修复后的特斯拉 Model S 碰撞测试:维修过的特斯拉还有安全余量吗?

嘿,公路旅行者和数码达人们!我们的朋友、科技博主 Wylsacom 有一个明确的目标:测试苹果的”碰撞检测”功能在特斯拉 Model S 发生撞车事故时会有怎样的反应。在此过程中,我们还在自己的 ARCAP 碰撞测试中对这辆车本身进行了一番”折腾”,并发现了一些关于”修复后”特斯拉表现的重要发现。以下是我们发现的一切,从安全气囊到参与测试的 iPhone。

什么是苹果的碰撞检测功能?

碰撞检测是内置于苹果较新款智能手机(包括 iPhone 14)中的一项安全功能。它利用机身传感器监测运动和速度的突然变化:

加速度计和陀螺仪 —— 追踪碰撞过程中速度和手机方向的变化
气压计 —— 监测车辆撞向障碍物变形过程中大气压力的变化

在这次测试中,一部 iPhone 14 被安装在前面板上,撞击发生的瞬间其传感器全力运转。

认识这辆特斯拉:一辆有故事的 2013 款 Model S

我们的测试对象是一辆 2013 款特斯拉 Model S——而且并非完好无损。这辆车在我们拿到它之前就已经历过一次事故,这使它成为我们碰撞测试中一个引人入胜的案例研究。

这辆特斯拉在我们的碰撞测试系列中也创造了一个”第一次”:铝制车身车辆。

_{特斯拉 Model S 电动汽车基本上是建立在铝制车架之上的。四驱版本(如图所示)前纵梁可拆卸部分比后驱版本更短。}

自上世纪90年代以来,我们一直在对二手车进行碰撞测试,因此撞毁车辆以检验其安全性对我们来说并不新鲜。但这辆特斯拉 Model S 与众不同。经过一番侦探式的调查——在 Copart 拍卖网站上核对车辆识别码(VIN)——我们发现这辆车曾在约 37,300 公里(约 23,176 英里)的行驶里程时,遭遇过一次严重的正面碰撞,很可能是撞上了一棵树或一根柱子。撞击几乎正中车头中央,恰好在两根纵梁之间。

_{这张照片来自美国的”事故车”拍卖网站——这是我们这辆特斯拉在首次事故后、修复之前的样子。}

特斯拉的电池保护:钛合金装甲与侧面碰撞风险

普通汽车通常通过发动机舱来吸收正面碰撞的冲击力,这可能会损坏发动机,并将损伤扩散到车辆其他部位。特斯拉则不同——车头是行李箱,而非发动机。这意味着侧面碰撞才是特斯拉真正的”阿喀琉斯之踵”,尤其是在车身底部放置动力电池的位置。严重的侧面碰撞可能破坏电池组的完整性,在最坏的情况下甚至可能引发火灾。

后来,特斯拉在新款车型上为底盘和电池组加装了钛合金护板进行加固。而我们的测试车是 2014 年之前的 Model S,早于这项升级,因此没有这层额外的装甲保护。

这一背景为我们的测试增添了一层额外的悬念——我们不仅要观察车身结构的表现如何,还要关注这块毫无保护的电池会发生什么。

_{整个前部是一个总成模块。除了散热器外,空调压缩机、空气悬架、ABS 单元和转向机构都可能在碰撞中受损。}

从拍卖照片来看,早先那次事故并非全毁性的灾难。前轴的横梁和座舱框架都完好无损。挡风玻璃甚至没有裂开,尽管四个前排安全气囊都按预期弹出。

维修工程:哪些修好了,哪些没修

我们这辆特斯拉在第一次事故后进行了维修,结果好坏参半。有些问题纯粹是外观上的:

喷漆色差 —— 重新喷漆的车身面板看起来像拼布被子,颜色不太匹配
紧固件不一致 —— 细心的人能在前舱下方的空气动力学护板上发现不匹配的五金件
面板间隙不均 —— 大灯、引擎盖和保险杠之间的间距并不一致,不过早期 Model S 车型本身就以出厂时的这类不一致而闻名

但其他一些问题对乘员安全来说要严重得多:

安全带预紧器未更换 —— 驾驶员一侧的预紧器在此前的事故中已经触发,却被原样保留,而非更换为可正常工作的部件
卷收器故障 —— 应在碰撞时锁死安全带的卷收器同样无法正常工作

我们理解从德国或美国采购全新的安全带和预紧器可能很困难,但大量的二手配件本可以解决这个问题。理想情况下,在一次碰撞导致安全气囊弹出后,安全系统控制模块(约 800 欧元)、前方碰撞传感器(约 100 欧元)以及线束都应当更换为全新部件。

_{这张照片摄于碰撞测试之前:安全带下方固定点被缩短,表明预紧器已被触发。}

我们这辆特斯拉上安装的安全气囊带有标记,显示它们是来自报废车经销商的二手件——虽非全新,但确实是原厂正品安全气囊。最大的疑问是:它们真的能正常工作吗?

安全带问题同样令人担忧。一旦失效,驾驶员假人的头部就有可能撞上遮阳板附近的车顶,可能导致颈部弯曲,并损坏昂贵的 Hybrid III 假人传感器。为了避免对这些设备造成不必要的损坏,测试场地的专家在此次测试中未为假人颈部安装传感器。

_{无论是安装在面板上、撞击时飞脱出去(未受损)的 iPhone 14,还是固定在驾驶座上的 iPhone 14 Pro(如图),都未能识别出这是一次碰撞事故。}

两部 iPhone 参与了这次测试。一部 iPhone 14 通过标准磁吸支架安装在前面板的导流罩上,用来观察撞击会将它甩向何处。另一部 iPhone 14 Pro 则被牢牢地用胶带固定在驾驶座头枕后方,计划在撞击发生后立即透过打开的后车窗查看其屏幕状态。

碰撞过程:撞击与安全气囊弹出

特斯拉 Model S 在实验室接受碰撞测试

在电池检查完毕、变速器置于空挡后,特斯拉在弹射装置的轰鸣声中加速至 64.2 公里/小时,随即正面撞向可变形障碍物。撞击使大部分保险杠护板脱落,车辆在安全气囊烟火气体形成的烟雾中略微后退。

_{车头部分严重变形,但座舱笼式结构保持了原有的几何形状,没有任何车身结构完整性丧失的迹象。}

四个前排安全气囊均按预期弹出。但乘客侧安全气囊出现了一个显著问题:它弹出的力度足以将前方的挡风玻璃向外推出——而这块挡风玻璃此前已经历过一次原厂气囊弹出的考验。更糟的是,乘客侧安全气囊未能提供恰当的缓冲,它被压扁了,导致右侧假人的头部与前面板发生了直接接触。

_{乘客安全气囊震碎了前方的挡风玻璃,也未能保护假人头部免于撞上前面板。}

峰值减速度达到惊人的 81.3g,三毫秒内的平均值为 76.5g。作为对比参考,任何超过 72g 的数值都开始进入严重受伤风险上升的区间,而 88g 则标志着上限。

特斯拉 Model S 在 2014 年通过了 Euro NCAP 的所有碰撞测试,获得五星满分评级(在成人乘员保护方面获得 37 分中的 31 分)。在与我们本次测试类似的正面碰撞中(64 公里/小时,40% 重叠率),座舱保持完整,但由于我们观察到的同样的乘客安全气囊故障问题,头部保护的得分被扣减。

这并非该问题首次出现。在 Euro NCAP 2014 年对 Model S 的测试中,曾出现过类似的乘客安全气囊问题。当时假人的传感器读数并未进入危险区域,但乘客头部保护项目仍被扣分。

特斯拉后来针对这些发现更新了软件——这为我们的测试车带来了一个关键问题:这辆车实际安装的是什么版本的软件,它与非原厂、来自报废车的安全气囊模块的兼容性又如何?这些未知因素为解读我们的测试结果增添了实实在在的复杂性。

_{无论是在”美国”那次事故中,还是在我们的碰撞测试中,侧面安全气帘都没有弹出。}

还值得一提的是,充气式侧面气帘从未弹出——无论是在最初的美国事故中,还是在我们的测试中——尽管 Euro NCAP、IIHS 和 NHTSA 进行的类似正面碰撞测试都曾显示气帘成功弹出。

