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。讓筆者不得不對它”世界上最神奇的車“的評論做出一些微調(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。比起美國環(huán)保局額定的 350 瓦時 / 英里（560 瓦時 / 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“超級充電站”免費充取了大約 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大約為 14 美分 / 度，算下來一年充電的花費是 530 美元，或 3.4 美分 / 英里（2.125 美分 / 公里）。而一輛奔馳 S 系的燃油花費大約為每年 3000 美元或 20 美分 / 英里（12.5 美分 / 公里）。

　　但事實上，特斯拉電動車Model S 的實際耗電量比其內(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，實際耗電量更可能是 5700 而非 5074 度。

　　此外，在前 10 個月，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 個月前的軟件更新之后，Model S 平均日耗 1 度電。筆者粗略估計，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。這大約是同級別非電動車燃油費的 1/4。

　　冬季和夏季

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

　　有時，去一趟超市買菜的電耗會高達 500 瓦時 / 英里（312 瓦時 / 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，因為加熱電池，車艙，啟動車子時需要的大量電力，且無法平攤到長距離的里程中。

　　寒冷天氣時的長途的平均耗電則會在剛開始的高峰后穩(wěn)定下降，最后落在 370-380 瓦時 / 英里（231-238 瓦時 / 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。因為在保修期內(nèi)，一些小故障都在服務(wù)中心免費解決了。

　　12伏的電池被換掉了，這似乎是早期生產(chǎn)中的普遍問題。

　　鑰匙上一個按鈕殼脫落。導(dǎo)致鑰匙在口袋里時會不小心啟動開窗，解鎖等功能。筆者不得不去服務(wù)中心換新鑰匙，因為新鑰匙的重新編程，等了4個小時。在新鑰匙的按鈕蓋又掉了時，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。

　　屏幕時不時會顯示胎壓警告，在和服務(wù)中心溝通后，他們讓筆者忽略這個提示。

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

　　更換電池

　　因為要去公路旅行，筆者在 12 月不得不把 60 千瓦時的電池升級到 85 千瓦時。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 天時間。有了新電池，2500 英里（4000 公里）從紐約到佛羅里達的公路旅行放心多了。

　　瑕不掩瑜的5點

　　加速: 只需 5.4 秒，就可以從 0 達到 60 英里 / 時（96 公里 / 時）。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，每次輕踩踏板時筆者還是會格外激動。

　　減速: 之前筆者還對再生制動功能有些懷疑，這個功能的目的是回收原本會在制動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，我的妻子對猛烈地再生制動會暈車。好在它有強弱兩檔，我喜歡的運動型強檔和我妻子喜歡的溫和減速弱檔。

　　節(jié)約能源: 開著一臺相當(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感。而那靠著免費“超級充電站”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。說實話，筆者根本不知道這款 Model S 有個 12 伏的電池，更別提意識到它有什么潛在問題了。最開始，筆者接到一個來自 Tesla 服務(wù)中心的電話，接著兩個工作人員出現(xiàn)在筆者家的車道上。在被告知電池有潛在問題的 3 小時后，一個筆者根本沒意識到的問題被解決了。

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

　　美中不足的5點

　　長途旅行受限：與其說這是 Tesla 本身的問題，不是說是一個“超級充電站”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。希望會有更多的“超級充電站”出現(xiàn)。

　　泊車電耗：這不僅僅是浪費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車都不存在這種問題。

　　上下車：這是個無法避免的問題，為了保證美觀和氣體力學(xué)，駕駛艙門設(shè)計的很低。對筆者這么一個 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去。當(dāng)然，這也和筆者腰背部時而疼痛有關(guān)。或許，下次筆者會試駕一下 Model X。

　　冬季：和多數(shù)電動車一樣，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 會完全禁用再生制動功能。隨著電池漸漸加熱，動能和再生制動才會慢慢恢復(fù)。寒冷季節(jié)里跑短途，就很不實用了。冬季里輪胎的牽引又是另一個問題?？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)計都很令人著迷沒錯。但如果沒有物理按鍵，司機為了調(diào)節(jié)氣溫或是音響時則必須按得很準(zhǔn)。這在視覺和認(rèn)知上雙重分散了注意力。更糟糕的是，時不時地死屏有時會要求多次點擊。這就意味著更長時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，沒有一次筆者希望自己開著別的車。沒有一次。對筆者來說，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)計解析（圖文）

　　對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”，時而還跟公開表示對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)。可以說，牽動Tesla股價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，如何把著火的電池撲滅對消防員來說都是個難題。

　　這讓很多人產(chǎn)生一個疑問：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級電源管理體系來確保電池組正常運作?，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個電池模塊疊加造成的。這個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。這個電池組的結(jié)構(gòu)是一個通用設(shè)計，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，與空氣隔絕，大部分用料為鋁或鋁合金。可以說，電池不僅是一個能源中心，同時也是Model S底盤的一部分，其堅固的外殼能對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個區(qū)域(605)，每個區(qū)域安裝兩個電池模塊(701)，每個模塊內(nèi)置370塊電池單元。在電池組頭部還有一個突出部分(607)，其厚度也較高，這就是上文提到的0.18m的部分，安裝了兩個電池模塊，堆疊排放。這樣計算下來一共有5920塊電池單元。同時這7個區(qū)域(包括突出部分一共是8個空間)相互之間是完全隔絕的，這樣的設(shè)計有兩個優(yōu)點：一是增加了電池組整體的牢固程度，使整個底盤結(jié)構(gòu)更加堅挺；二是便于電源管理，避免某個區(qū)域的電池起火時引燃其他區(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、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)的也可以是流動的，可以直接存儲在隔離板內(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兩個隔離板與其他幾根相比要更加粗壯一些。這樣的設(shè)計是為了進一步增加電池組的堅固程度，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，有的電池負極朝上，每個電池模塊中正極朝上與負極朝上的數(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個區(qū)域，在每個電池模塊的內(nèi)部，也被劃分為了7個區(qū)域。

　　電池保護機制

　　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層——防彈保護盾。在下圖中這個部分是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。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；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1201進行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。

　　然后是為了進一步保護電池組而加裝的防彈保護盾，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。這個防彈保護盾作為車輛的最底層面板，是保護電池組不受路面障礙物撞擊的第一道防線，也是最為堅固的面板。為了更好地發(fā)揮防彈保護盾的效果，在電池組的底板603與保護盾1203之間，Tesla特別設(shè)計了一個隔離區(qū)域。對于這個隔離區(qū)域，在電池專利中有兩種設(shè)計：一是留空，并在每個電池隔離板(601A-601H)對應(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。

　　這個加固板(1209)與隔離板(601)是處于一個平面的，這樣設(shè)計主要是考慮到如果保護盾受到過大的外力撞擊，原本為了抵抗撞擊而設(shè)計的加固板不會因受力過大而損害到電池組底板(603)。第二種設(shè)計即是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盾1203之間留有空隙的設(shè)計，叫做“裝蛋箱”造型。個人猜測這種設(shè)計是在填充不具有彈性的材質(zhì)時使用的。

　　以上便是Model S電池組的結(jié)構(gòu)設(shè)計解析，參考的材料是US 8286743 B2號專利。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車型會有些許的不同。隨著時間的推移，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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