收到深綠色的 2013 款特斯拉Model S已經(jīng)一年了。四年的等待后，在最初幾天里，筆者幾乎把“世界上最神奇的車”掛在嘴邊。

　　一年時(shí)間里，特斯拉汽車這輛 Model S 經(jīng)歷頗豐：從各式小故障，到極冷極熱的天氣；從普通買菜用，到公路旅行；從家里的電表到“超級(jí)充電站”；從塞車，到去售后服務(wù)店；從軟件更新到胎壓警告。讓筆者不得不對(duì)它”世界上最神奇的車“的評(píng)論做出一些微調(diào)。

　　“燃油”效率和成本

　　這 15234 英里（24374 公里）路共消耗 5074 度電。平均下來，每英里（1.6 公里）333 瓦時(shí)。比起美國環(huán)保局額定的 350 瓦時(shí) / 英里（560 瓦時(shí) / 公里）要稍好一些，算下來正好是 3 英里（4.8 公里）一度電。在公路旅行中，筆者從 3 個(gè)“超級(jí)充電站”免費(fèi)充取了大約 1275 度電，跑完 4000 英里（64000 公里）路。而這 5074 度電中的 3000 度，就來自筆者自己家的電表了。

　　筆者所居住的紐約州，當(dāng)?shù)仉娰M(fèi)大約為 14 美分 / 度，算下來一年充電的花費(fèi)是 530 美元，或 3.4 美分 / 英里（2.125 美分 / 公里）。而一輛奔馳 S 系的燃油花費(fèi)大約為每年 3000 美元或 20 美分 / 英里（12.5 美分 / 公里）。

　　但事實(shí)上，特斯拉電動(dòng)車Model S 的實(shí)際耗電量比其內(nèi)置電表顯示的要多。平均的充電效率是 85%。這就意味著，筆者自家電表上的每 100 度電，只有 85 度電能被車子使用，車內(nèi)電表顯示的即是 85 度。因此，實(shí)際耗電量更可能是 5700 而非 5074 度。

　　此外，在前 10 個(gè)月，Model S 在完全停車狀態(tài)下的平均日耗電量是 4.5 度。而在 2 個(gè)月前的軟件更新之后，Model S 平均日耗 1 度電。筆者粗略估計(jì)，這一年里，非駕駛狀態(tài)的總耗電量差不多是 1400 度。

　　加上 1400 度，年總耗電就是 7100 度。換言之，2.1 英里 / 度（3.4 公里 / 度）。泊車耗電和充電流失的電量，大約是 820 美元一年。這大約是同級(jí)別非電動(dòng)車燃油費(fèi)的 1/4。

　　冬季和夏季

　　和多數(shù)電動(dòng)車一樣，天氣越冷耗電越大。4-10 月 Model S 平均耗電 301 瓦時(shí) / 英里（188 瓦時(shí) / 公里）， 而 11-2 月則是 371 瓦時(shí) / 英里（232 瓦時(shí) / 公里）。最熱的 7 月大約為 290 瓦時(shí) / 英里（181 瓦時(shí) / 公里），相比之下 1 月則高達(dá)近 400 瓦時(shí) / 英里（250 瓦時(shí) / 公里）。

　　有時(shí)，去一趟超市買菜的電耗會(huì)高達(dá) 500 瓦時(shí) / 英里（312 瓦時(shí) / 公里），這還是在不考慮泊車電耗和充電損失的情況下。這類的短途電耗是最可怕的，因?yàn)榧訜犭姵?，車艙，啟?dòng)車子時(shí)需要的大量電力，且無法平攤到長距離的里程中。

　　寒冷天氣時(shí)的長途的平均耗電則會(huì)在剛開始的高峰后穩(wěn)定下降，最后落在 370-380 瓦時(shí) / 英里（231-238 瓦時(shí) / 公里）的區(qū)間內(nèi)。

