說心里話，我并不想把以電能作為驅(qū)動(dòng)能源的車輛稱為“新能源汽車”，因?yàn)樵缭?834年，美國佬托馬斯·達(dá)聞波特就制造出了第一輛直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車。

在隨后的第二次工業(yè)革命中，采用蓄電池電池技術(shù)的電動(dòng)車已經(jīng)在歐美得到了廣泛應(yīng)用……

時(shí)隔一百多年，當(dāng)電力再一次被重拾回四輪民用車上的時(shí)候，很多人都不再看好這種比加油便宜，但更麻煩的汽車驅(qū)動(dòng)形式。

直到十幾年前……

頗具戲劇性的是，在“石油壓根兒不值錢”的美國，發(fā)展起來了一家以科技為導(dǎo)向、以實(shí)用為基礎(chǔ)的純電動(dòng)車企——特斯拉，用我們現(xiàn)在的話講，就是“造車新勢力”。

不同的是，這家十幾年前成立的“造車新勢力”帶動(dòng)了汽車行業(yè)的錯(cuò)位發(fā)展！

就連信奉“V8即真理、自吸即正義”的紅脖子，都開始在特斯拉的影響下逐漸接受起純電動(dòng)汽車來。

沒有“新能源補(bǔ)貼”的美國，特斯拉憑借什么走上正軌？

縱觀國內(nèi)各大“新能源”汽車制造商，很大一部分品牌之所以成立，都著眼于高額補(bǔ)貼利益。

但你要問有幾家“新能源”車企是認(rèn)真造車的，恐怕少之又少。

就算這些企業(yè)能夠把純電動(dòng)產(chǎn)品造出來，但最直觀的問題就是存在續(xù)航里程低、能量補(bǔ)充速度緩慢、熱管理效能低等問題。

并且，在產(chǎn)品上普遍較為廉價(jià)，就算是某些沖刺高端的品牌，也僅僅是讓消費(fèi)者一廂情愿罷了，論結(jié)果，仍然不會(huì)對(duì)國內(nèi)的傳統(tǒng)車企造成大的風(fēng)波。

特斯拉為什么敢于挑戰(zhàn)燃油車的地位？

很大的原因就在于：特斯拉考慮到了一輛車的本質(zhì)是為了方便通勤，而不是讓消費(fèi)者買回去當(dāng)“爹”給供著。

因此，動(dòng)力電池成了特斯拉必須要攻克的第一道關(guān)卡，他們的團(tuán)隊(duì)也確實(shí)在這方面傾注了很多心血和經(jīng)費(fèi)。以特斯拉Model S為例，其動(dòng)力電池系統(tǒng)約占全車成本的1/3。

從動(dòng)力電池系統(tǒng)的角度看，超過70%的成本來自單體電池。聊到這里不得不提一下，特斯拉在動(dòng)力電池領(lǐng)域有一個(gè)“好幫手”，那就是松下。

2008年，特斯拉發(fā)布了旗下第一款車Roadsteds/a>，從那時(shí)開始，特斯拉就始終將松下的單體電池作為動(dòng)力電池包的核心構(gòu)件。

特斯拉Model S和Model X兩款較早量產(chǎn)的車型，使用松下NRC18650三元鋰電池，完成封裝之后的動(dòng)力電池包，其能量密度為160W·h/kg。

剛上市不久的特斯拉Model 3，使用的單體電池型號(hào)為NCR21700，這款電池由特斯拉在松下協(xié)助下研發(fā)，單體電池的能量密度達(dá)到了300W·h/kg。

直接參與研發(fā)也讓特斯拉新一代動(dòng)力電池包的成本從NRC18650時(shí)代的$171/kW·h，降低到了如今的$111/kW·h。

通過新的封裝技術(shù)、優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及更新后的能量管理和熱量管理算法，特斯拉Model 3的動(dòng)力電池包可以實(shí)現(xiàn)250W·h/kg的能量密度，以及近600km的最大續(xù)航里程。

單體電池的能量密度提高了，成本降低了，但并不代表一切問題都解決了。

動(dòng)力電池包是由一個(gè)個(gè)單體電池連接構(gòu)成的，因此，實(shí)時(shí)監(jiān)控動(dòng)力電池包內(nèi)部情況就顯得尤為重要。

特斯拉公司的工程團(tuán)隊(duì)將若干個(gè)單體電池封裝成一個(gè)電池磚；將若干個(gè)電池磚串聯(lián)成一個(gè)電池片；再用11個(gè)電池片組成一個(gè)動(dòng)力電池包。

電池組的每一層，都進(jìn)行了嚴(yán)密的監(jiān)控，在每個(gè)單體電池、每個(gè)電池磚、每個(gè)電池片的兩端，均設(shè)置有保險(xiǎn)絲。

