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电动汽车论坛 电动汽车论坛-电动汽车网 『 电动汽车产业动态 』 特斯拉纯电动汽车专利技术的利用与借鉴
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特斯拉纯电动汽车专利技术的利用与借鉴 精华 1  [复制链接]

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ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Helvetica Neue", Arial, sans-serif;">特斯拉纯电动汽车专利技术的利用与借鉴

ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Helvetica Neue", Arial, sans-serif;">第一电动网 2018-03-05 16:13:00
ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Helvetica Neue", Arial, sans-serif;">

大家都知道,申请专利基本目的是保护申请人的利益,而特斯拉公司却开放专利技术,供其他公司免费使用。这到底是为什么?不同的人有不同解释。笔者观点是,特斯拉公司开放专利技术,客观上为大家利用与借鉴提供了便利。特斯拉公司纯电动汽车领头羊,其他厂家一是要学习、二是分析、三是要借鉴和利用,这是对特斯拉公司开发专利技术最好的解读。

一、特斯拉开放专利中与“电池”有关的占专利总数的 53%

特斯拉公司纯电动汽车在世界是做得最好的。好在什么地方呢?专利技术越多代表去技术创新越多。发展纯电动汽车的瓶颈是电池。在特斯拉开放的专利有130多项,104 项与电池以及电池安全控制系统有关,28 项涉及充电技术。这两类专利占到了专利总数的 53%。换一句话,特斯拉公司之所以电动汽车做得最好的,是因为在解决电池瓶颈问题上,专利技术最多。

我们发展新能源汽车,2017年产量规模接近80万辆,初步估计,2018年会超100万辆。但是我们有多少专利?尤其是与动力电池有关的专利有多少?我们的专利,是不是也可以开放?认真思考一下,其差距就出来了。

二、专利技术多,源于特斯拉的商业计划

特斯拉公司不是传统汽车公司,不具备一开始做大规模的生产能力,如何杀进汽车领域?特斯拉的产品从高端一步一步过渡到低端的轨迹十分清晰。

第一步:向超级富豪推出高价(10万美金)、小批量的跑车(见图1)。市面上人们普遍接受车型是2.5万美金水准。这个车的最主要特点,价格高,产量少,物有所值。

特斯拉纯电动汽车专利技术的利用与借鉴

图 1 特斯拉第1阶段电动汽车( Roadster)

笔者认为,特斯拉公司开始没有思考盈利,主要是通过高成本(高投入)在弥补电动汽车长期存在的若干缺陷,却用惊艳的产品颠覆了人们对电动汽车的看法,进而向外界传递了特斯拉公司能做世界上最好的电动汽车。而客观事实证明了,其基本目的是实现了的。

第二步,由中高端、少批量车的型向中等价位、中等批量生产的电动汽车推广。这个汽车基本价位是( 7.5 万美元),参照对象是奔驰或宝马,见(图 2) 特斯拉电动汽车 Model X。

特斯拉纯电动汽车专利技术的利用与借鉴

图 2 特斯拉第2阶段电动汽车 Model X

这个车的最主要特点,价格偏高,与奔驰或宝马有一定市场竞争力了。笔者理解,对普通人而言,已经有需求的冲动了。实际上,在中国的一些城市里高档社区的人家,已经开始预订采购了。

笔者认为,特斯拉公司向世界传递了要与奔驰或宝马在电动汽车分市场上开始正面竞争了。这个时候奔驰或宝马还在电动汽车研发上犹豫不定。

第三步,向普通大众推出低价(基本价位 7.5 万美元)、上量产的汽车(图 3)。这个车的基本特征是、更经济、更大规模量产、相对便宜的价格和保养的节省大众化电动车。

特斯拉纯电动汽车专利技术的利用与借鉴

图 3 特斯拉第3 阶段电动汽车 Model S

笔者理解,特斯拉公司向世界传递了电动汽车要替代燃油汽车已经是基本趋势了。从特斯拉公司商业计划的成功设施,可以看出,专利技术的重要性;换一句话,130项电动汽车的专利技术,其商业计划不可能成功。特斯拉商业计划的实现,必须在专利技术下功夫,是其专利技术奠定了特斯拉公司在全世界电动汽车领域的霸主地位。笔者理解,乐视汽车、小鹏汽车有学习参考、借鉴特斯拉商业计划痕迹。

而中国公司(如东风公司、北汽新能源等公司)的商业计划与特斯拉商业计划在方向是相反的,从低端车型一步一步向中高端车型提升,所以说中国这些公司今天也没有太多专利,但是中国公司(如东风公司、北汽新能源等公司)商业计划的实现,成就了中国电动汽车年生产规模世界第一。

三、中国电动汽车如何由规模最大走向最强

中国公司(如东风公司、北汽新能源等公司)商业计划的实现,说明了中国已经是电动汽车大国,而特斯拉的成功,说明了电动汽车强国不在中国。中国电动汽车要弯道超车,第一步实现了电动汽车大国第一步目标,接下来要实现电动汽车强国的目标。即中国电动汽车如何弯道超车?笔者理解,还是要认真研究特斯拉的专利技术为最适宜。

1)关键零部件用最成熟的,是特斯拉公司特点之一

(1)采用 18650 型三元锂离子电池

这种类型电池曾一直用于笔记本电脑、数码相机、手机等电子消费产品中。特斯拉却用这个电池来做电动汽车,这是为什么呢?专家介绍,特斯拉选择松下 18650 型电池的原因主要有:

