数据送回电脑的电子回路中,使特定部位受损,并给予一定电阻致其短路,车辆就会发生突然加速的状况。他在ABC 电视台调查记者布赖恩·罗斯的采访中重现了那一幕。
  大卫和布赖恩一同驾驶一辆丰田汽车,时速20 英里,然后大卫用电阻改变电子油门系统布线,加速,飙升至每小时70 英里,再踩下刹车,刹车没有任何反应,车辆电脑系统也未显示任何异常信号。“电脑没有报错,什么都没有。”大卫说。据他描述,短路可能因为机器潮湿、磨损或综合因素导致。
  丰田公司很快对这一实验做出回应,认为在实验中出现的电子系统短路情况实际绝不会发生。斯坦福大学汽车研究中心主任格迪斯说:“你不能改变汽车的布线,然后还希望它按最初的设计工作。”正如丰田所述,大卫实验的软肋在于,它并不是基于真实发生的情况,而是模拟“可能发生的状况”。


机械更安全还是电子更安全?
  汽车电子化始于上世纪70 年代,最初是电子点火装置,后来出现电子油门、电子控制制动系统、防抱死系统、防盗防撞系统等,还有新贵配置的车载信息系统(Telematic),提供定位导航、娱乐影音、信息查询、网上银行以及辅助驾驶和泊车的一些自动化功能。采用电子连接或电子控制单元(ECU)替代汽车机械零件的趋势非常流行。
  这是机械与电子的斗争。机械损坏是渐进的,而电子系统失效可能只在瞬间。“汽车的发展在机械化道路上已走到尽头,继续发展只能依赖电子化手段。”同济大学汽车学院副院长孙泽昌说。他认为大卫的实验是在“模拟”的前提下进行的,并不能完全说明丰田车电子系统的缺陷,“和电子故障相比,机械故障是电脑完全检测不出来的。”
  孙教授以电子油门为例,电子油门的工作原理是脚踏板上的电位器检测人的踩踏力度,输入信号给电脑系统,电脑系统再生成执行信号给节气门。正常情况下,这两个信号应该是一致的。但若人松开脚踏,脚踏因机械故障不能回位,电脑因两个信号仍然一致而没有察觉,则会执行错误的“加速”命令。
  “这是丰田加速故障的一种合理推断。因为如果输入信号和执行信号不一致,电脑是一定会报错的。这在设计上很容易实现。”孙教授说。
  未来的汽车越来越像一个行驶在路上的高科技机器。掀开引擎盖,你已经找不到汽油是从哪里“电喷”进气缸里的了。随着微电子控制器的增多和依赖计算机系统,带来的风险是,外部干扰和系统死机的可能性。
  “线控(drive by wire)”技术几乎应用在所有的混合动力汽车里,该技术可实现自动操纵,让计算机来驾驶汽车。孙教授介绍,现在使用比较广泛的还是电子油门,考虑到安全问题,线控技术在制动和转向上的应用仍应谨慎。尽管通过严格的研究和测试,“设置好速度和与前车的距离就可以去睡觉”的驾驶员生活看起来已然不远。
  然而对此持反对态度的也大有人在,其中最激烈的是著名机械师和作家格拉斯·弗林特,他近日在福布斯发表文章表示,必须抛弃可怕的电传线控刹车和操纵。“我们可以想象,当开始采用线控转向技术的时候,我们将听到驾驶员开下公路的报道,因为突然失控而错误转向。”
  这种“假设电脑死机”的技术怀疑论调也许并不可取,再好的芯片也会有出故障的时候,但总比“错将油门作刹车”的人脑故障频率低得多。上海交通大学汽车工程学院的徐敏院长认为,总体而言,电子化的汽车是向着更节能,更安全的方向发展的。但汽车复杂性的提高,在开发阶段很难完全估算出所有的情况。

2010-03-18 总第 378 期