一旦電池過熱或者電流過大則立刻融斷，斷開輸出，以此避免因某個(gè)電池出現(xiàn)異常情況(過熱或電流過大)時(shí)影響到整個(gè)電池包。

在每個(gè)電池片上，均設(shè)置有電池監(jiān)控板(BMB，battery monitor board)，用以監(jiān)控每個(gè)電池磚的電壓、溫度以及整個(gè)電池片的輸出電壓。

在整個(gè)電池包上，設(shè)置有電池系統(tǒng)控制器(BSM，battery system monitor)，用以監(jiān)控整個(gè)電池包的工作環(huán)境，包括電池包的電流、電壓、溫度、濕度、方位、煙霧等。

在整車層面，設(shè)置有車輛系統(tǒng)控制器VSM (vehicle system monitor)，用以監(jiān)控BSM。

在車輛發(fā)生碰撞的時(shí)候，電池的外部結(jié)構(gòu)可以保護(hù)電芯免受沖擊并自動(dòng)切斷電源。

特斯拉開發(fā)的電池管理系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：能夠準(zhǔn)確估測電池單體的荷電狀態(tài)（State of Charge，SOC），保證 SOC 維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充電或過放電對(duì)電池造成損傷。

小結(jié)：

說白了，純電動(dòng)汽車的終極研究方向不僅在于增加電池密度從而延長續(xù)航里程，更在于電池管理系統(tǒng)的解決辦法。因?yàn)?，堆電池的方法大家都能做，而且，就?dāng)前的物理特性而言，電池還是有很大局限性的。比如我買一輛新車，續(xù)航里程可以達(dá)到宣稱的300公里甚至500公里，但長期使用之后呢？沒有完善的電池管理技術(shù)，必然就會(huì)導(dǎo)致電池衰減，從而大大降低車輛的續(xù)航效能。因此，堆電池不是正確的方向，只有延長電池正常使用壽命，才是最好的方法。

純電動(dòng)好不好開，還得看電機(jī)和電控的技術(shù)儲(chǔ)備

相比于燃油汽車，純電動(dòng)的優(yōu)勢除了節(jié)約錢之外，還有一個(gè)重要的點(diǎn)，那就是好開。

這里的“好開”，不是傳統(tǒng)意義上的換擋沖擊，而是在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，動(dòng)力的強(qiáng)大線性輸出。

還記得游戲GTA5里面的那輛純電動(dòng)小跑車嗎？在悄無聲息之中將速度瞬間攀升至120英里每小時(shí)……

但，游戲始終是游戲。

在目前，很多國內(nèi)的“新能源”車企都在糾結(jié)動(dòng)力性：“我把電機(jī)功率做高了，那續(xù)航里程不得成倍數(shù)縮??？算了算了，還是控制一下輸出，保留續(xù)航持久吧！”

所以，很多國產(chǎn)的純電動(dòng)汽車開起來并不爽，加速感受甚至還不如同價(jià)位的燃油車來得刺激。

但特斯拉偏偏不信邪，Model S高性能版在續(xù)航650km的情況下，2.6秒破百。

甚至，在GTA5游戲中，那輛開起來賊爽的純電動(dòng)小跑車原型就來自于特斯拉Roadster。

這個(gè)品牌所用的電動(dòng)機(jī)，為自主研發(fā)的三相感應(yīng)電機(jī)，擁有最優(yōu)化的纏繞線性，能夠最大限度的減少阻力以及能量損耗。

以其他車企普遍采用永磁式同步電動(dòng)機(jī)不同，特斯拉使用的是（銅制轉(zhuǎn)子）三相四極交流感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)體積小、重量輕，且可以瞬時(shí)輸出最大扭矩，在全生命周期內(nèi)，基本無需保養(yǎng)。

為了在一定程度上擺脫對(duì)稀土（制造永磁電機(jī)的必需品）的依賴，特斯拉選擇使用感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)。

為了讓電動(dòng)機(jī)可以承受更高負(fù)載，特斯拉給感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)使用了銅芯轉(zhuǎn)子。

但是，金屬銅熔點(diǎn)過高，很難以控制成本的方法進(jìn)行大體積部件的鑄造。

因此，特斯拉的技術(shù)人員發(fā)明了表面鍍銀的銅質(zhì)楔子，將其插入銅條端部的間隙之中，實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本和規(guī)模化生產(chǎn)的目的。

由于動(dòng)力電池包只能提供直流電，因此，車輛還配備了具有變頻驅(qū)動(dòng)功能的逆變器。制動(dòng)系統(tǒng)也配備了動(dòng)能回收功能，最大限度地利用電能，提升車輛續(xù)航能力。

電動(dòng)四驅(qū)帶給了特斯拉 Model S 超強(qiáng)的加速表現(xiàn)，在車輛前橋和后橋分別安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使四個(gè)車輪同時(shí)進(jìn)行動(dòng)力輸出。

