特斯拉纯电动车

2023年12月17日发(作者：奔驰e350l)

目录

一、 特斯拉简介 ............................................................................................................................. 3

二、 特斯拉纯电动车主要功能特点 ............................................................................................. 3

（一） Model S 主要特点 ................................................................................................... 3

（二） Model X 主要特点 ................................................................................................... 9

（三）Model 3 主要特点 ................................................................................................... 12

三、特斯拉的电池技术 ................................................................................................................. 13

（一） 特斯拉动力电池简介 ............................................................................................... 13

（二）85kwh电池板的拆解分析 ....................................................................................... 14

（三）单体电池的能量密度 ................................................................................................. 20

（四）电量的衰减性能 ......................................................................................................... 22

（五）电池检测实验室：从源头保证锂电池单体一致性 ................................................. 24

（六）动力电池系统PACK技术 ......................................................................................... 25

（七）电池管理系统（BMS） ............................................................................................ 27

四、特斯拉的充电技术 ................................................................................................................. 35

（一）家用充电桩 ................................................................................................................. 35

（二） 超级充电桩 ............................................................................................................... 37

（三）目的地充电桩 ............................................................................................................. 38

（四）计划使用太阳能为超级充电站供电 ......................................................................... 38

五、电机及电控的主要技术 ......................................................................................................... 38

（一） 感应电机与永磁电机的对比 ................................................................................... 39

（二）Model S采用三相交流感应电机 ............................................................................ 40 （三）双电机可以有效减少高速时的效率降低，并延长续航能力 ................................. 41

（四）电机的结构改进提效并易于自动化 ......................................................................... 41

（五）逆变器采用分散塑封IGBT，实现低散热要求 ....................................................... 43

六、车身的主要技术 ..................................................................................................................... 46

（一）全铝车身 ..................................................................................................................... 46

（二）Model X的双铰链鹰翼门 ........................................................................................ 47

七、安全方面的主要技术 ............................................................................................................. 48

（一）车身的安全设计 ......................................................................................................... 49

（二）电池的安全性 ............................................................................................................. 50

（三）信息安全技术 ............................................................................................................. 51

八、智能化技术 ............................................................................................................................. 51

（一）空中升级 ..................................................................................................................... 51

（二）远程诊断 ..................................................................................................................... 52

（三） 自动求助 ................................................................................................................... 52

（四） 交互关系 ................................................................................................................... 52

特斯拉纯电动车的核心技术分析

一、特斯拉简介

特斯拉(Tesla)，是一家美国电动车及能源公司，产销电动车、太阳能板、及储能设备。 总部位于美国加利福尼亚州硅谷帕洛阿尔托（Palo Alto）。

特斯拉第一款汽车产品Roadster发布于2008年，为一款两门运动型跑车。

2012年，特斯拉发布了其第二款汽车产品——Model S，一款四门纯电动豪华轿跑车； 第三款汽车产品为Model X，豪华纯电动SUV ，于2015年9月开始交付。特斯拉的下一款汽车为Model 3，首次公开于2016年3月，并将于2017年末开始交付。

2016年11月17日特斯拉电动车收购美国太阳能发电系统供应商SolarCity，使得特斯拉转型成为全球唯一垂直整合的能源公司，向客户提供包括Powerwall能源墙、太阳能屋顶等端到端的清洁能源产品。2017年2月1日，特斯拉汽车公司（Tesla Motors Inc．）正式改名为特斯拉（Tesla Inc．）。这意味着汽车不再是特斯拉的唯一业务。

二、特斯拉纯电动车主要功能特点

（一）Model S 主要特点

得益于特斯拉独特的纯电动动力总成，Model S 的性能表现十分出色，0-100公里/小时加速最快仅需 2.7 秒。通过 Autopilot 自动辅助驾驶（选装），Model S 还可以使高速公路驾驶更为安全且轻松，让你更好的享受驾驶乐趣。

图2-1 Model S外观及尺寸

1、六大安全设计

1）Autopilot自动驾驶从根本上提高车辆行驶的安全性

现在所有在特斯拉工厂生产的车型（包括Model 3）均配备具有全自动驾驶功能的硬件，相比人类驾驶，新硬件将从根本上提高车辆行驶的安全性。

选配了增强版 Autopilot 自动辅助驾驶的所有 Tesla 车辆均已进行了功能更新，其中包括：将高速路上的辅助转向功能最高速度限制增至 150 km/h；召唤（测试版）使您可以停放和唤回车辆；自动变道功能，以轻松舒适地进行变道；车道偏离警报会在车辆越过车道标记时发出警报；其他一些功能改进：主动巡航控制、自动紧急制动、自动远光灯、平行自动泊车、侧撞预警、盲点检测和车速辅助等。

图2-2 全自动驾驶功能

2）电子传动系统位于铝制乘员舱底部，最大程度的降低翻车风险

其安全性能主要得益于独特的电子传动系统。该系统位于车辆铝制乘员舱底部，并封装于单独壳体内。这一独特的布置，用可以吸收冲击力的硼钢轨取代了笨重的发动机缸体，降低了汽车重心，从而提高操控性能，最大程度的降低翻车风险。据称，特斯拉Model S重心距离地面为46cm,且底部有牢固支撑。

3）经钢轨加固的铝柱有效减少侧面碰撞时的侵入

当遭遇侧面碰撞时，经钢轨加固的铝柱可有效减少侵入，从而保护乘员舱和电池组，同时提高车顶强度。发生事故时，六个安全气囊会保护前排和后排乘员，电池系统会自动切断主电源。

4）车厢过热保护，有效保护孩子（与宠物）的安全

还有一项全新的安全措施 — \"车厢过热保护\"功能。该功能旨在保护孩子（与宠物）的安全。得益于特斯拉独特的大容量电池组，即使在系统关闭的情况下，车厢内的温度也会在安全范围内保持一定时间。

5）自适应大灯可显著改善夜间驾驶的可见度

Model S 现已新增全 LED 自适应前照灯系统（选装）。新车灯的外形更为优雅，安全性也进一步提升：14个动态 LED 转向灯可显著改善夜间驾驶，尤其是夜间弯道行驶时的可见度。

6） HEPA 空气过滤系统有效滤除空气中的危害源

Model S 现已新增高性能的 HEPA 空气过滤系统（选装），能够过滤掉

99.97% 以上的尾气污染物微粒，并有效滤除车内空气中的一切过敏原、细菌及其他杂质。

2、电动全轮驱动双电机，百公里加速仅需 2.7 秒

图2-3 电动全轮驱动双电机

传统全轮驱动汽车通过复杂的机械联动装置，将动力从单一发动机传送到全部四个车轮。虽然实现了全时四驱，却是以牺牲效率为代价。双电机 Model S 是对传统全轮驱动系统的一项创新性改进。车身前后各搭载一台电动机，通过对前后轮扭矩分别进行数字化独立控制，实现了在各种路况下的全天候牵引力控制。 Model S 的两部电机都更轻、更小、更高效，因此提升了续航里程并拥有更好的加速表现。Performance 高性能版 Model S 标配全轮驱动双电机，高性能版后置及高效率的前置联动，实现超跑级别的加速表现，仅需 2.7 秒，即可从静止加速至 100 公里/小时。