　　可靠性

　　這一年中，筆者倒沒有遇到大問題。因?yàn)樵诒Ｐ奁趦?nèi)，一些小故障都在服務(wù)中心免費(fèi)解決了。

　　12伏的電池被換掉了，這似乎是早期生產(chǎn)中的普遍問題。

　　鑰匙上一個(gè)按鈕殼脫落。導(dǎo)致鑰匙在口袋里時(shí)會(huì)不小心啟動(dòng)開窗，解鎖等功能。筆者不得不去服務(wù)中心換新鑰匙，因?yàn)樾妈€匙的重新編程，等了4個(gè)小時(shí)。在新鑰匙的按鈕蓋又掉了時(shí)，筆者決定就湊合用了。

　　車子內(nèi)控制充電口開關(guān)的按鈕蓋也掉了。Tesla用聯(lián)邦快遞連夜寄給筆者一個(gè)替代品，換上以后按鈕蓋是不掉了，按鈕卻偶爾失靈。

　　右后門把手換了新的。

　　屏幕時(shí)不時(shí)會(huì)顯示胎壓警告，在和服務(wù)中心溝通后，他們讓筆者忽略這個(gè)提示。

　　兩個(gè)側(cè)后視鏡在筆者切換成倒車模式時(shí)本該自動(dòng)調(diào)整，筆者打算下次去服務(wù)中心時(shí)再檢查。

　　更換電池

　　因?yàn)橐ス仿眯?，筆者在 12 月不得不把 60 千瓦時(shí)的電池升級(jí)到 85 千瓦時(shí)。工廠先告知筆者這行不通，后來服務(wù)中心的人似乎找到了一種方法。更換的過程只花了 2 天時(shí)間。有了新電池，2500 英里（4000 公里）從紐約到佛羅里達(dá)的公路旅行放心多了。

　　瑕不掩瑜的5點(diǎn)

　　加速: 只需 5.4 秒，就可以從 0 達(dá)到 60 英里 / 時(shí)（96 公里 / 時(shí)）。筆者更欣賞的是它革新性的加速度質(zhì)量——瞬間，無縫，安靜，不費(fèi)力。這才是這款車的特別之處。盡管已經(jīng)一年了，每次輕踩踏板時(shí)筆者還是會(huì)格外激動(dòng)。

　　減速: 之前筆者還對(duì)再生制動(dòng)功能有些懷疑，這個(gè)功能的目的是回收原本會(huì)在制動(dòng)期間損耗的能量給電池充電。而現(xiàn)在我則愛上了這種猶如降檔一般的感覺，我?guī)缀醪徊葎x車了。不幸的是，我的妻子對(duì)猛烈地再生制動(dòng)會(huì)暈車。好在它有強(qiáng)弱兩檔，我喜歡的運(yùn)動(dòng)型強(qiáng)檔和我妻子喜歡的溫和減速弱檔。

　　節(jié)約能源: 開著一臺(tái)相當(dāng)于油耗 100mpg(100 英里 / 加侖 =42.5 公里 / 升)，并且這么大而告訴的車給人一種不真實(shí)感。而那靠著免費(fèi)“超級(jí)充電站”網(wǎng)絡(luò)完成的 2500 英里（4000 公里）的公路旅行，則給人一種神奇到仿佛不合法的感覺。

　　售后服務(wù): 更換 12 伏電池，是筆者有過的和汽車有關(guān)最棒的經(jīng)歷。說實(shí)話，筆者根本不知道這款 Model S 有個(gè) 12 伏的電池，更別提意識(shí)到它有什么潛在問題了。最開始，筆者接到一個(gè)來自 Tesla 服務(wù)中心的電話，接著兩個(gè)工作人員出現(xiàn)在筆者家的車道上。在被告知電池有潛在問題的 3 小時(shí)后，一個(gè)筆者根本沒意識(shí)到的問題被解決了。

　　設(shè)計(jì)：對(duì)筆者來說，車子的外觀是很重要的。筆者不太可能去買一個(gè)不好看，甚至長相平庸的車。Model S 的優(yōu)雅不會(huì)隨時(shí)間而消逝。一年了，每次停好車在離開停車場時(shí)，筆者還是會(huì)回頭看一眼 Model S。

　　美中不足的5點(diǎn)

