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为什么说特斯拉本质上是一家软件公司?

2019年12月20日 17:52:01
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来源:电驹

特斯拉采用的技术路线与传统的汽车厂商差异明显,特斯拉是由硅谷的一帮技术极客研发的,从一开始就采用非常大胆和前卫的技术路线。马斯克的加入更加助长了特斯拉不拘一格的风格。

特斯拉的电池采用的是松下的18650电池,这是一种三元电池,以前采用钴酸锂为正极材料,现在改用镍钴铝为正极材料。这种电池是笔记本等电子设备中常用的电池,这种电池的缺点是热失控的温度较低,但能量密度高。这也是特斯拉的续航里程相对较高的原因。

18650电池的能量密度高,体积小,但容易热失控。一辆特斯拉通常要使用七八千块电池混联在一起,管理这些电池就会变得非常复杂。电池管理系统是特斯拉最为核心的技术秘密。

上图是特斯拉的专利申请附图,101是特斯拉的电池包,特斯拉的电池包放在车辆的底盘位置,由七八千块18650型号电池构成,总重量达到1吨。打开这个电池包,里面由冷却管围成多个模块,比如Model3电池包分割成16个模块,电池就像蜂窝中的蜜蜂一样设置在冷却管围成的空间里。

为了让这些电池能够均衡放电,系统必须监控每个电池的状态,包括电流、电压、内阻、温度、压力等,这些检测的数据反馈到控制中心,控制中心再指令采取行动,比如对单个电池断电,或者驱动冷却泵加速冷却。下图是特斯拉对电池单体检测的专利附图。

电池单体的检测包括很多部分,限于篇幅在此不一一列举。此外,系统对整个电池包的压力也进行适时监控。

系统对整个电池包采取精确的主动热管理策略,任何一块电池温度不正常,控制系统驱动冷却泵针对性地进行冷却,做到电池包整体温差在5摄氏度范围内。

特斯拉电池包的结构和控制理念,无论通过公开的专利,还是拆解特斯拉整车都可以看出来。相关的控制芯片也来自供应商,包括NXP等公司都有成熟的芯片。但最核心的电池控制策略,比如七八千块电池的检测数据的处理,当电池参数不同时如何均衡?这些都是靠复杂的软件程序控制,特斯拉的相关程序都是以源代码的形式保护,从专利数据和车辆反向工程都很难获知这些核心技术秘密。

如果仔细分析特斯拉的发明人,会发现早期的许多核心技术人员都是来自计算机互联网领域,特斯拉电池管理系统也明显秉承互联网服务器模块化管理架构。但如何精准控制这么多的电池,并且做到均衡,实时风险处理,软件程序极为复杂。

此外,电池包对电池的一致性要求很高,如果电池的一致性比较差,即使管理系统再先进,也会影响电池包的性能和寿命。若要七八千块电池具有较高的一致性,特斯拉就必须有先进的电池一致性检测系统,在电池组成电池包之前,确保电池单体之间的参数差异不太大。

特斯拉的电机控制程序也是重要的技术秘密,电机的控制程序与车辆的加速和操作性能相关。不少开过电动车的司机都反映,加速踏板总感觉不太灵,驾乘者很难适应,但特斯拉的加速曲线相对平稳,这实际也是背后的软件作用。这一点特斯拉也是通过源代码的形式保护的。

特斯拉最核心的电池管理系统、电机控制系统、电池一致性检测系统都是以源代码等技术秘密的形式保护。特斯拉在车主同意的情况下,可以实时发送数据到后台,控制中心可以在后台直接更新和修改每台汽车的程序,这已经非常类似智能手机的做法。特斯拉最重要的技术就是这些软件,这种创新模式也充分继承了计算机互联网的基因。本质上特斯拉已经接近于一家软件公司。

随着自动驾驶、人工智能、5G等技术逐渐在汽车工业应用,软件对于汽车越来越重要。汽车企业也越来越需要软件人才。这对汽车企业的人才引进和培养模式也提出了新的挑战。汽车企业需求的人才越来越与互联网、软件行业近似。

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