說心里話，我并不想把以電能作為驅動能源的車輛稱為“新能源汽車”，因為早在1834年，美國佬托馬斯·達聞波特就制造出了第一輛直流電機驅動的電動車。

在隨后的第二次工業革命中，采用蓄電池電池技術的電動車已經在歐美得到了廣泛應用……

時隔一百多年，當電力再一次被重拾回四輪民用車上的時候，很多人都不再看好這種比加油便宜，但更麻煩的汽車驅動形式。

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，發展起來了一家以科技為導向、以實用為基礎的純電動車企——特斯拉，用我們現在的話講，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”帶動了汽車行業的錯位發展！

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汽車來。

沒有“新能源補貼”的美國，特斯拉憑借什么走上正軌？

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

但你要問有幾家“新能源”車企是認真造車的，恐怕少之又少。

就算這些企業能夠把純電動產品造出來，但最直觀的問題就是存在續航里程低、能量補充速度緩慢、熱管理效能低等問題。

并且，在產品上普遍較為廉價，就算是某些沖刺高端的品牌，也僅僅是讓消費者一廂情愿罷了，論結果，仍然不會對國內的傳統車企造成大的風波。

特斯拉為什么敢于挑戰燃油車的地位？

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

因此，動力電池成了特斯拉必須要攻克的第一道關卡，他們的團隊也確實在這方面傾注了很多心血和經費。以特斯拉Model S為例，其動力電池系統約占全車成本的1/3。

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

2008年，特斯拉發布了旗下第一款車Roadsteds/a>，從那時開始，特斯拉就始終將松下的單體電池作為動力電池包的核心構件。

特斯拉Model S和Model X兩款較早量產的車型，使用松下NRC18650三元鋰電池，完成封裝之后的動力電池包，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為NCR21700，這款電池由特斯拉在松下協助下研發，單體電池的能量密度達到了300W·h/kg。

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

通過新的封裝技術、優化的冷卻系統設計，以及更新后的能量管理和熱量管理算法，特斯拉Model 3的動力電池包可以實現250W·h/kg的能量密度，以及近600km的最大續航里程。

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。

動力電池包是由一個個單體電池連接構成的，因此，實時監控動力電池包內部情況就顯得尤為重要。

特斯拉公司的工程團隊將若干個單體電池封裝成一個電池磚；將若干個電池磚串聯成一個電池片；再用11個電池片組成一個動力電池包。

電池組的每一層，都進行了嚴密的監控，在每個單體電池、每個電池磚、每個電池片的兩端，均設置有保險絲。

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

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

在整個電池包上，設置有電池系統控制器(BSM，battery system monitor)，用以監控整個電池包的工作環境，包括電池包的電流、電壓、溫度、濕度、方位、煙霧等。

在整車層面，設置有車輛系統控制器VSM (vehicle system monitor)，用以監控BSM。

在車輛發生碰撞的時候，電池的外部結構可以保護電芯免受沖擊并自動切斷電源。

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

小結：

說白了，純電動汽車的終極研究方向不僅在于增加電池密度從而延長續航里程，更在于電池管理系統的解決辦法。因為，堆電池的方法大家都能做，而且，就當前的物理特性而言，電池還是有很大局限性的。比如我買一輛新車，續航里程可以達到宣稱的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，必然就會導致電池衰減，從而大大降低車輛的續航效能。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。

純電動好不好開，還得看電機和電控的技術儲備

相比于燃油汽車，純電動的優勢除了節約錢之外，還有一個重要的點，那就是好開。

這里的“好開”，不是傳統意義上的換擋沖擊，而是在電機的驅動下，動力的強大線性輸出。

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

但，游戲始終是游戲。

在目前，很多國內的“新能源”車企都在糾結動力性：“我把電機功率做高了，那續航里程不得成倍數縮小？算了算了，還是控制一下輸出，保留續航持久吧！”

所以，很多國產的純電動汽車開起來并不爽，加速感受甚至還不如同價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小跑車原型就來自于特斯拉Roadster。

這個品牌所用的電動機，為自主研發的三相感應電機，擁有最優化的纏繞線性，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機不同，特斯拉使用的是（銅制轉子）三相四極交流感應式電動機，這種電機體積小、重量輕，且可以瞬時輸出最大扭矩，在全生命周期內，基本無需保養。

為了在一定程度上擺脫對稀土（制造永磁電機的必需品）的依賴，特斯拉選擇使用感應式電動機。

為了讓電動機可以承受更高負載，特斯拉給感應式電動機使用了銅芯轉子。

但是，金屬銅熔點過高，很難以控制成本的方法進行大體積部件的鑄造。

因此，特斯拉的技術人員發明了表面鍍銀的銅質楔子，將其插入銅條端部的間隙之中，實現節約成本和規模化生產的目的。

由于動力電池包只能提供直流電，因此，車輛還配備了具有變頻驅動功能的逆變器。制動系統也配備了動能回收功能，最大限度地利用電能，提升車輛續航能力。

電動四驅帶給了特斯拉 Model S 超強的加速表現，在車輛前橋和后橋分別安裝驅動電機，使四個車輪同時進行動力輸出。

與機械四驅不同，電動四驅沒有傳動軸和軸間差速器，因此，平衡前后車輪的轉速差，就需要電控程序來執行。

這就是近些年電動汽車制造商經常提到的轉矩矢量控制，即實時讀取車輪轉速，并通過調節電動機轉速和改變扭矩輸出方向來平衡同軸兩側車輪，以及前后車橋之間的轉速差，從而實現車身穩定。