　　長途旅行受限：與其說這是 Tesla 本身的問題，不是說是一個(gè)“超級(jí)充電站”網(wǎng)絡(luò)的問題。以美國東北部為例，筆者仍然不能夠隨性而為開著 Tesla 去探望在緬因州，佛蒙特州，或是紐約州北部的朋友。希望會(huì)有更多的“超級(jí)充電站”出現(xiàn)。

　　泊車電耗：這不僅僅是浪費(fèi)的電能和金錢的問題。一年 200 美元并不是最令筆者煩惱的。而是，Tesla 作為世界上最偉大的車卻在超過一年的時(shí)間里還沒有解決這最基本的瑕疵。據(jù)筆者所知，市場上的所有純電動(dòng)車都不存在這種問題。

　　上下車：這是個(gè)無法避免的問題，為了保證美觀和氣體力學(xué)，駕駛艙門設(shè)計(jì)的很低。對(duì)筆者這么一個(gè) 180 公分，又早已不年輕的人來說，筆者需要很努力地彎下身子才能進(jìn)去。當(dāng)然，這也和筆者腰背部時(shí)而疼痛有關(guān)?；蛟S，下次筆者會(huì)試駕一下 Model X。

　　冬季：和多數(shù)電動(dòng)車一樣，Model S 在寒冷季節(jié)里電能效率極低。在最開始的 10-20 英里（16-32 公里），Model S 會(huì)完全禁用再生制動(dòng)功能。隨著電池漸漸加熱，動(dòng)能和再生制動(dòng)才會(huì)慢慢恢復(fù)。寒冷季節(jié)里跑短途，就很不實(shí)用了。冬季里輪胎的牽引又是另一個(gè)問題?？粗?4000 美元一套的冬用輪胎，筆者還是打算繼續(xù)用自己的全季輪胎了。

　　觸屏的人體工程學(xué)： Model S 從外到內(nèi)的設(shè)計(jì)都很令人著迷沒錯(cuò)。但如果沒有物理按鍵，司機(jī)為了調(diào)節(jié)氣溫或是音響時(shí)則必須按得很準(zhǔn)。這在視覺和認(rèn)知上雙重分散了注意力。更糟糕的是，時(shí)不時(shí)地死屏有時(shí)會(huì)要求多次點(diǎn)擊。這就意味著更長時(shí)間地視線離開前方道路。

　　雖然有抱怨，但當(dāng)筆者坐在 Model S 里望著窗外時(shí)，沒有一次筆者希望自己開著別的車。沒有一次。對(duì)筆者來說，這依然是目前為止世界上最棒的汽車。

　　特斯拉Model S鈷酸鋰電池組設(shè)計(jì)解析（圖文）

　　對(duì)Tesla來說最近可謂是禍不單行：連續(xù)發(fā)生了3起起火事故，市值狂跌40億，剛剛又有3名工人受傷送醫(yī)。Elon Musk就一直忙著到處“滅火”，時(shí)而還跟公開表示對(duì)Tesla“不感冒”的喬治·克魯尼隔空喊話。在經(jīng)歷了首次盈利、電池更換技術(shù)、穿越美國、水陸兩棲車等頭條新聞后，Elon Musk最近總以各種負(fù)面消息重返頭條。這位“鋼鐵俠”CEO在2013年真是遭遇各種大起大落。

　　其中最為人關(guān)注的莫過于Model S的起火事故，而在起火事故中最核心的問題就是電池技術(shù)?？梢哉f，牽動(dòng)Tesla股價(jià)起起落落的核心元素就是它的電池技術(shù)，這是投資者最關(guān)心的問題。在美國發(fā)生的兩起起火事故有著相似的情節(jié)：Model S撞擊到金屬物體后，導(dǎo)致電池起火，但火勢都被很好地控制在車頭部分。在墨西哥的事故中，主要的燃燒體也是電池。而且在3起事故中，如何把著火的電池?fù)錅鐚?duì)消防員來說都是個(gè)難題。