3、超远续航里程

4、 集成式的整车热管理系统

图2-4 整车热管理系统

Tesla将电动汽车上的电机冷却系统、电池组热管理系统和车厢空调系统进行了集成式的设计，如下图所示。这样的集成设计可以减少冗余，并提高废热的利用效率。具体可参见附件专利US 2008/0251235。

图2-5 Model S的整车热管理系统界面

这是Model S中控台上的整车热管理系统界面。Tesla车主看不到这个界面，只有在技术人员进行车辆诊断时才能看到。从图中可以看到，HVAC(Heating

Ventilation Air Conditioning，暖通空调)、Battery (电池)、充电端口(Charger)、电机(Rotor/Stator)和逆变器(Inverter)都通过热管理系统连接在一起，其中还有很多三通阀、泵、散热器、传感器等，非常复杂。散热器在车身前部，冷却液的流动是整车热管理系统顺利工作的前提。

5、17 英寸超大电容式触摸屏

图2-6 17 英寸超大触摸屏

17 英寸超大触摸屏是内饰中的亮点，其位置略偏向于驾驶者以方便操作。

Model S 的 17 英寸触摸屏能够控制车内的大部分功能。无论是打开全景天窗、调节空调设置、或者给广播电台换一个频道，只需在触摸屏上点击或轻划一下即可。触摸屏、数字化组合仪表盘和方向盘按键，无缝集成了多媒体、导航、通信、驾驶室控制系统和车辆数据显示。

Model S 通过 OTA \"空中升级\" 的方式定期获得新的特性和功能，不断优化触摸屏的用户体验。

6、语音指令

Model S 拥有极佳的驾驶体验。驾驶室将精密的噪声工程设计与特斯拉独有的安静动力总成相结合，实现了录音室般的音效控制。

语音控制清晰，使用简便。轻按方向盘控制键即可启动语音命令；仪表盘还将显示语音命令提示，方便您了解可用的命令语句；文字反馈将显示在仪表盘上，以确认你的语音指令。

7、超大储物空间

特斯拉Model S前后都有行李箱，没有油箱，比传统汽车节省空间。

（二）Model X 主要特点

Model X 是一款高性能、安全、智能的全尺寸 SUV 。标配全轮驱动，最高续航里程可达 565 公里（100 kWh 电池）。Model X 拥有宽敞的驾乘空间和储物空间，足以容纳 7 位成人及其随行装备。开启 Ludicrous 狂暴模式后，百公里加速仅需 3.1 秒。

图2-7 Model X外观及尺寸

1、与Model S类似的安全设计

图2-8 Model X的安全性 第一，相比人类驾驶，全自动驾驶硬件将从根本上提高车辆行驶的安全性。第二，电池组位于车辆底部，这使 Model X 的重心比同类 SUV 更低， 可减少 50% 的侧翻风险。第三，独特的电池结构有助于 Model X 抵御侧面碰撞时的变形侵入。

此外，由于没有燃油发动机，前备箱可在正面碰撞时充当缓冲区，有效吸收撞击能量。HEPA 高效过滤网，有效阻隔空气中的花粉、细菌、病毒及污染物颗粒进入车厢内部。 Model X 的空调系统提供3种模式供选择：外循环、内循环，以及\"生物武器防御\"模式；后者在车厢内增加气压以保护乘客安全。

2、低风阻，长续航

Model X 的续航里程可达 565 公里，这部分得益于其超低的风阻系数 -

仅为 0.24，低于行业平均值 20%。

3、百公里加速仅需 3.1 秒

4、便利的鹰翼门

鹰翼门的独特设计使第二、三排乘客即使在狭窄的泊车环境中也能轻松进出车厢，与传统 SUV 车门和 MPV 滑动门相比，提供了前所未有的便利。

鹰翼门采用双铰链设计，开启时先向上升起，之后向外展开，车身两侧各需

30 厘米宽的空间，乘客可由前后两个方向进入车厢。家长们无需弯腰低头即可轻松为宝宝扣上安全带，亦无须担心宝宝的头磕碰到车顶。

5、全景式挡风玻璃，提供开阔的视野

Model X 拥有全景式挡风玻璃，整块玻璃从前舱盖根部一直延伸至车顶。置身驾驶舱内，天空和星辰一览无余。优化的防晒隔热玻璃膜，零阻碍的视野，为驾驶者及乘客带来无限开阔的视觉体验。 6、宽敞的空间

Model X 设有三排座椅，可轻松容纳 7 位成人乘坐。座椅均经过精心设计，第二排座椅的设计更是别出心裁：每个座位均独立安装，可单独调节倾斜角度，使乘客享有最大程度的舒适度；提供充足的腿部空间和座下储物空间的同时，进出第三排座椅亦十分方便。此外，第三排座椅在不使用时可以折叠收起，第二排座椅亦可向前倾斜，以留出空间摆放更多行李。

7、Model X 拥有超大容量的储物空间，车前端还配有一个前备箱。

（三）Model 3 主要特点

图2-9 Model 3外观

Model 3 是一款结合了实用电池续航、动力性能、安全配置，以及宽敞空间的高级轿车。Model 3 单次充电能够行驶 345 公里以上，百公里加速6秒以下，5座，5星安全级别，配备自动辅助驾驶硬件，超级充电。

作为特斯拉家族中价格最亲民的车型，美国起售价仅为 3.5万 美元。新订单预计于2018年年中开始在北美地区交付，随后是欧洲和亚太地区。

三、特斯拉的电池技术

电动汽车对电池的要求是单次充电续航里程大、性能稳定可靠、安全系数高且可循环充电次数多。

（一）特斯拉动力电池简介

与现在电动车电池的主流趋势不同，Tesla是唯一一家直接采用18650型三元锂离子电池的公司，其他的电动车都用的是大电池。

取特斯拉model S P85为例，电机最大输出功率为310kw，电池能够提供，储能系统7104节18650串并联组成，74并96串，电池组规格为 电压=96节×3.6V=345.6V，容量=74节×3.4Ah=251.6Ah，因此储能为345.6V×251.6Ah约等于85kwh。96串电池组放电电流=310kw÷345.6V=867A，每节18650放电电流=867A÷74节=12.12A。相对于3.6V3400mAh的18650电池为3.6C的倍率放电。

