（作者：周旭輝）

　　特斯拉宣稱分享專利技術，要推動電動車行業發展，一石激起千層浪，那特斯拉究竟有哪些核心專利？

　　據統計，2008-2013年期間Tesla所申請的核心知識產權大都與電池安全控制系統相關，包括電池冷卻系統，安全系統，電荷平衡系統等。截止到2013年3月底Tesla所申請的此類專利數量達142項，另有258項專利正在審核過程之中。

　　除了電池管理系統以外，Tesla在電機和電控方面還有一些獨創性的技術。

　　Tesla汽車所用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。電機能量使用效率低，降低了高容量電池組所帶來的的動力性能優勢，需要強大的動力系統配備智能化的能量管理軟件將各個電池單體的電流數字化并將電池組電能有效轉換為汽車動能，提高能量利用效率。

　　變速箱為單極變速系統，能夠將交流感應電機所產生的扭矩與車速進行最優化的匹配，相比傳統的汽油變速箱具有更好的加速運動特性。另外Tesla汽車上安裝了較為完善的軟、硬件系統，包括轉動變頻器、數字信號處理系統以及充電系統，用來控制電動機的扭矩以及電池組的能量傳輸過程，是整個汽車機體的能量控制系統。通過一個高性能的數字信號處理器可以將汽車制動、剎車、加速、減速等要求轉變為數字信號，從而控制轉動變頻器將電池組的直流電與交流電相互轉換以帶動三相感應電動機提供相應的汽車動力，同樣通過轉動變頻器可以將再生制動系統所產生的的交流電轉換為直流電以完成充放電過程。

　　一、特斯拉的解決方案：小電池+BMS

　　Tesla 的電池采用的是松下的三元材料（鎳鈷鋁酸鋰），用的是比較成熟的18650型號（松下這種電池普遍用于筆記本之中）。

　　與現在電動車電池的主流趨勢不同，Tesla是唯一一家直接采用18650型鋰離子電池的公司，其他的電動車都用的是大電池。只不過Tesla需要7000多節18650型鋰電池。普通家用筆記本電腦只要7~8節。

　　Tesla采用小電池的理由在于：    

　　工藝成熟。過去15年多的時間里消費類產品所積累的先進技術能夠應用于車載電池領域，消費類產品可在推動需求、降低成本的同時提高能源密度。而目前許多剛剛開發出來的大容量方型電池，僅僅屬于實驗型產品，并未有過量產經驗，并不能達到成熟階段。松下是全球電池技術和規模最大的企業之一，產品缺陷最少，由于規模較大，也便于從中挑選出一致性好的電池。

　　性價比高。Model S 85kWh車型電池動力系統總成本3萬美元左右，單位儲能成本400美元/kWh左右，是其他電動汽車儲能成本的一半左右。18650電池的生產商眾多，使得下游企業對上游廠商有較強的議價能力，電池的成本可以得到控制。而隨著電子消費類用品的普及，18650價格也會繼續下滑，特斯拉亦可從側面受益。

　　安全性能可控。每個電池單元的尺寸小，可每個單元的能量可控制在較小的范圍，與使用大尺寸電池單元時相比，即使電池組的某個單元發生故障，也能降低故障帶來的影響。

　　但是將眾多（7000多個）的小電池單體組成電池組，將會大幅增加電池單體之間的不一致性，導致單體溫度、電荷、電壓出現不平衡現象，引起個別電池過充、過放并產生靜電反應，從而降低電池組壽命以及安全性。

　　二、核心技術：電池管理系統

　　這就是Tesla的核心技術—電池管理系統。

　　Elon musk本身是學物理出身，又在硅谷招聘了上百名工程師，這是它技術領先的根本原因。

　　Tesla建立電池檢測實驗室、數據信息中心對18650對其溫度進行智能監控。

　　2.1電池檢測實驗室：源頭增加鋰電池單體一致性

　　因標準18650電池單體容量較小（約10.4wh），Tesla Model S 85kWh版電動汽車就需要8000多顆電池單體。如此眾多的電池單體所組成電池組，會大幅增加單體之間的不一致性，容易導致個別單體過充、過放并產生靜電反應從而降低電池組壽命并產生安全隱患，從而對單體的一致性檢測提出極高的要求。