_{2017 年改款后的特斯拉 Model S 在美国公路安全保险协会(IIHS)以 64 公里/小时、25% 小重叠率进行的正面碰撞测试中:安全带未能固定住”驾驶员”,其头部从安全气囊侧滑撞上方向盘,而弹出的气帘又太短,未能兜住头部。结果,该项评级仅为”合格”。}

_{2013 年首次公开碰撞测试——NHTSA “五星”评级,以 56.3 公里/小时(35 英里/小时)正面撞墙测试:车身没有变形,仅对假人的传感器读数进行评估。}

碰撞测试结果:头部、胸部与伤害指标

乘客侧:右侧安全带的烟火式预紧器工作高效。乘客假人经过校准的肋骨变形量仅为 14 毫米——远低于 22 毫米的安全阈值,实际上也是这项碰撞测试历史上记录到的最低数值。大腿、膝盖和小腿承受的冲击载荷也都保持在安全范围内,表明这些部位即使受伤,也很可能无需就医治疗。

_{弯曲的方向盘卡进了仪表台遮光板下方。真皮方向盘圈上有一道明显的擦痕,是假人前额撞击留下的。}

驾驶员侧,下半身:假人腰部以下的表现相当不错——地板保持完整,踏板位移极小,膝部安全气囊有效展开。

驾驶员侧,上半身:问题就出在这里。驾驶员的安全带完全没有起作用。结果,驾驶员假人的前额和胸部先后撞上方向盘,将方向盘顶部盘圈撞弯。方向盘本身横向移位了 50 毫米,向内移位了近 70 毫米。

撞击发生前,缩短后的转向柱处于这个位置。

安全带失效导致驾驶员的肋骨变形更为严重,测得数值为 26.9 毫米。头部峰值减速度也偏高,达到 84g,不过三毫秒内的平均值相对温和,为 65.2g。以下是驾驶员与乘客之间主要伤害指标的对比:

头部伤害指标(HIC): 驾驶员 629,乘客 576——均远低于 1000 的临界阈值
头部峰值减速度: 驾驶员 65.2g(3毫秒平均值),乘客 76.5g(3毫秒平均值)——均低于 72–88g 的危险区间
胸部压缩量: 驾驶员 27 毫米,乘客 14 毫米——相对于驾驶员位置 22 毫米的法规限值
股骨最大载荷: 驾驶员 0.66 千牛,乘客 0.61 千牛——远低于 3.8–9.07 千牛的法规限值
颈部弯矩: 未测量,因为假人颈部未安装传感器以保护设备

那么,尽管安全带失效,是什么保护了驾驶员免受更严重的伤害呢?答案就在于这辆车的结构和内饰设计,我们接下来将详细介绍。

_{驾驶员的双腿没有受到威胁:踏板几乎没有移位,地板保持原状。}

结构表现:座舱的抗撞表现如何

整体而言,车辆结构表现良好。尽管发生了 3 至 4 毫米的位移,车门依然能够毫不费力地打开——这对碰撞后乘员逃生而言是一项重要因素。挡风玻璃立柱出现了一处折痕,但这处变形并未明显影响车门的开启空间,驾驶员脚部区域也基本没有受到结构性变化的影响。座舱防护笼以及吸能式纵梁——值得注意的是,后者此前曾经过维修——都表现良好。

_{连接前悬架弹簧座之间的横梁在上次事故中幸存了下来,但这一次却在焊接处开裂脱落。}

特斯拉 Model S 采用螺栓固定在车身上的可拆卸纵梁,这在理论上使维修成为可能。但要正确固定这些部件,需要在最终组装前进行细致的粘接工艺——这项专业工作要求掌握适用于铝制车身的正确胶粘剂知识。在容易因温度变化而产生金属变形的区域,会使用更具柔韧性的胶粘剂;而密度更高的红色胶粘剂则能提供更牢固的粘接力,纵梁部位便是如此。氩弧焊则增添了另一层复杂性:强度更高的合金用于动力结构和副车架,而延展性更好的合金则用于车身外板。