與機(jī)械四驅(qū)不同，電動(dòng)四驅(qū)沒有傳動(dòng)軸和軸間差速器，因此，平衡前后車輪的轉(zhuǎn)速差，就需要電控程序來執(zhí)行。

這就是近些年電動(dòng)汽車制造商經(jīng)常提到的轉(zhuǎn)矩矢量控制，即實(shí)時(shí)讀取車輪轉(zhuǎn)速，并通過調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和改變扭矩輸出方向來平衡同軸兩側(cè)車輪，以及前后車橋之間的轉(zhuǎn)速差，從而實(shí)現(xiàn)車身穩(wěn)定。

但是，正逐漸開始進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)的特斯拉Model 3，將驅(qū)動(dòng)單元換成了永磁式電動(dòng)機(jī)。

根據(jù)特斯拉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)專家解釋，Model 3的定位是“走量”，因此，需要考慮最大限度地實(shí)現(xiàn)規(guī)?；杀緝?yōu)勢，永磁式電動(dòng)機(jī)顯然比感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)更有優(yōu)勢。

說得再功利一點(diǎn)，特斯拉已經(jīng)在中國上海投資建廠，應(yīng)該也就不那么擔(dān)心在采購稀土?xí)r“吃虧”了。

小結(jié)：

還是那句話，續(xù)航的延長，不應(yīng)該犧牲駕駛感受。動(dòng)力是個(gè)很玄學(xué)的東西，一輛動(dòng)力遲滯嚴(yán)重的電動(dòng)車，肯定不是大眾所能接受的“新能源”。試想，在三五十年之后，我們的后代開著一輛動(dòng)力延遲如蝸牛的電動(dòng)汽車下班，回家打開電視觀看比拼換電池速度的 Formula E，怎會(huì)想起幾十年前，充滿速度與激情的時(shí)代？

面向未來的出行，應(yīng)該是高效與安全的融合

播報(bào)本臺(tái)最新消息：2059年7月11日，一輛行駛于無人駕駛高速公路環(huán)線的小型電動(dòng)跑車由于自動(dòng)駕駛儀器故障，以300公里的時(shí)速追尾一輛80公里時(shí)速正常行駛的氫氣罐車，事故導(dǎo)致環(huán)線癱瘓、數(shù)十輛自動(dòng)駕駛汽車損毀，幸未造成人員傷亡……

的確，自動(dòng)駕駛技術(shù)是一項(xiàng)面對(duì)未來的命題。

但今天下定結(jié)論，還為時(shí)過早。

因?yàn)?，有包括特斯拉在?nèi)的很多車企，都在研究這一技術(shù)。

從目前的情況來看，特斯拉雖然在自動(dòng)駕駛模式中出現(xiàn)過很多事故，但從應(yīng)用范圍和距離長度來看，特斯拉是最為接近未來自動(dòng)駕駛的品牌。

作為科技公司和電動(dòng)汽車廠商，特斯拉的自動(dòng)駕駛功能當(dāng)然是必不可少的“噱頭”。

多年來，特斯拉網(wǎng)羅了很多來自硅谷各大電子科技公司的人才，在自動(dòng)控制、算法、傳感器技術(shù)和人工智能等方面有著出色的基礎(chǔ)。

電動(dòng)轉(zhuǎn)向、電力驅(qū)動(dòng)、線控制動(dòng)這些電動(dòng)汽車的常規(guī)配置，也讓自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)起來比傳統(tǒng)汽車更方便。

特斯拉給自己的自動(dòng)駕駛功能，命名為Autopilot（自動(dòng)航行）。

但不幸的是，從推出至今，因該功能潛在缺陷或駕駛員應(yīng)用不當(dāng)而引發(fā)的事故數(shù)量，不在少數(shù)，有些事故甚至造成了人員傷亡。

客觀來說，看過專業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)對(duì)Autopilot控制邏輯的分析結(jié)果后，這套系統(tǒng)的功能尚不足以承擔(dān)替代駕駛員完全駕駛操作的任務(wù)。

但是，早年間特斯拉對(duì)Autopilot的宣傳，卻容易讓用戶誤解成“Ta這就是自動(dòng)駕駛”。

在新技術(shù)從概念變成產(chǎn)品的過程中，失敗和損失，是幾乎不可避免的。

特斯拉也已經(jīng)在近5年來收集了十?dāng)?shù)億公里的道路駕駛數(shù)據(jù)，已實(shí)現(xiàn)車輛智能控制系統(tǒng)各類功能的迭代升級(jí)。