①18650 型电池技术较为成熟、出货量大、生产自动化程度高,可以有效降低电池系统成本;

②全球每年生产数 10 亿个 18650 型电池,安全级别不断提高,能量密度大,(在设计上特斯拉使用的 18650 型电池能量密度高于同时期其它类锂电池 50% 以上)、稳定性、一致性更高;

③单体电池尺寸小但可控性高,可降低单个电池发生故障带来的影响,即使电池组的某个单元发生故障,也不会对电池整体性能产生影响。

(2)采用技术成熟的感应电机

感应电机,技术成熟、结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、环境适应性强。特斯拉为什么不采用专家们普遍看好的永磁电机呢?令人费解。深入剖析后,不得不佩服特斯拉公司技高一筹。特斯拉公司采用电机是最成熟的老产品,但是集成到车上却是双电机方案,不仅的使用从多个技术层面强化了 Model S 的性能优势,使其拥有极限速度极佳稳定性。

特斯拉案例提醒汽车厂,零部件可以用老产品,但是如何用老产品,是必须要创新的。而中国的汽车厂往往把用新零部件视作创新。

2)特斯拉公司技术创新在底盘“电池组/电机/四驱”设计上

以特斯拉Model S为例。Model S是后置后驱车型。驱动机构位于车辆后桥,前桥配有辅助电机,电池包是一体化的,分动箱、差速器、差速锁,粘性联轴节等部件都省掉了。见图4,可以看出:

特斯拉纯电动汽车专利技术的利用与借鉴

图4 特斯拉Model S 底盘

①电池包一体化。特斯拉采用的是与笔记本一样的18650 型电池,但与其电池包是一体化,整台Model S的整备质量为2108kg,其中电池组的重量就占了600kg。特斯拉案例提醒汽车厂,动力电池包一体化是技术发展方向。而以长安和北汽新能源公司为例,却主张是采用“换电”模式,其理由是什么?

②主电机+辅助电机组合设计。辅助电机被设计为拥有较为平缓的扭矩曲线,在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。特斯拉案例提醒汽车厂,为电动车装上多(1-3)个档位变速箱,可以优化电机的输出功率,但是结果会导致是汽车动力总成的结构就会变得更加复杂,影响动力输出到轮端的流畅度。

③电动汽车实现四驱后,续航反而会提升,特斯拉官方报告的数据,全时四驱版的Model S 85D,能够比两驱版本多出5英里的续航。特斯拉案例提醒汽车厂,电机分布控制是技术发展方向。

3)特斯拉公司核心技术优势在电池包管理系统上

大家知道燃油汽车的核心部件是发动机,电动汽车的核心部件是电池包。特斯拉一体化电池包有7000多个电体电池。如何集成一体?从硬件加工层面讲,要如何串联?如何并联?如何打包?是一道接一道难题,要去解决;从软件设计层面讲,控制策略如何制定?其判断标准是什么?依据从哪里来?特斯拉公司电池包管理系统功能是如何实现的?

专家介绍,特斯拉公司借鉴了互联网程序管理控制成百上千台服务器的模式,引入了分层管理的方法控制这些“活跃的圆柱体”,其优势在于

①能够准确估测电池单体的荷电状态(State of Charge,SOC),保证 SOC 维持在合理的范围内,防止由于过充电或过放电对电池造成损伤。

②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;

③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以便启动电池冷凝系统保证电池安全性能。特斯拉电池模组采用水冷散热,使得电池保持在恒定温度区间以避免电芯过热。

④电池模组之间都以防火墙分隔。当电池发生火情时,会被电池组架构中内置的防火墙阻隔在车身前面的一小部分空间内。

特斯拉案例提醒汽车厂,动力电池性能的改善的电池厂的工作,而电池包设计和性能改善是主机厂的工作,而且很主要的工作。

4)特斯拉公司电动汽车充电解决方案

特斯拉为中国车主提供充电解决方案是:以家庭充电桩为主,超级充电桩和目的地充电桩为辅,通用移动充电器为补充。

①以家庭充电桩为主:家用充电桩是特斯拉车主最主要的充电方式,其意思用家里电表的电(220伏交流电)来充电;

②超级充电桩和目的地充电桩为辅:设立公共充电站,配备一整排的超级充电桩就像加油站的一排油泵。车主选配的车内充电系统不同,充电时长也会不同;

③通用移动充电器为补充:通用移动充电器便于携带,体积小巧、无需安装、可以方便地利用工业插座或者家用 220 V 插座为车充电。

特斯拉案例提醒汽车厂,电动汽车要替代燃油车,充电解决方案十分重要,动力电池充电不可以机械地照搬加油站的做法,也不否认加油站建设积累。

四、总结

特斯拉公司开放专利技术,说明这个公司是有胸怀的,不是要主观上取得传统汽车公司老大,客观上是提醒这些老大,要顺势而为,发展新能源汽车,不仅仅是汽车公司利益层面的事情,而是汽车行业肩负的历史担当。

中国将发展新能源汽车提升到了国家战略,是要实现汽车强国,是复兴中华民族,更是为人类发展作出中国人们的贡献。要成为汽车强国,要落到实处,对标学习是必须的。

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很好很强大!!
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