　　Tesla擁有一個獨立的鋰電池監測實驗室并依據鋰電池單體化學性能、形狀系數建立了一個完備的數據信息中心，通過這個實驗室以及數據中心將電池供應商Sanyo所提供的18650電池進行嚴格的性能測試以及一致性篩選，主要關注指標包括：單體容量大小，儲能持久性、功率輸出大小、電壓上下限等。其中一致性、安全性較好的電池作為電池組備用電池，從而在根本上保證電池組功率傳導的穩定性以及持久性。

　　2.2電荷平衡系統：有效排除18650故障單體

　　每個鋰電池單體都有一個電壓上限和下限，電池在此范圍內可正常工作，但一旦單體電壓接近這一限值其化學性能將發生突變，必須立即停止放電或充電，否則電池將會受到不可逆的損壞，將會大幅增加電池的自放電率、產生靜電反應進而引起爆炸。

　　眾多電池單體所組成的電池組大大增加了單體之間的不一致性，導致電池電壓的安全范圍各不相同，安全性大幅降低。為此Tesla自主研發單體電荷平衡系統，可有效排除故障單體，保證整車安全性能。Tesla電池組尾部安裝有印刷電路板，內置眾多電源開關，每個電源開關一端連接某個18650電池單體，另一端連接一個中型的集電器（單體電荷監控器）。當電池組中某一電池因過充、過放、溫度過高導致電量與其他電池不同時，集電器就會將能量在電池之間進行相互轉移，防止其電壓超過安全范圍而產生異變。而當該電池真的產生異變時，電子集成器將控制電路板上相對應的電源開關彈開，從而將此電池單體隔離，避免產生靜電反應而引起爆炸。

　　2.3鋰電池溫度管理系統：提升整車安全性能

　　Tesla高達60kWh、85kWh的電池組容量使其運行過程中將會釋放更多的熱量，從而加大了電池組溫度過高引起爆炸的概率，這是Tesla電池管理系統解決的最為核心的問題之一。

　　電池組溫度檢測系統—智能溫度監測

　　電動汽車安全性能主要體現在對電池組溫度以及電流的控制上，尤其對于大容量的電池模組，當電池組過充、過放、碰撞以及運行過程中電池過度發熱都會引發電池組溫度過高而引發爆炸。

　　Tesla汽車電池組中的每一個電池單體都連接著一個熱敏電阻以及一系列的光導纖維，同時將熱敏電阻連接到電池監控器，將光導纖維連接到光敏感應器。當某個電池單體溫度超過安全標準時，熱敏電阻將產生一個電信號傳達至電池監控器以便啟動電池冷凝系統保證電池安全性能。當電池發生熱逃逸等現象時，將影響光導纖維中光束的傳輸，進而刺激光敏感應器發出相應信號進行熱度調節。而當汽車發生劇烈碰撞時，電池組與電機的能量傳輸路徑將被立即阻斷，電池組外保護層將保護電池組免受碰撞影響，從而避免發生劇烈爆炸。

　　電池組液體冷凝系統—實時溫度控制

　　Tesla自主研發的機體液體冷凝系統為雙模式冷卻系統，其中第一層冷卻回路專門為電池組降溫，電池回路將電池組與冷卻泵相連接，回路中充滿了冷卻劑，且延伸多個冷卻管覆蓋至每個電池單體。第一層冷卻回路將控熱系統，通風設備以及其他散熱裝置與電池組熱量管理系統連接起來，從而保證每個電池單體溫度低于其安全值以下，保證其散熱性以及安全性能。第二層冷卻回路包括第二冷卻儲液罐并與至少一個轉動部件進行熱交換，并立于第一個冷卻回路，保證電池組冷卻系統的獨立性。

　　Tesla公司承諾為Tesla Model S電池組提供8年或是10萬英里的質量保證，其汽車其他部件提供4年或是5萬英里的質量保證。最近更是推出一項免費服務計劃，特斯拉將為因保養不善而遭到損耗的電池組提供保修，并將為客戶免費更換相同質量或性能更好的電池，其電池組質量可見一斑。

　　作者聲明：本人是作為一名證券從業者討論技術，紙上談兵，可能不專業，請多批評指正！