Tesla使用7100多个小电池驱动电机的理由在于：

1、工艺成熟

18650电池具备高度成熟的工艺，自动化程度高，作为标准化产品良品率及一致性有保障(国外三星等企业良品率98%以上，国内普遍在90%以上)，

2、成本较低

18650电池成本较低(2Ah单体价格为5~6元)，在动力锂电池初期应用车辆上达到了尽量压制成本的作用。而随着电子消费类用品的普及，18650价格也会继续下滑，特斯拉亦可从侧面受益。

3、安全性能可控

每个电池单元的尺寸小，能量可控制在较小的范围，与使用大尺寸电池单元时相比，即使电池组的某个单元发生故障，也能降低故障对电池整体的影响。

4、输出功率更大

电池对输出电流是有限制的，电池越多，输出电流就越大,功率就越大。电机功率越大，车就有更快的加速性能。故相对汽油发动机而言，电动机起步加速具有天然的优势。 传统18650型锂电池也有一些弱点，例如对温度相对敏感、一致性差等。而且18650受限于体积限制，容量普遍在2.2-3.6Ah之间。特斯拉解决18650

型传统电池短板的办法包括：活性的电化学材料、改进的电芯结构设计、优化电池组设计、先进的故障保护机制和电池充放电控制，以及其业内领先的热管理系统和电池管理系统。活性材料和改进的电芯结构设计，带来单位体积/重量内能量存储更高，提高充电电压的同时，电芯稳定性更好。

Tesla公司承诺为Tesla Model S电池组提供8年或是10万英里的质量保证，其汽车其他部件提供4年或是5万英里的质量保证。最近更是推出一项免费服务计划，特斯拉将为因保养不善而遭到损耗的电池组提供保修，并将为客户免费更换相同质量或性能更好的电池，其电池组质量可见一斑。

（二）85kwh电池板的拆解分析

1、外观

先看一下未拆解前的PACK，对外一共有3组接口。分别是低压接口、高压接口、冷却接口，并且全部采用了快插式方案。说明Tesla在设计电池组系统的时候充分考虑了换电模式的技术要求，即便现在很少有换电的需求但这个基因始终保留了下来。高压接插器中较粗的Pin一方面起到了定位的作用，同时也是接地点，较细的Pin用于实现高压互锁功能。

PACK前部顶面上设计了防水透气阀，利用气体分子与液体及灰尘颗粒的体积大小数量级差，让气体分子通过，而液体、灰尘无法通过，从而实现防水透气的目的，避免水蒸气在PACK内部凝结。 图3-1 电池板外观

PACK上部用了非常多的固定螺丝，因此白色的绝缘垫通过胶粘在了Pack上，除了起到了绝缘防火的作用以外，还可以起到一定的防水的作用。PACK的上盖是死死用胶粘住的，即使卸了所有螺丝依然无法打开。根本没打算之后的维修，所以PACK上自然也没有手动维修开关，仅仅留了一个保险丝更换口。

总保险丝位于电池版的前端，并且有外壳保护以防受到撞击。其采用德国巴斯曼，额定工作电流为630A，额定电压为690V，分断电流700-200kA，电阻值0.1324mΩ在全球化趋势下该保险丝在印度制造，市场价格在600元左右。

2、电池组排列方式

电池板中的16块电池组均衡平铺在壳体上，整体结构紧凑，平铺有利于散热。每一组电池组由六组单体电池包串联而成，但单体电池包的布置并没有采用均衡布置，而是采用不规则的结果，猜测是为了方便电池组内的散热管路布置。 图3-2 16个电池组排列方式

图3-3 6个电池包组成一个电池组

3、电池组的保护设计

电池组内每一节电池都有保险丝链接着，以防单节电池过热危及整体电池过热，并且每节电池保险丝焊接非常精美，可能为超声波焊接。电池组中央有线连接到电池控制模块，这些线用来检测电池组的电压，从而保证电池组正常工作。 图3-4 单体电池上面的保险丝

电池组底部同样有纤维板保护，并没有直接接触底座。

图3-5 电池组下面的保护板

电池组整体由透明塑料壳包裹住，两侧有金属散热护板包围。电池厚度比脚掌稍稍厚些，属于扁长型电池组，从而导致车辆重心可大大降低。总体电池组保护的相当不错。

4、电池组的液冷系统 电池组之间的液冷系统采用的是并联结构而不是互相串联，其目的在于确保了流进每个电池组的冷却液有着相近的温度。虽然\"冷却液\"并没有泵驱动主动流动，但整个电池板所有管路都是相通的，\"冷却液\"可热胀冷缩进行一定范围流动。

图3-6 冷却系统

5、电气线路

BMS电路板在PACK内部几乎是完全裸露的，也许是为了减轻重量，但也带来一定的风险。

电池板中央有一条2/0主线，每组电池组都通过该主线串联输出电流，因此2/0主线尤其重要。特斯拉采用美国Champlain的专门为电动车生产的线缆，其最高可承受600V电压，并且可在-70°-150°之间工作。2/0主线保护的相当不错，不仅有护板保护，而且还有防火材料包裹。这一点可猜测其工作时有可能产生高温。2/0主线汇集电流后将连接到输出端的接触器。接触器采用泰科电子专门为特斯拉生产的部件。

图3-7电气线路和冷却系统示意图

电池组之间的高压电气连接采用左右交错的串联排布方式，而不是从PACK尾部到顶部，再从顶部回到尾部这种比较简单的连接方式。猜测是为了防止形成大电流回环从而产生较强辐射干扰。

图3-8 2/0主线的保护

6、下托盘

Tesla下托盘以铝合金型材作为主要承载框型骨架，骨架底部焊接整块铝板。

图3-9 拆除电池组、冷却液管路和线路连接的电池板壳体

（三）单体电池的能量密度

1、提高能量密度的办法是加粗加长

18650受限于体积限制，容量普遍在2.2-3.6Ah之间。产品型号改进远比材料(NCA，811)进步更加快速，通过增加体积来提高能量密度的21700电池成为特斯拉的策略。今年的投资者见面会上，特斯拉宣布与松下联合研发的新型21700电池开始量产，并强调这是目前可量产电池中能量密度最高且成本最低的电池。

圆柱电芯的物理尺寸增加不止提升能量密度，同时会负相关影响到循环寿命和倍率等性能。据测算，容量每提升10%，循环寿命大约会降低20%；充放电倍率降低30~40%；同时电芯会有20%左右的温升。如持续增大SIZE，会加大牺牲掉安全性风险。