　　這讓很多人產(chǎn)生一個(gè)疑問：Model S的電池就這么不禁撞嗎？在之前的一篇文章中筆者跟大家簡單討論了一下這個(gè)問題，但只是停留在表面。讀者現(xiàn)在都了解的是：Model S的電池位于車輛底部，采用的是松下提供的18650鈷酸鋰電池，整個(gè)電池組包含約8000塊電池單元；鈷酸鋰電池能量密度大，但穩(wěn)定性較差，為此Tesla研發(fā)了3級(jí)電源管理體系來確保電池組正常運(yùn)作?，F(xiàn)在，我們找到了Tesla的一份電池技術(shù)專利，借此來透徹地了解下Model S電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)特征。

　　電池的布局與形體

　　如專利圖所示，Model S的電池組位于車輛的底盤，與輪距同寬，長度略短于軸距。電池組的實(shí)際物理尺寸是：長2.7m，寬1.5m，厚度為0.1m至0.18m。其中0.18m較厚的部分是由于2個(gè)電池模塊疊加造成的。這個(gè)物理尺寸指的是電池組整體的大小，包括上下、左右、前后的包裹面板。這個(gè)電池組的結(jié)構(gòu)是一個(gè)通用設(shè)計(jì)，除了18650電池外，其他符合條件的電池也可以安裝。此外，電池組采用密封設(shè)計(jì)，與空氣隔絕，大部分用料為鋁或鋁合金?？梢哉f，電池不僅是一個(gè)能源中心，同時(shí)也是Model S底盤的一部分，其堅(jiān)固的外殼能對(duì)車輛起到很好的支撐作用。

　　由于與輪距等寬，電池組的兩側(cè)分別與車輛兩側(cè)的車門檻板對(duì)接，用螺絲固定。電池組的橫斷面低于車門檻板。從正面看，相當(dāng)于車門檻板“掛著”電池組。其連接部分如下圖所示。

　　電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　Model S電池組在內(nèi)部被劃分為7個(gè)區(qū)域(605)，每個(gè)區(qū)域安裝兩個(gè)電池模塊(701)，每個(gè)模塊內(nèi)置370塊電池單元。在電池組頭部還有一個(gè)突出部分(607)，其厚度也較高，這就是上文提到的0.18m的部分，安裝了兩個(gè)電池模塊，堆疊排放。這樣計(jì)算下來一共有5920塊電池單元。同時(shí)這7個(gè)區(qū)域(包括突出部分一共是8個(gè)空間)相互之間是完全隔絕的，這樣的設(shè)計(jì)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是增加了電池組整體的牢固程度，使整個(gè)底盤結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)挺；二是便于電源管理，避免某個(gè)區(qū)域的電池起火時(shí)引燃其他區(qū)域的電池(如果沒有隔離整塊電池組燃燒起來不堪設(shè)想)。此外，隔離板(601A-601H)內(nèi)部可以被填充高熔點(diǎn)、低熱導(dǎo)的材料(例如玻璃纖維)。

　　當(dāng)然，還有另外一種填充物，那就是水，其較高的比熱容可以幫助降溫，吸收熱能。據(jù)Tesla專利說明介紹，隔離板內(nèi)部的水可以是靜態(tài)的也可以是流動(dòng)的，可以直接存儲(chǔ)在隔離板內(nèi)部管腔，也可以被裝到特定的水袋中。如果是流動(dòng)狀態(tài)，可以與電池組的冷卻系統(tǒng)連接在一起，也可以自建循環(huán)系統(tǒng)。在8根隔離板中，601D與601E兩個(gè)隔離板與其他幾根相比要更加粗壯一些。這樣的設(shè)計(jì)是為了進(jìn)一步增加電池組的堅(jiān)固程度，使其能夠更好地承受來自車輛側(cè)面的撞擊。

　　上圖是電池模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從中可以看出18650電池的排列方式。有的電池正極朝上，有的電池負(fù)極朝上，每個(gè)電池模塊中正極朝上與負(fù)極朝上的數(shù)量應(yīng)該是各為185塊。特別注意FIG.10這張圖，該圖展示的是拿走電池后整個(gè)電池槽的結(jié)構(gòu)。那一排排呈S型的隔離板是電池冷卻系統(tǒng)，其與電池組的熱管理系統(tǒng)相連接?？梢?，電池組內(nèi)部被劃分為7個(gè)區(qū)域，在每個(gè)電池模塊的內(nèi)部，也被劃分為了7個(gè)區(qū)域。