毫無疑問，人們期待自動(dòng)駕駛技術(shù)可以早日實(shí)現(xiàn)，但前提是，足夠安全。

小結(jié)：

從目前的情況來看，自動(dòng)駕駛技術(shù)同樣處于瓶頸之中。因?yàn)檫@一技術(shù)的完善不光是車本身需要做的，更需要道路與各種交通設(shè)施的整合。所以，但從汽車本身的控制儀器來講，特斯拉的自動(dòng)駕駛模塊確實(shí)是足夠先進(jìn)的了。

要高效，也要安全

如同單體電池不希望內(nèi)阻過大，電動(dòng)汽車必然也不希望有限的電能被過多浪費(fèi)在與行駛和功能無關(guān)的地方。

因此，控制車輛的重量就變得尤為重要。

為了足夠的電容量，動(dòng)力電池包的體積很難縮小，重量也沒有減輕的余地，要想輕量化就只能從車身下手。

而減重，也不是一味地使用輕質(zhì)材料，材料和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度同樣必須得到正，否則，在碰撞安全方面很難過關(guān)。

特斯拉的工程師找到了兄弟公司Space X，并從航天技術(shù)中，獲得了全鋁車身及底盤的設(shè)計(jì)和應(yīng)用知識(shí)。

特斯拉采購美國鋁業(yè)公司（Alcoa）生產(chǎn)的鋁材，還建設(shè)了北美地區(qū)規(guī)模最大的液壓沖壓車間。

所有用于制造特斯拉汽車覆蓋件板材，都經(jīng)過慢速?zèng)_壓，以盡量減少熱量和翹曲對(duì)成型件的影響。

沖壓完成的板材，還需要經(jīng)過精密的激光切割，才能達(dá)到最終的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

擠壓件、沖壓件和鑄造件的合理組合，實(shí)現(xiàn)了足以滿足需求的剛度和強(qiáng)度。

高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)，不僅能保護(hù)車內(nèi)乘員，還能提供更好的整體操控性。

特斯拉 Model S 是 2014 年唯一一款同時(shí)獲得歐洲 Euro NCAP 和美國高速公路安全管理局(NHTSA) 5星最高評(píng)分的車型。

相比傳統(tǒng)鋼材，鋁材料本身具有更好的金屬延展性，因此，當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，可以更有效地潰縮以吸收沖擊力。

同時(shí)，車身框架使用高強(qiáng)度材料予以加固，撞擊時(shí)能夠有效吸收能量，且不會(huì)造成駕駛艙變形，給予駕乘人員足夠的生存空間。

特斯拉Autopilot系統(tǒng)中的前置攝像頭、雷達(dá)、360°超聲波傳感器等硬件，能夠探測車身周圍約5m范圍內(nèi)的障礙物，提升車輛在狹小空間或停車時(shí)的安全性。

在車外行人保護(hù)方面，車輛正面的傳感器在判斷出碰撞不可避免時(shí)，會(huì)讓前部行李艙蓋升高，以盡可能減輕被撞行人受到的傷害。

另外，特斯拉公司最近更新了Autopilot的自動(dòng)緊急制動(dòng)(AEB)功能的算法，更新后的AEB會(huì)在傳感器檢測到前方有人或騎行者試圖穿越車輛行駛線后，第一時(shí)間減速，以避免碰撞傷害。

小結(jié)：

汽車安全分為被動(dòng)安全和主動(dòng)安全，特斯拉通過材料的應(yīng)用和設(shè)計(jì)的革新，實(shí)現(xiàn)了盡可能少的電能浪費(fèi)，和盡可能大的安全系數(shù)。此外，特斯拉利用Autopilot系統(tǒng)中的很多傳感器實(shí)現(xiàn)了可靠的主動(dòng)安全，并且正在對(duì)車外行人的保護(hù)進(jìn)行逐步完善。

結(jié)束語：

從第一次工業(yè)革命到第三次信息革命，時(shí)代進(jìn)步的終極原因是什么？那便是科技的進(jìn)步?；蛟S，電力驅(qū)動(dòng)汽車并不是一個(gè)新鮮玩意兒，從小朋友玩的遙控車再到礦山上使用的礦石搬運(yùn)車，都是由電力所驅(qū)動(dòng)。在現(xiàn)階段的民用車領(lǐng)域，突破瓶頸的關(guān)鍵不僅僅是電池技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的單向發(fā)展，而是融合互補(bǔ)，共同促進(jìn)整車的性能優(yōu)勢。

所以，國內(nèi)很多新能源汽車雖然在各個(gè)單項(xiàng)環(huán)節(jié)上做出了突破，但它們很難將各種技術(shù)所融合；整車的匹配整合，卻正是特斯拉的優(yōu)勢所在。因此，希望國內(nèi)的車企不要在某個(gè)單項(xiàng)上超越了，“標(biāo)桿”就沾沾自喜，未來的道路，還很漫長！

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