经济性方面，圆柱电芯在18650成熟工艺上进行适当幅度的提升，在保障良品率和一致性的前提性对成本进行控制。若SIZE过大，安全性和适配性均将降低，导致更大的圆柱26500、32650等未能规模化占据主流市场的原因。

21700是物理性与经济性综合均衡的结果。国内的比克、福斯特、猛狮、天鹏等圆柱电池企业都宣称将在未来产能扩充中投产21700电池。其中天鹏二号生产基地已配置的设备生产21700型产品，产品能量密度可达200-240Wh/Kg。

2、21700电池从性能及成本上全面碾压18650

表3-1 21700电池和18650电池参数对比

电池型号

规格 容量 重量 能量密度 价格

18650

直径18mm,长度65mm

直径21mm,长度70mm

2.2-3.6Ah 45-48g

250Wh/kg(Te约185美元sla) /kWh

21700 3.0-4.8Ah 60-65g

300Wh/kg(Te约170美元sla) /kWh

数据来源：国泰君安证券研究

1）电池能量密度提升20%以上

根据目前特斯拉披露的信息，在现有条件下，其生产的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右，比其原来18650电池系统的250Wh/kg约提高20%。根据松下的动力锂电池单体的测试数据来看，单体电芯能量密度的提升要远高于成组后提升的20%幅度。 2）电池系统成本下降9%左右

21700成本下降9%左右。根据Tesla披露的电池价格信息，预计21700的动力锂电池系统售价为170美元/Wh，相比18650的售价185美元/Wh，价格下降幅度可达8.1%左右。18650的系统的成本约为171美元/Wh，改用21700后，系统成本约能实现9%左右的降幅，达到155美元/Wh。

3）电池单体容量大幅提升35%，带动PACK成本下降

单体容量提升后，PACK所需配件数同比例减少带动PACK成本下降。从18650型号切换至21700型号后，电池单体电池容量可以达到3~4.8Ah，大幅提升35%，同等能量下所需电池的数量可减少约1/3，Tesla Models电动汽车使用7104节18650电池串并联成电池组，预计在新款MODEL3电池节数将大幅减少。在降低系统管理难度的同时将同比例的减少电池包采用的金属结构件及导电连接件等配件数量，特斯拉的Pack成本占总系统成本约24%，预计电池包成本降幅较为可观。

3、电池容量增大，过热潜在源相应减少

采用大量小电池连接的方式，固然在灵活性和防退化上有优势，但在一个全尺寸的电动汽车内使用小型圆柱形电池组，意味着数以千计的大电流连接，且每一个接头都是引起过热的潜在源。放在特斯拉上，代表着有7000多个潜在过热源存在。这次将电池体积增大，接头数量也就随着减少，过热潜在源也就相应减少了。

（四）电量的衰减性能

1、Model S & X的行驶32万公里，衰减10%

去年11月，活跃在荷兰比利时的特斯拉论坛上一群特斯拉车主收集了全球各地286位Model S车主提交的电池充放电数据。数据显示，在行驶10万公里后，大多数Model S的电池组容量将衰减至出厂原始容量的95%；在行驶20万英里（约32万公里）后，电池组容量将衰减至出厂原始容量的90%。

图3-10 电池组容量衰减趋势

另一组实验数据表明，频繁的充放电似乎更能避免电池降解。

图3-11 充放电频率对电池容量衰减的影响 Musk曾经透露，特斯拉实验室曾就Model S的电池组进行测试，该电池组在模拟运行了50万英里（约80万公里）后，电池组容量衰减到了出厂原始容量的80%。特斯拉对于包括电机在内的驱动单元的设计使用寿命要达到行驶100万英里（约160万公里）的级别，作为与之匹配的动力支持，电池组在整个生命周期内支持的行驶里程也应达到160万公里。

以2万公里/年计算，普通车主要连续驾驶80年才能报废一辆特斯拉汽车。但不要忘记，随着自动驾驶技术的落地，汽车的使用效率将得到指数级提升，届时特斯拉汽车的优势将会逐步显现。

2、特斯拉Model 3行驶48万公里后电池组容量衰减仅5%

特斯拉电池供应链及业务发展高级总监、首席电池科学家Kurt Kelty和他的合作伙伴——加拿大Dalhousie大学的Jeff Dahn在2017年3月22日的国际电池研讨会暨展览公布了他们在动力电池领域的突破性成果。

Dahn在演讲中表示，提高NMC三元锂电池中的某种化学成分，可以限制高压下电池运行时产生的有害气体，最终的结果是改进后的电池单体在超过1200次循环后依然有着优秀的性能表现。

如果把电池单体制成电池组，1200次循环等同于车辆行驶大约30万英里（约48万公里），这意味着以每年行驶2万公里计算，特斯拉车主在连续开24年后电池容量仍然可以达到出厂容量的95%。更关键的是，Dahn在现场表示，新技术已经实现了商业化，在特斯拉的产品中得到应用。Dahn口中的产品不出意外应该就是今年年初量产的特斯拉-松下2170电池了，该电池会首先应用到7月量产的特斯拉Model 3上。

（五）电池检测实验室：从源头保证锂电池单体一致性

如此众多的电池单体所组成电池组，会大幅增加单体之间的不一致性，容易导致个别单体过充、过放并产生静电反应从而降低电池组寿命并产生安全隐患，从而对单体的一致性检测提出极高的要求。 Tesla拥有一个独立的锂电池监测实验室并依据锂电池单体化学性能、形状系数建立了一个完备的数据信息中心，通过这个实验室以及数据中心将电池供应商Sanyo所提供的18650电池进行严格的性能测试以及一致性筛选，主要关注指标包括：单体容量大小，储能持久性、功率输出大小、电压上下限等。其中一致性、安全性较好的电池作为电池组备用电池，从而在根本上保证电池组功率传导的稳定性以及持久性。

（六）动力电池系统PACK技术

自Tesla电动汽车面世以来，其动力电池系统PACK技术已经经历了三代不断的更新与提升，其中第2代电池系统PACK技术用于 Model S/X，第3代电池系统PACK技术用于 Model 3。

图3-12 电池的PACK

与Roadster的第1代电池系统不同，Model S与Model3的电池系统均是“滑板式”，但在PACK布置和电池组的设计会有很大不同。这点可以从Model

S P100D的电池系统设计窥探一二。P100D（100度电）与P90D（90度电）的电池系统外形、尺寸完全一样，这就意味着Tesla要在同样的尺寸空间内要多装进去10度电，同时还要能保证安全与可靠性。在电芯选定的情况下，此时，就需要在电池组和PACK技术层面做进一步的突破。总的思路就是每个电池组中装入更多的电芯，对比P90D/85电池电池组（上）与P100D电池电池组（下） 图3-13 P90D/85电池电池组（上）与P100D电池电池组（下）对比

