從電池到智能化特斯拉各項技術深入解析

#從電池到智能化特斯拉各項技術深入解析特斯拉的電動汽車技術代表了世界的最高水平，在地球環(huán)境危機日益加重的背景下，世界上不缺少新的消耗著汽油、排放著污染物尾氣、有著復雜傳動裝置的汽車，特斯拉決定站在科技、汽車、能源的交叉口，進行顛覆性的思考和研發(fā)。特斯拉的電動汽車技術代表了世界的最高水平，在地球環(huán)境危機日益加重的背景下，世界上不缺少新的消耗著汽油、排放著污染物尾氣、有著復雜傳動裝置的汽車，特斯拉決定站在科技、汽車、能源的交叉口，進行顛覆性的思考和研發(fā)。特斯拉的技術路線及選擇原因特斯拉的首要任務不是要成為全球最大的汽車公司，而是要彌補電動汽車長期存在的若干缺陷，并通過驚艷的產品顛覆人們對電動汽車的看法，然后通過競爭使全球汽車巨頭不得不去開發(fā)自己的電動汽車，其終極目標及公司的宗旨是“盡快在市場上推出大眾市場接受的電動汽車，加速實現(xiàn)可持續(xù)交通”。特斯拉制訂了“三步走”的商業(yè)計劃：第一階段：向超級富豪推出高價、小批量汽車。推出第一款產品時價格很高，但確保汽車的高檔品位，使其物有所值，即生產出的汽車足以媲美頂級性能車，那么定價為萬美元也就不存在問題。圖特斯拉第一階段電動汽車第二階段：以中高端價位向更多相對富裕的消費者推出中等價位、中等批量生產的電動汽車。借助第一階段獲得的利潤，開發(fā)第二階段的汽車。第二階段的汽車依然比較貴，但其競爭對象更像是萬美元價位的奔馳或寶馬，而不再是法拉利。圖特斯拉電動汽車第三階段：向普通大眾推出低價、量產的汽車（圖）。通過第二階段獲取的利潤和積累的經驗，開發(fā)更經濟、更大規(guī)模量產的大眾化電動汽車，其相對便宜的價格和保養(yǎng)的節(jié)省，使中產階級完全可以負擔得起。圖特斯拉生產線特斯拉目前的技術優(yōu)勢電池特斯拉是唯一一家采用 型三元鋰離子電池的電動汽車公司。這種類型電池曾一直用于筆記本電腦、數(shù)碼相機、手機等電子消費產品中。針對電動汽車的應用環(huán)境，特斯拉使用的 型電池又不同于筆記本等數(shù)碼設備所使用的型電池，其技術標準也要高于后者，例如在設計上特斯拉使用的 型電池能量密度高于同時期其他類鋰電池以上（圖）。圖特斯拉店面的底盤特斯拉選擇松下型電池的原因主要有：能量密度大，穩(wěn)定性、一致性更高；技術較為成熟、出貨量大、生產自動化程度高，可以有效降低電池系統(tǒng)成本；全球每年生產數(shù)億個 型電池，安全級別不斷提高；單體電池尺寸小但可控性高，可降低單個電池發(fā)生故障帶來的影響，即使電池組的某個單元發(fā)生故障，也不會對電池整體性能產生影響，但車輛會顯示出錯誤信息，對用戶進行警示，這也是配備較多單體電池的好處。特斯拉旗下量產車型 （圖S使用的是松下定制的三元材料電池，即鎳鉆鋁三元正極材料的鋰電池。圖特斯拉電動車雖然 型電池是全球頂尖電池，但傳統(tǒng) 型鋰電池也有其自身特性所無法忽略的一些相對弱點，例如對溫度相對敏感、一致性差等。電動汽車對電池的要求是單次充電續(xù)航里程大、性能穩(wěn)定可靠、安全系數(shù)高且可循環(huán)充電次數(shù)多。特斯拉解決 型傳統(tǒng)電池短板的辦法包括：活性的電化學材料、改進的電芯結構設計、優(yōu)化模組設計、先進的故障保護機制和電池充放電控制，以及其業(yè)內領先的熱管理系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)?；钚圆牧虾透倪M的電芯結構設計，帶來單位體積重量內能量存儲更高，提高充電電壓的同時，電芯穩(wěn)定性更好。電機與常規(guī)的全輪驅動車輛只用一臺發(fā)動機和變速箱分配能量、犧牲效率來換取牽引力不同，特斯拉的工程師們在后輪驅動 的基礎上，在前軸加裝了一臺電機，使之成為雙電機全輪驅動的 （圖S。圖雙電機全輪驅動的特斯拉采用三相四極交流感應電動機，銅轉子，具有變頻驅動功能的驅動逆變器與動能再生制動系統(tǒng)。不僅體積小，重量輕，而且可以瞬時輸出到最大扭矩，并在全壽命內基本無需保養(yǎng)。特斯拉 電動機還獲得年度國際最佳發(fā)動機大獎。鋁制車身特斯拉營銷經理、鐵桿車迷泰德?米倫蒂諾說過，在北美打造一輛最安全的汽車首先就是從金屬材料的選擇開始。特斯拉的電池很笨重，必須通過降低車身的重量來彌補笨重電池的不足。因此，特斯拉求助了 ，并使用了它的先進火箭技術，結果特斯拉汽車成為北美唯一使用全鋁車身的汽車（圖）。圖全鋁車身的特斯拉電動汽車安全性車身安全：特斯拉 的車身和底盤主要采用鋁合金材料打造，相比傳統(tǒng)鋼材，鋁材料本身就具有更好的金屬延展性，因此可以更有效地吸收沖擊力。