但是，正逐漸開始進入大規模量產的特斯拉Model 3，將驅動單元換成了永磁式電動機。

根據特斯拉驅動系統專家解釋，Model 3的定位是“走量”，因此，需要考慮最大限度地實現規模化成本優勢，永磁式電動機顯然比感應式電動機更有優勢。

說得再功利一點，特斯拉已經在中國上海投資建廠，應該也就不那么擔心在采購稀土時“吃虧”了。

小結：

還是那句話，續航的延長，不應該犧牲駕駛感受。動力是個很玄學的東西，一輛動力遲滯嚴重的電動車，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力延遲如蝸牛的電動汽車下班，回家打開電視觀看比拼換電池速度的 Formula E，怎會想起幾十年前，充滿速度與激情的時代？

面向未來的出行，應該是高效與安全的融合

播報本臺最新消息：2059年7月11日，一輛行駛于無人駕駛高速公路環線的小型電動跑車由于自動駕駛儀器故障，以300公里的時速追尾一輛80公里時速正常行駛的氫氣罐車，事故導致環線癱瘓、數十輛自動駕駛汽車損毀，幸未造成人員傷亡……

的確，自動駕駛技術是一項面對未來的命題。

但今天下定結論，還為時過早。

因為，有包括特斯拉在內的很多車企，都在研究這一技術。

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

作為科技公司和電動汽車廠商，特斯拉的自動駕駛功能當然是必不可少的“噱頭”。

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

電動轉向、電力驅動、線控制動這些電動汽車的常規配置，也讓自動駕駛實現起來比傳統汽車更方便。

特斯拉給自己的自動駕駛功能，命名為Autopilot（自動航行）。

但不幸的是，從推出至今，因該功能潛在缺陷或駕駛員應用不當而引發的事故數量，不在少數，有些事故甚至造成了人員傷亡。

客觀來說，看過專業技術機構對Autopilot控制邏輯的分析結果后，這套系統的功能尚不足以承擔替代駕駛員完全駕駛操作的任務。

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

在新技術從概念變成產品的過程中，失敗和損失，是幾乎不可避免的。

特斯拉也已經在近5年來收集了十數億公里的道路駕駛數據，已實現車輛智能控制系統各類功能的迭代升級。

毫無疑問，人們期待自動駕駛技術可以早日實現，但前提是，足夠安全。

小結：

從目前的情況來看，自動駕駛技術同樣處于瓶頸之中。因為這一技術的完善不光是車本身需要做的，更需要道路與各種交通設施的整合。所以，但從汽車本身的控制儀器來講，特斯拉的自動駕駛模塊確實是足夠先進的了。

要高效，也要安全

如同單體電池不希望內阻過大，電動汽車必然也不希望有限的電能被過多浪費在與行駛和功能無關的地方。

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材料，材料和結構的強度同樣必須得到正，否則，在碰撞安全方面很難過關。

特斯拉的工程師找到了兄弟公司Space X，并從航天技術中，獲得了全鋁車身及底盤的設計和應用知識。

特斯拉采購美國鋁業公司（Alcoa）生產的鋁材，還建設了北美地區規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，都經過慢速沖壓，以盡量減少熱量和翹曲對成型件的影響。

沖壓完成的板材，還需要經過精密的激光切割，才能達到最終的應用標準。

擠壓件、沖壓件和鑄造件的合理組合，實現了足以滿足需求的剛度和強度。

高強度的結構，不僅能保護車內乘員，還能提供更好的整體操控性。

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

相比傳統鋼材，鋁材料本身具有更好的金屬延展性，因此，當碰撞發生時，可以更有效地潰縮以吸收沖擊力。

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

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

在車外行人保護方面，車輛正面的傳感器在判斷出碰撞不可避免時，會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的自動緊急制動(AEB)功能的算法，更新后的AEB會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，第一時間減速，以避免碰撞傷害。

小結：

汽車安全分為被動安全和主動安全，特斯拉通過材料的應用和設計的革新，實現了盡可能少的電能浪費，和盡可能大的安全系數。此外，特斯拉利用Autopilot系統中的很多傳感器實現了可靠的主動安全，并且正在對車外行人的保護進行逐步完善。

結束語：

從第一次工業革命到第三次信息革命，時代進步的終極原因是什么？那便是科技的進步。或許，電力驅動汽車并不是一個新鮮玩意兒，從小朋友玩的遙控車再到礦山上使用的礦石搬運車，都是由電力所驅動。在現階段的民用車領域，突破瓶頸的關鍵不僅僅是電池技術、電機技術、自動化技術的單向發展，而是融合互補，共同促進整車的性能優勢。

所以，國內很多新能源汽車雖然在各個單項環節上做出了突破，但它們很難將各種技術所融合；整車的匹配整合，卻正是特斯拉的優勢所在。因此，希望國內的車企不要在某個單項上超越了，“標桿”就沾沾自喜，未來的道路，還很漫長！

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