P90D共由16个电池组构成，每个电池组有444个电芯，74并，6串，共计7104个电芯；而100D同样由16个电池组构成，但每个电池组有516个电芯，86并，6串，共计8256个电芯。P100D保持整个电池包的电压不变，每个电池组并入更多的电芯，提高了过流能力。P90D的最大电流为1520A，P100D为1760A。这种电池组级别的重新设计对Tesla Model3至关重要，P100D的电池系统正是对第三代电池系统技术最好的前期验证。

电芯与电池技术二者有很大的不同，尤其是当你要处理成千上万颗电芯时，电池组和PACK级别的技术复杂性将变得很有挑战性。电芯可以视为是单纯的化学问题，而电池组和PACK层面则更多的是机械、电气和软硬件问题。

对于一定外形和体积的电池包，要想提升电量，通常有两种方案：一是提升单个电芯的能量密度，这正是Model S P85 到P90 Tesla所采用的方案（约提升了6%，电芯能量密度大概也是5%-6%/年）；二是PACK层面的重新设计，这是P90D到P100D升级时，Tesla的思路。

根据已有的信息分析，P85的实际电量在81.5度左右，可用电量为77.5度左右；P90D的实际电量在85.8度左右，可用为81.8度左右；而P100D的实际电量在102.4度左右，可用电量为98.4度左右。即通过电池组与PACK系统层面的技术优化，同样体积的电池包，电量提升了20%左右（有报道表示，PACK的重量仅增加了4%，P90D的电池重量大概为544kg）。

特斯拉专利介绍了一种简化的电芯封装方法。通过优化安装孔的位置来确保最佳的密封效果。从下面这个专利图中，我们也可以看到在电池组内部电芯的布置方式。具体可参见附件专利US 8216502B2。

图3-14 一种简化的电芯封装方法

（七）电池管理系统（BMS）

电池管理系统是特斯拉技术的核心。特斯拉将众多（7000多个）的小电池单体组成电池组，将会大幅增加电池单体之间的不一致性，导致单体温度、电荷、电压出现不平衡现象，引起个别电池过充、过放并产生静电反应，从而降低电池组寿命以及安全性。所以需要强大的电池管理系统来管理这众多的电池。

1、电池管理系统简介

电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM），电动汽车电池管理系统是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测，电池状态估计，在线诊断与预警，充、放电与预充控制，均衡管理和热管理等。 图3-15 特斯拉电池管理系统示意图

特斯拉电池管理系统BMS采用了主从架构，主控制器（BMU）负责高压、绝缘检测、高压互锁、接触器控制、对外部通信等功能。从控制器（BMB）负责单体电压、温度检测，并上报BMU。主控制器具备主副双微型单片机（MCU）设计，副MCU可检测主MCU工作状态，一旦检测其失效可获取控制权限，进一步提高安全性。比较幽默的是BMU上居然有一个手动reset的按钮，刚看到的时候简直不敢相信这是汽车产品级ECU，更像是是个电脑主板。而且把过强电电流的预充电接触器直接放在了BMU上也是一个大胆的设计。

图3-16 特斯拉BMS实物图 下图是Tesla、BMW i3、A123三家的模块监控BMB的对比。具体参数如下：

图3-17 三家BMB的对比

传说中Tesla检测了7000多节的电池电压，其实只是将74节电池并联检测一个点，传说监控了每个单体的温度，其实444节电池仅有两个温度探测点。传说能均衡住每一节电池，实际上均衡电流仅0.1A，对于230Ah的电池来说杯水车薪。尤其是在电压监控冗余设计上，BMW(preh)采用了LT6801，A123采用IC8进行了硬件比较，一旦MCU失效或者通信异常时可以直接在硬件上触发报警。相比之下Tesla设计得更简单。尤其是采用了UART通信而不是CAN，更像是IT公司的解决方案。

Model S继承了Roadster电池组热管理系统的分层、液冷的特点。上图是从专利US 8833499 B2摘出的图片，电池组内分为若干个模块，模块内部在单体间布设冷却管道。

图3-18 电池组热管理系统

2、电荷平衡系统：有效排除18650故障单体

每个锂电池单体都有一个电压上限和下限，电池在此范围内可正常工作，但一旦单体电压接近这一限值其化学性能将发生突变，必须立即停止放电或充电，否则电池将会受到不可逆的损坏，将会大幅增加电池的自放电率、产生静电反应进而引起爆炸。

图3-19 特斯拉电荷平衡系统简图

众多电池单体所组成的电池组大大增加了单体之间的不一致性，导致电池电压的安全范围各不相同，安全性大幅降低。为此Tesla自主研发单体电荷平衡系统，可有效排除故障单体，保证整车安全性能。Tesla电池组尾部安装有印刷电路板，内置众多电源开关，每个电源开关一端连接某个18650电池单体，另一端连接一个中型的集电器（单体电荷监控器）。当电池组中某一电池因过充、过放、温度过高导致电量与其他电池不同时，集电器就会将能量在电池之间进行相互转移，防止其电压超过安全范围而产生异变。而当该电池真的产生异变时，电子集成器将控制电路板上相对应的电源开关弹开，从而将此电池单体隔离，避免产生静电反应而引起爆炸。

以比亚迪秦为例，其电池管理系统除具备基本的电池能量管理、电池热管理功能外，也具有电池单体自动均衡功能，这些技术都达到了世界领先水平。但是特斯拉BMS控制着8000多个电池，而比亚迪BMS(以纯电动车汽车E6为例)只控制着区区100多个电池，这其中的技术差距还是较为明显的。

3、电池组温度检测系统—智能温度监测

Tesla高达60kWh、85kWh的电池组容量使其运行过程中将会释放更多的热量，从而加大了电池组温度过高引起爆炸的概率，这是Tesla电池管理系统解决的最为核心的问题之一。

电动汽车安全性能主要体现在对电池组温度以及电流的控制上，尤其对于大容量的电池电池组，当电池组过充、过放、碰撞以及运行过程中电池过度发热都会引发电池组温度过高而引发爆炸。

Tesla汽车电池组中的每一个电池单体都连接着一个热敏电阻以及一系列的光导纤维，同时将热敏电阻连接到电池监控器，将光导纤维连接到光敏感应器。当某个电池单体温度超过安全标准时，热敏电阻将产生一个电信号，传达至电池监控器，BMS发出指令，启动电池冷凝系统，从而保证电池安全性能。当电池发生热逃逸等现象时，将影响光导纤维中光束的传输，进而刺激光敏感应器，BMS发出相应信号进行热度调节。而当汽车发生剧烈碰撞时，电池组与电机的能量传输路径将被立即阻断，电池组外保护层将保护电池组免受碰撞影响，从而避免发生剧烈爆炸。 图3-20 热量监控