同時車身框架用高強度材料加固，撞擊時能夠有效吸收能量，但駕駛艙卻不易變形。從實際高速駕駛強烈碰撞的結果來看， 也證明了鋁材料所具備的優(yōu)勢。由于全車最重的部件一一電池組位于底盤正下方，這為車身安全帶來兩方面助益：第一，沉重的電池組所帶來的低重心讓特斯拉幾乎不會發(fā)生側翻；第二特斯拉電池組本身就設計非常堅固，這無形中又為車輛乘員艙增加了一層保護。除此之外，得益于純電動汽車技術優(yōu)勢，特斯拉 擁有了“前備箱”的設計（圖），這不僅為車主騰出了一個巨大的儲物空間，無形中還充當著碰撞前緩沖區(qū)的角色。圖特斯拉電動汽車的“前備箱”電池安全：特斯拉 全車搭載了幾千塊特別訂制的高級車用鋰離子電池，擁有非常高的能量密度，其循環(huán)性相當驚人，容量和直流內阻在上千次充放電后都保持著相對穩(wěn)定的水平，充電倍率和溫度對電池的影響都不大，這些都是普通電池無法比擬的。信息安全：有別于傳統(tǒng)汽車，除“雙閃”燈和副駕駛位置的儲物箱按鈕外，特斯拉 電動汽車內其他所有的按鍵都集合于一塊英寸的中控觸屏（圖）。最重要的是，控觸屏的背后是一個可以隨時自動更新的系統(tǒng)，這就是特斯拉人性化的“空中升級”服務。圖 英寸中控觸屏在未帶鑰匙的情況下，特斯拉手機可以直接操控汽車，但是每次都需要賬戶信息的輸入，每次解鎖都有一個尋找密鑰的過程。特斯拉車上有很多安全模塊和跟鑰匙交互關系的控制器，這不是一個簡單的設計，有時即使有鑰匙，也不見得能夠打開，它隨時處于檢測狀態(tài)，每隔幾秒進行一個循環(huán)、配比，只有在安全、配比成功的條件下才能解鎖、開動。圖特斯拉汽車車主手機上的智能化空中升級：空中升級是大多數(shù)特斯拉車主最傾心的智能化服務，它好比目前的智能手機，車主可以在聯(lián)網狀態(tài)下隨時隨地更新車輛的最新功能。這是非常智能的集成應用，顛覆了人為更新的傳統(tǒng)方式。目前，特斯拉自年至今在中國已經進行了次更新，依次實現(xiàn)了導航服務、語音導航、巡航控制、防撞輔助、倒車輔助增強、車速輔助、智能溫度預設、自動緊急制動、盲點警報、代客模式以及導航等功能的更新。遠程診斷：這項功能可以讓車主在遇到問題時，能夠直接聯(lián)絡特斯拉技術支持售后，特斯拉工程師可直接通過后臺查看車輛出現(xiàn)的問題，不用到店檢查，節(jié)省了車主時間、提高了診斷效率。這一切都是以聯(lián)網為基礎，正是所謂的“車聯(lián)網”技術。英寸中控屏力iPad：特斯拉d的所有操作都是通過一個酷似iPad的英寸中控臺實現(xiàn)，它并非僅僅是一個iPad那么簡單。值得一提的是，目前智能規(guī)劃已經在美國實現(xiàn)，通過中控臺可實現(xiàn)最優(yōu)路線指弓I、電量預估、目的地充電提示、車速規(guī)劃等智能規(guī)劃。未來智能規(guī)劃還會將交通信息、路況信息以及天氣信息實現(xiàn)交互和傳遞，屆時將可以給車主帶來極大的駕駛便利。自動求助：智能汽車不僅要智能、環(huán)保還要更安全。特斯拉目前不僅可以通過輔助駕駛、自助駕駛等功能保護車輛出行安全，自動求助功能也是一大亮點。例如特斯拉d發(fā)生了碰撞的緊急情況，該車將立即自動發(fā)送后臺相關參數(shù)，客服人員會在必要情況下，及時聯(lián)絡車主幫助處理后續(xù)事宜。此外，后臺工作人員也可通過車號自動得知該車輛是否需要更換相關部件，輔助車主進行升級或替換部件。交互關系：智能汽車十分重要的一項功能就是實現(xiàn)交互關系，車輛要與交通中心交互，車與車交互，車與信號燈、行人等交互。特斯拉目前配有官方移動客戶端軟件，車主可通過操作實時操控車輛。車主忘記帶鑰匙，手機便可開啟車門；車輛丟失，遠程應用即可查看車輛位置并協(xié)助找回車輛。充電第一種家用充電樁（圖 ）是特斯拉車主最主要的充電方式，特斯拉擁有業(yè)界第一的超高家充安裝率，幫助車主足不出戶解決的充電需求。日常生活中，特斯拉車主的出行需求是在城市半徑不超過 的范圍內使用，便利的家用充電方式完全可以滿足，而且特斯拉純電動門豪華轎跑車 d 的續(xù)航里程已經達到了 （D,短途出行完全不成問題超級充電樁 即可為d充滿電量。圖超級充電樁目的地充電樁（圖3,是特斯拉分布最廣的一種充電樁，遍布全國各地的大型商場、寫字樓、酒店、銀行營業(yè)廳、地下停車場以及一些熱門景區(qū)內，方便車主在途中休息時，及時充電，滿足d車主多樣的出行充電需要。截至目前，特斯拉已經在中國建成超過個目的地充電樁。圖目的地充電樁特斯拉專利開放及目的對特斯拉來說，開放專利并非要避免別的公司模仿技術，因為這沒有意義。特斯拉的