從電池到智能化特斯拉各項技術(shù)深入解析

#從電池到智能化特斯拉各項技術(shù)深入解析特斯拉的電動汽車技術(shù)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(shù)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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?qū)汃R，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(chǎn)的汽車（圖）。通過第二階段獲取的利潤和積累的經(jīng)驗，開發(fā)更經(jīng)濟、更大規(guī)模量產(chǎn)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(chǎn)階級完全可以負擔得起。圖特斯拉生產(chǎn)線特斯拉目前的技術(shù)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(chǎn)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(shù)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(shù)較為成熟、出貨量大、生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(nèi)領(lǐng)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(jié)構(gòu)設計，帶來單位體積重量內(nèi)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(qū)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(qū)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(qū)動的 （圖S。圖雙電機全輪驅(qū)動的特斯拉采用三相四極交流感應電動機，銅轉(zhuǎn)子，具有變頻驅(qū)動功能的驅(qū)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(nèi)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(jīng)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(shù)，結(jié)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(jié)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(cè)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(shù)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(nèi)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(nèi)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(guān)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(wǎng)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(jīng)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(shù)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(wǎng)為基礎，正是所謂的“車聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)。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(jīng)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(guān)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(guān)部件，輔助車主進行升級或替換部件。交互關(guān)系：智能汽車十分重要的一項功能就是實現(xiàn)交互關(guān)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(nèi)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(jīng)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(nèi)，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(jīng)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(shù)，因為這沒有意義。特斯拉的