4、电池组冷却系统—实时温度控制

（1）双模式冷却系统：用四通阀实现了冷却系统的串并联切换

Tesla自主研发的机体双模式冷却系统，其中第一层冷却回路专门为电池组降温，电池回路将电池组与冷却泵相连接，回路中充满了冷却剂，且延伸多个冷却管覆盖至每个电池单体。第一层冷却回路将控热系统，通风设备以及其他散热装置与电池组热量管理系统连接起来，从而保证每个电池单体温度低于其安全值以下，保证其散热性以及安全性能。第二层冷却回路包括第二冷却储液罐并与至少一个转动部件进行热交换，并独立于第一个冷却回路，保证电池组冷却系统的独立性。

电池管理系统内的冷却管道（铝管）曲折布置在电池间，冷却液（50%水与50%乙二醇混合物）在管道内部流动，带走电池产生的热量。特斯拉Model S用一个四通转换阀实现了冷却系统的串并联切换。主要是为了根据工况选择最优热管理方式。当电池在低温状态下需要加热时，电池能量管理系统检测并发出指令，使得电机冷却回路与电池冷却回路串联，从而使电机为电池加热。当动力电池处于高温时，电池能量管理系统同样检测并发出指令，使得电机冷却回路与电池冷却回路并联，两套冷却系统独立散热。 图3-21 冷却系统

特斯拉的电池热管理系统可将电池组之间的温度控制在±2℃。控制好电池板的温度可延长电池的使用寿命。

（2）P100D与P85冷却系统的差异

P100D之所以能够“挤进”更多的电芯，很大一部分是得益于冷却系统的重新设计。冷却系统的重新设计要保证两个基本点：腾出更多的空间，保证冷却效果。

图3-22 P100D的冷却系统

P85与P100D的冷却系统示意图对比如下： 图3-23 P85冷却系统（左）和P100D冷却系统方案1（中）和2（右）

（3）液冷方案的专利

Tesla的研发人员提出了很多种液冷方案，并申请了专利，但是这些专利未必都在实车上得到了应用。下图所示的是对一个电池模块冷却系统的设计专利。

图3-24 电池模块冷却系统的设计

调整优化的冷却通道605的几何形状以产生高湍流/努塞尔数（例如良好的排热）和低压降的期望组合。右图有四个冷却液流动的孔道305、315、310、320，流动方向正好是错开的，这样可以实现均匀的冷却效果。具体可参见附件专利 US 2013/0196184 A1 。

图3-25 电池模块冷却管道的设计

冷却管道的设计，也有很多讲究。冷却管道内部一般会分为四个孔道，孔道界面可以是圆形也可以是圆角矩形。分孔道是为了让冷却液在内部实现双向的流动，即：部分孔是垂直纸面向内，部分孔是垂直纸面向外，这样可以避免冷却液到远端时温度已经过高，无法再冷却电池。两股方向不同的冷却液流动可以保证对电池系统的充分冷却。那为什么非要是4个孔道？因为孔道间的材料其实起着加强筋的作用。冷却管道需要在表面上形成曲率，以与电池紧密连接，如下图所示。在加工中，为使冷却管道弯曲，需要施加压力。如果孔道太多，不仅管理起来会很复杂而且施加压力时管道可能因强度不够而破损。如果孔道太少，管道的重量又上去了。我想最后形成4孔道的设计应该是进行了优化后得出的结论。具体可参见附件专利US2 A1。

图3-26 冷却管道的锯齿形壁面

冷却管道的壁面不是平整的，而是设计成锯齿形面，增加了电池与冷却管道接触的可靠性。具体可参见附件专利US2 A1。

四、特斯拉的充电技术

（一）家用充电桩

第一种家用充电桩（图20）是特斯拉车主最主要的充电方式，特斯拉拥有业界第一的95%超高家充安装率，帮助车主足不出户解决99%的充电需求。日常生活中，特斯拉车主99%的出行需求是在城市半径不超过100 km的范围内使用，便利的家用充电方式完全可以满足，而且特斯拉纯电动4门豪华轿跑车Model S P85D的续航里程已经达到了480 km（NEDC），短途出行完全不成问题。

在后排座椅下面有两个车载充电器，一主一从。主充电器属于默认开放使用，功率10KW，差不多8小时能充满。slave充电器的硬件虽然已经安装在车上了，但需要额外支付1.8万才能激活，可使充电能力翻倍。这种硬件早已配置好，之后通过license收费的方式和IBM的服务器如出一辙。目前Tesla已经把这个策略用在了动力电池上，60版本上实际装了70多度电，预留的那部分容量刚好避免满充满放，有助于延长电池寿命，因此入手低配版也是一个有性价比的选择。 图4-1 家用充电桩

Model S的充电口被巧妙地隐藏在尾灯上，并采用了电磁开关，就像给手机插上电源一样容易。具体可参见附件专利US8720968 B2。

图4-2 充电口的电磁开关

此外，也可以使用220V家用插座充电，充电功率3kw左右，充满电大概30个小时。把充电器放在车上，即使到了完全没有充电基础设施的地方也能利用普通家用插头充上电。

（二）超级充电桩

超级充电桩20min即可为Model S充满50%电量。超级充电桩可直接输出120KW对ESS进行充电，一个小时以内能充满。

图4-3 超级充电桩

可变电流充电系统是特斯拉独创的快速充电方式。它采用了三段式充电方法，以最大的效率、最快的速度把电池电量完全充满。具体可参见附件专利US8643342 B2。

图4-4 三段式充电方法 此外，为了提高为车辆电池充电的效率，特斯拉还申请了电池充电时间优化系统的专利。它在外接电源能量有限的情况下，优先为电池系统充电，而能量充足时，再兼顾其他附属机构（如电池冷却系统）的用电需要。

（三）目的地充电桩

目的地充电桩，是特斯拉分布最广的一种充电桩，遍布全国各地的大型商场、写字楼、酒店、银行营业厅、地下停车场以及一些热门景区内，方便车主在途中休息时，及时充电，满足Model S 车主多样的出行充电需要。截至目前，特斯拉已经在中国建成超过1400个目的地充电桩。

（四）计划使用太阳能为超级充电站供电

针对网友的充电桩依赖煤电的指责，特斯拉CEO Elon Musk回复称：“所有的超级充电站都在进行太阳能屋顶+能源墙的改造，随着时间的推移，几乎所有的超级充电站都将断开与国家电网的的连接。2016年11月，特斯拉完成了对太阳能企业Solarcity的收购，而且相继发布了新款储能系统Powerpack和太阳能屋顶，实现太阳能驱动超级充电站蓝图的时机开始成熟。