_{标记文字表明,这个安全气囊来自报废车拆解厂。}

即便经过了非官方的维修,这辆特斯拉 Model S 在标准的 40% 重叠率正面碰撞中依然表现得相当出色。内饰的被动安全设计在其中发挥了重要作用。根据美国联邦技术要求(FMVSS 208),车辆必须在时速高达 48 公里/小时的情况下,通过未系安全带假人参与的斜向正面碰撞测试。我们的测试结果显示,可变形的方向盘、平滑的前面板以及弹出的安全气囊(包括膝部气囊),即便在安全带失效的情况下,依然保护驾驶员免受更严重的伤害。这有力地提醒我们,具备抗撞设计的内饰对整车安全性能的贡献有多大。

_{从深深的划痕来看,右侧大灯是原厂件——它在第一次事故中曾经脱出,但后来又被装了回去。}

ARCAP 评分:这辆修复后的特斯拉表现如何

尽管此前曾遭受损伤并经历了非标准维修,这辆特斯拉 Model S 依然取得了相当不错的被动安全水平:满分 16 分中获得 11.9 分,在四星制中获得三星。这一成绩使它与福特福克斯一代(Ford Focus I)、拉达 Vesta SW Cross 等车型在 ARCAP 评分体系中处于同一水平。

头部保护: 2.9 分(驾驶员)
胸部保护: 3.3 分
膝部与大腿: 满分(绿色)
小腿与脚部: 3.7 分,原因是驾驶员承受的载荷略高
扣分项: 安全气囊穿透与驾驶员胸部直接撞击方向盘各扣 1 分
总分: 16 分中获得 11.9 分(颈部保护未评分,因为未采集到相关数据)

_{11.9 分 ARCAP 评分的构成明细,涵盖头部、胸部、膝部、大腿、小腿和脚部保护,并因安全气囊穿透和方向盘接触而扣分。}

请注意,评分和星级应当相对看待,而非绝对——车辆的重量和尺寸在实际碰撞结果中起着重要作用。特斯拉 Model S 比拉达 XRAY Cross 或大众 Polo 三厢版等车型明显更大、重量几乎是它们的两倍,这会影响其在碰撞中的表现。

因此,仅凭碰撞测试得分,直接将特斯拉 Model S 的安全性与体型小得多、重量轻得多的车辆进行比较并不公平。尽管如此,尽管这项测试缺乏严格的科学规范性,它依然清楚地说明了,像特斯拉 Model S 这样的高端车型,会因过去的损伤和非官方维修而在安全性能上损失多少——在本例中降幅达到 17%。

话虽如此,考虑到特斯拉 Model S 车身表现出的韧性和可修复性,这辆车完全有可能被修复并重新上路行驶。

那么 iPhone 与碰撞检测功能表现如何?

至于两部 iPhone,表现都不理想。参与测试的两款 iPhone 14 机型,在撞击发生后均未能激活碰撞检测功能。

_{这是碰撞检测功能被激活后,事故发生后 iPhone 屏幕本应显示的样子:如果十秒内无人滑动屏幕,系统将触发报警。}

理论上,两部手机都应当显示”您似乎发生了车祸”的提示信息,持续十秒钟。如果用户没有响应,设备会自动拨打紧急服务电话。

那么,碰撞检测功能为何没有被触发呢?有几种可能性:

座舱压力变化: 该系统可能依赖安全气囊弹出所引发的压力骤变来判断,但此次测试中所有车窗都是打开的,这很可能改变了车内的压力变化情况
经过校准的撞击模式: 该功能可能是针对特定的加速度特征或撞击类型进行调校的,而这与本次碰撞场景并不吻合
为避免误报而进行的调校: 苹果一直需要谨慎权衡灵敏度,因为此前曾有报告称,在坐过山车等活动中出现过误报——这表明,要让系统既能灵敏地捕捉到真实的车祸,又不至于过度触发,是何等困难

与大多数新技术一样,碰撞检测功能很可能会随着未来的迭代不断改进,在识别真实车祸和及时提供援助方面变得更加可靠。