　　電池保護(hù)機(jī)制

　　這或許是研究Model S起火事故最關(guān)鍵的部分了。上面我們了解了電池組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，下面我們要看的是電池組之下，位于Mode S底盤最底部的一層金屬保護(hù)層——防彈保護(hù)盾。在下圖中這個(gè)部分是1203。在研究1203之前，我們先來了解下電池組本身有哪些保護(hù)措施。

　　在電池組的頂部有一層面板，即1201。這層面板既可以是單層，也可以是多層，它實(shí)現(xiàn)的功能有很多：降低噪音、降低熱傳導(dǎo)、降低來自底盤的震動(dòng)。降噪方面，1201最高能降低20分貝1000Hz以上噪音；減震方面，1201能最高能降低40%的傳遞自路面的震動(dòng)；隔熱方面，1201能的熱傳導(dǎo)性最低能低至0.1W/m-K，最高能持續(xù)性承受750攝氏度的高溫，能承受1000攝氏度約10秒，能承受1400攝氏度的高溫約1秒。為了實(shí)現(xiàn)上述降噪、隔熱以及減震水平，Tesla的研究人員發(fā)現(xiàn)需要對(duì)1201進(jìn)行30%左右的壓縮才可以。在材質(zhì)方面，1201可選的材料包括陶瓷纖維、石英纖維、氧化鋁、硅酸鈣鎂等。

　　然后是為了進(jìn)一步保護(hù)電池組而加裝的防彈保護(hù)盾，即1203。Tesla并未明確指明其材質(zhì)，只是說明可以由鋁、鋁合金或者碳纖維材料制成，甚至還可以是由玻璃纖維或塑料。這個(gè)防彈保護(hù)盾作為車輛的最底層面板，是保護(hù)電池組不受路面障礙物撞擊的第一道防線，也是最為堅(jiān)固的面板。為了更好地發(fā)揮防彈保護(hù)盾的效果，在電池組的底板603與保護(hù)盾1203之間，Tesla特別設(shè)計(jì)了一個(gè)隔離區(qū)域。對(duì)于這個(gè)隔離區(qū)域，在電池專利中有兩種設(shè)計(jì)：一是留空，并在每個(gè)電池隔離板(601A-601H)對(duì)應(yīng)的平面內(nèi)加裝一條加固板(1209)。隔離區(qū)域的高度根據(jù)具體應(yīng)用情形為10mm-50mm之間。

　　這個(gè)加固板(1209)與隔離板(601)是處于一個(gè)平面的，這樣設(shè)計(jì)主要是考慮到如果保護(hù)盾受到過大的外力撞擊，原本為了抵抗撞擊而設(shè)計(jì)的加固板不會(huì)因受力過大而損害到電池組底板(603)。第二種設(shè)計(jì)即是FIG.14與15展示的，在隔離區(qū)域填充“緩沖”物質(zhì)，這可以是具有彈性的材質(zhì)，也可以是不具有彈性的材質(zhì)。Tesla舉例的材質(zhì)包括塑料泡沫、填充劑等。注意圖FIG.15，這種在填充物與保護(hù)盾1203之間留有空隙的設(shè)計(jì)，叫做“裝蛋箱”造型。個(gè)人猜測這種設(shè)計(jì)是在填充不具有彈性的材質(zhì)時(shí)使用的。

　　以上便是Model S電池組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解析，參考的材料是US 8286743 B2號(hào)專利。需要提醒讀者的是，該專利說明提交于2011年12月5日，當(dāng)時(shí)Model S車型還未大規(guī)模量產(chǎn)，因此該專利中描述的電池組技術(shù)與現(xiàn)款的Model S車型會(huì)有些許的不同。隨著時(shí)間的推移，Model S電池組的制造工藝與電源管理技術(shù)在不斷提升，因此本文描述的電池技術(shù)并非一定是現(xiàn)款Model S采用的，但基本一致。

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