不足是，与燃油车的加油时间相比，充电时间还是过长，至少得1个小时；而且安装充电桩所需费用高。

五、电机及电控的主要技术

不同于传统的汽油动力车，特斯拉汽车的动力系统主要由四个部分组成：储能系统（Energy Storage System-ESS）、功率电子模块（Power Electronics

Module-PEM）、电动机（Electric Motor-EM）、顺序手动变速箱（Sequential

Manual Transmission-SMT）。储能系统 ESS 输出直流电，输出的直流电经过功率电子模块 PEM （逆变器）逆变成交流电 ，为交流电动机供电。 图5-1 动力系统电控系统组成

常规的全轮驱动车辆只用一台发动机和变速箱分配能量、牺牲效率来换取牵引力不同，特斯拉的工程师们在后轮驱动Model S的基础上，在前轴加装了一台电机，使之成为双电机全轮驱动的Model S。

特斯拉采用三相四极交流感应电动机，铜转子，具有变频驱动功能的驱动逆变器与动能再生制动系统。不仅体积小，重量轻，而且可以瞬时输出到最大扭矩，并在全寿命内基本无需保养。特斯拉Model S 电动机还获得2014年度国际最佳发动机大奖。

（一）感应电机与永磁电机的对比

目前电动汽车常用的电机有三种：一是感应电动机，即交流异步电动机，二是永磁同步电机，国内电动车企大部分采用，三是开关磁阻电机，因开关磁阻电机震动噪音大，在大型客车有应用，乘用车多为前两者。

过去，感应电机的最大的缺陷就是很难控制转子的旋转速度，但随着现代半导体控制技术的发展，这一问题已经被解决。对比两类电动机目前的优劣势如下。

表5-1 感应电机与永磁电机对比

类型 优势

大幅度的工作温度变化，输出扭矩可大范围调整，高速劣势

由于单边励磁，产生单位转矩需要的电流较多，因此能耗较大；而且功率因数滞后，高效区窄，定子中有无功励磁电流因而功率低（特别是在恒感应电机 区间效率好，成本低

具有高效区宽、节能性、小体积、轻量化等方面的优点

转矩区），进而制约汽车性能

永磁电机

结构复杂、控制系统复杂且成本高

由于永磁同步电机需要用到稀土资源，目前全球市场绝大部分的稀土资源是由中国提供的。所以基于资源的控制，以及制造成本的考虑，欧美市场的大部分纯电动车或混动车型，采用的都是感应电机。

特斯拉目前使用的是感应电机。特斯拉为了适合中国市场的需求，应对中国本土的新能源汽车的竞争，开始两条腿走路，新开辟稀土永磁驱动路线。目前，特斯拉选择中科三环作为钕铁硼供应商，因为中科三环是中国钕铁硼第一实力。据业内人士介绍，特斯拉最终会选择3-4家中国供应商。

（二）Model S采用三相交流感应电机

Model S采用特斯拉与台湾富田公司共同研制的三相交流感应电机，并且将电机控制器、电机、以及传动箱集成与一体。尤其是将电机控制器也封装成圆柱形，与电机互相对应，看上去像是双电机。从设计上来看集成度高、对称美观。中间的传动箱采用了固定速比（9.73:1）方案。85KWh版本电机峰值功率270KW，扭矩440Nm。

图5-2 电机

电池、电机、逆变器，以及固定齿比的变速箱，构成了Model S的动力总成。电流逆变器，它将电池组的直流电转换为交流电，输入到感应电机中；而感应电机的动力则通过一个9.73:1的固定齿比变速箱，将动力传送至轮端。下面就主要部件电机进行分析。

（三）双电机可以有效减少高速时的效率降低，并延长续航能力

特斯拉的驱动系统属于交流调速系统，包括功率电子模块 PEM， 将直流转交流，来驱动感应电机，感应电机通过9.73：1的固定齿比变速箱将动力输送至轮端。摆脱了燃油发动机、传统变速箱的束缚，实现四驱模式变得简单。与传统汽车装配四驱结构导致油耗升高不同，电动汽车实现四驱后，续航反而会提升。

通常情况下，动力从单一发动机传送到全部四个车轮虽实现了全时四驱，但是单电机在高速高扭矩时效率会出现大幅度地降低。特斯拉使用两部电机有效地解决了这个问题。Model S采用主电机+辅助电机的组合，辅助电机拥有平缓的扭矩曲线，还拥有一个在电动机转速区间内，缓慢上扬的功率曲线。当主电机的功率出现下降时，辅助电机的功率依然在随着转速增加，效率就不会大幅降低。这样，当主电机达到高转速出现扭矩下降时，辅助电机就可以补充一部分扭矩，使车辆后半段的加速也保持有力的状态。两个电机这样配合就可以优化功率输出，相互配合提高能量的利用效率。

一般认为增加一个电机，电池的续航水平会有所下降，答案其实是相反的。与传统汽车装配四驱结构导致油耗升高不同，电动汽车实现四驱后，续航反而会提升。根据特斯拉官方的数据，全时四驱版的Model S 85D，能够比两驱版本多出5英里的续航。

此外，使用三相四极交流感应电机，铜转子，安装有变频驱动逆变器与动能再生制动系统。体积小，重量轻，保养便宜。

（四）电机的结构改进提效并易于自动化

分析相关专利可知感特斯拉通过用高转速轴承和增大磁场实现电机高功率输出，达到500多千瓦。通过定子转子的深槽设计，增加了导磁面积，还有磁场的一致性，减小端部的损失，且同时实现自动化量产。

1、转子设计段塞和转子杆之间契合降低生产成本且实现自动化

通过专利US2可知技术方案为通过转子杆和段塞的钎焊组合在一起，实现了转子电导率最大化的同时，实现了自动化钎焊制造。通常在工业感应电机的制造中，都采用铝铸造而成，因为铝有较低的熔点（664度），成本有有优势，因而铝铸造转子成为主流，采用铜来做转子可提高电导率，但因铜的熔点达1083度，难于铸造成型，做成铜端环进行感应钎焊成本高，于是特斯拉采用段塞和转子杆之间契合后进行常规钎焊，这个焊接要求比直接端环焊接的感应钎焊成本、难度都低多了。

图5-3 US2专利中转子杆（铜条）的轴视图和整体视图

转子杆由铜制作而成，尺寸上宽为2.5mm，下宽为1.51mm，高度为16.26mm，长度为214mm。

图5-4 US2专利中段塞（铜块覆银）的轴视图和整体视图

段塞由铜制作而成并且涂覆了0.016毫米的银，上宽2.746mm，下宽2.494mm，高20mm，长31mm。

图 5-5 转子整体视图及实物图

2、电机绕组改进了绕线方式即降低谐波有实现自动化 电机里面绕组的绕线方式的改进使得一是采用重叠布置降低了定子绕组MMF波形中的谐波量，二是突破原有重叠布置带来的不适用于自动化的问题。因此特斯拉通过这个技术方案实现提高电机的性能又完成了自动化的目标。

图5-6 US8069555B2专利中定子绕组的轴视图和整体视图

图5-7 US8154167B2专利中定子的轴线视图

3、定子通过设计尺寸比例及定子槽宽度实现转矩提高

通过设计定子直径与轴向定子长度比值大于1.5:1，实现更大的总绕组面积，减小了绕组相电阻，同时减低了转子的铜损耗，又提高电机的效率；并设计了宽定子槽开口结合层压和绕组等设计，减少了定子和转子泄露通量，提高了高速转矩的能力，且提高了定子绕组自动化生产的效率。

（五）逆变器采用分散塑封IGBT，实现低散热要求

model S P85D的功率电子模块使用英飞凌的84个塑封分立的绝缘栅双极晶体管（IGBT）将直流电转换为交流电。除了控制充电和放电速率，功率电子模块还控制电压等级、电机的转数、转矩和再生制动系统。该制动系统通常通过制动捕获动能，并将其反馈传输回 ESS。电池组、功率电子模块和电机系统的效率和集成能够达到 85 至 95％，从而使马达输出可达310千瓦的功率。 图5-8 英飞凌半导体展台展出的特斯拉Model X电驱控制器方案

上图为慕尼黑电子展Electronica 2016上英飞凌半导体展台展出的特斯拉Model X电驱控制器方案。其电子四驱系统使用英飞凌汽车级高性能垂直Trench工艺IGBT。封装如图为塑封的Super-247封装。位于后轴的大功率主电驱控制器共使用了84个该封装的IGBT芯片。也就是每个功率驱动门由14个IGBT芯片相并联分担功率，每相采用推挽电路28个IGBT管驱动。位于前轴的小功率电驱控制器也使用了36个IGBT芯片，每6个相并联。

图5-9 Model S P85D拆解后的电驱控制器

把Model S P85D电驱控制器的外壳拆开后可以发现，其内部成三角形。而其实三角形的每一边就是三相电机驱动的一个相。顶部的三块电路板即为每相的高压隔离预驱控制板。

图5-10 Model S P85D电驱控制器特写照片

而通过侧面的特斯拉电驱控制器特写照片可以看到每一相对应的驱动电路。其包括电机逻辑控制板，高压直流DC电容（凸起的黑色长方体）以及电容下方的功率板。特写照片中由于逻辑板和电容的遮挡，只能看到功率板的一部分。不过可以看到一排共7个塑封的IGBT芯片。其通过导热硅脂被散热夹片固定在导热背板上。

图5-11 Model S P85D电驱控制器功率板

与model X类似，从Model S P85D功率板的照片可以看到每一相的功率板也包括4排，每排7个塑封IGBT芯片。共28个IGBT组成的高压驱动半桥（每个半桥包含两个驱动门）。三相驱动共包含3块这样的功率板，共84个塑封IGBT。通过每驱动门14个IGBT的并联，功率和电流得到分散，从而简单直接的降低了散热要求。因此使用塑封封装和传统PCB成为可能。

图5-12 Model S P85D电驱控制器交流输出母线（左）及后轴电机交流母线接口（右）

不同于通用别克蓝电驱系统通过创新的电子与机械设计将电驱控制器的功率密度优化至极致。而特斯拉则遵照简单实用的原则，在有限的条件下将不可能变作可能。用大量塑封IGBT和传统PCB工艺，以与电机同等的体积，达到了峰值功率超300kW的大功率电机驱动及散热要求。

六、车身的主要技术

（一）全铝车身

特斯拉营销经理、铁杆车迷泰德·米伦蒂诺说过，在北美打造一辆最安全的汽车首先就是从金属材料的选择开始。特斯拉的电池很笨重，必须通过降低车身的重量来弥补笨重电池的不足。因此，特斯拉求助了Space X，并使用了它的先进火箭技术，结果特斯拉汽车成为北美唯一使用全铝车身的汽车（图22）。 图6-1 全铝车身的特斯拉电动汽车

（二）Model X的双铰链鹰翼门

充满科幻感的鹰翼门设计使第二、三排乘客即使在狭窄的泊车环境中也能轻松进出车厢。鹰翼门采用双铰链设计，开启时先向上升起，之后向外展开，车身两侧各需 30 厘米宽的空间，乘客可由前后两个方向进入车厢。家长们无需弯腰低头即可轻松为宝宝扣上安全带，亦无须担心宝宝的头磕碰到车顶。具体可参见附件专利US 8511738 B2。 图6-2 双铰链鹰翼门

七、安全方面的主要技术

特斯拉敢坚持三元锂电池，是源于特斯拉在提升电池安全技术外，还对传统车身安全技术进行了大量研究。三元锂电池由于稳定性不突出，在受到严重碰撞时也会有起火风险。采用三元锂电池的汽车，汽车碰撞安全性要求会更高。在2014年，特斯拉Model S就是当年唯一一款同时获得Euro -NCAP和NHTSA颁发的五星安全认证车型。这得益于特斯拉良好的车身设计（全铝合金车身与高强度硼钢强化结构）、电池结构布局（电池组位于在底盘正下方）和主动安全技术的使用（无人驾驶技术下的辅助技术）；电池稳定性好。虽然特斯拉仍旧有过安全事故，但就起火事故率来说，这套方案的安全性还是十分值得信赖。此外，还有信息安全技术。 （一）车身的安全设计

特斯拉Model S的车身和底盘主要采用铝合金材料打造，相比传统钢材，铝材料本身就具有更好的金属延展性，因此可以更有效地吸收冲击力。同时车身框架用高强度材料加固，撞击时能够有效吸收能量，但驾驶舱却不易变形。从实际高速驾驶强烈碰撞的结果来看，Model S也证明了铝材料所具备的优势。

由于全车最重的部件——电池组位于底盘正下方，这为车身安全带来两方面助益：第一，沉重的电池组所带来的低重心让特斯拉几乎不会发生侧翻。

电池组下面还有一层“底盘装甲”，由铝合金材料构成的保护结构，将电池模块包裹起来，并保持了一定的缓冲距离，起到保护电池的作用。具体可参见附件专利US 8286743 B2。

图7-1 底盘装甲示意图

第二特斯拉电池组本身就设计非常坚固，这无形中又为车辆乘员舱增加了一层保护。除此之外，得益于纯电动汽车技术优势，特斯拉Model S拥有了“前备箱”的设计（图22），这不仅为车主腾出了一个巨大的储物空间，无形中还充当着碰撞前缓冲区的角色。