特斯拉与它的“电动世界开源计划”

　　6月12日，美国著名电动轿车公司特斯拉的CEO伊隆·马斯克，向所有关心特斯拉的人发了一封公函，标题颇有震撼力：我们的所有专利现在属于你们了（All Our Patent Are Belong To You）。这意味着，特斯拉的所有专利都将免费向世界开放。

　　随后，他在信中用非常具有煽动性的语言解释了他推动“电动世界开源计划”的目的：“当今世界上每年仍有接近1亿部传统汽车源源不断地驶出生产线，加上全球已经存在的大约20亿辆汽车，不管特斯拉多么努力地生产，都无法解决由此产生的碳危机……因此我们真正的对手不是其他生产电动车的厂商，而是那些每天从世界各地工厂生产出来的燃油汽车。”

　　言之凿凿，掷地有声，令听众们热血沸腾，不得不令笔者联想到小罗伯特·唐尼站在斯塔克的展台上那充满自信的表情。

　　那么，这个现实世界里的“钢铁侠”通过此举究竟向世界开放了哪些神秘技术？首先，让我们了解一下截至目前特斯拉的专利总数及分类。

　　从图表中我们可以看到，特斯拉目前的专利主要集中在电池、充电及电机技术上，近总数的7成。此外，特斯拉还申请了许多其他有关车辆的发明，诸如天窗、人车交互界面、车门音响等等。

　　作为一个之前同汽车行业毫无交集的发明家和投资人，伊隆·马斯克总有一些天马行空的想法，这反而成为了特斯拉独特的优势——没有任何条条框框的限制，真正从零开始设计一辆电动轿车。

　　当然，作为宾州大学经济、物理学双学士，马斯克绝对是一个科学极客（Geek），我们也不禁为他的创意拍手叫绝。

　　从美国商标专利局网站的专利数据库中，爱卡找到了特斯拉公司注册的专利，下面就让我们看看特斯拉为人类贡献了哪些劳动成果。

　　电池专利：用笔记本电池驱动轿车？

　　为了在成本和能量密度之间取得一个平衡，特斯拉并没有采用其他电动车通常使用的大尺寸定制电池，而是使用了大小与5号电池相近、代号为18650的柱状消费品用锂电芯。

　　这种在笔记本电脑和充电宝（移动电源）中常见的电芯，虽然成本合理，但要使用在电动轿车上，就需要复杂的组装及周全安全装置来确保万无一失。

　　在85kWh的Model S上，需要16个模块、96组、共7104节18650电芯，相当于1000多个一万毫安时的移动电源。为了降低重量，特斯拉去掉了原有电池的部分安全装置，取而代之的是一套复杂的热管理系统，以及独特的热膨胀材料来避免电池组过热引起火灾。毕竟，这可是7104个“小定时炸弹”。

　　这项专利号为US 8216502B2的专利，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，是不是有点像鸡蛋盒呢？（真想问一句，鸡蛋盒有专利吗？）此外，从这个专利图中，我们也可以看到在电池组内部电芯的布置方式。

　　为了最大程度地避免电池组出现短路，特斯拉“疯狂”地在每个电芯上都安装了保险丝，而不是以往在整个电池组设置保险装置。换句话说，85kW的Model S同样拥有7104个保险丝！

　　这样一来，如果某个电路突然短路，保险丝会在第一时间熔断，从而将短路引发火灾的可能性降到最低。让每个电芯都住上安全的单间，想想就比7104个18650电池睡大通铺滋润的多啊，它们闹事儿的概率自然也小了许多。

　　由于锂电池的固有缺陷，在极端情况，比如电芯内部出现短路或者散热条件不佳时，18650电芯可能会出现过热，从而像一挂鞭炮似的引起连锁效应，导致火灾。为此，特斯拉的解决方法是在电芯外部穿一层特殊的衣服。如果出现温度超标，它可以自动膨胀，从而达到降温的效果，最大程度避免电芯自燃。

　　按照特斯拉的设计，Model S的所有电池都集成在了车辆底部，这样做的好处是降低了车辆的重心，并且没有占用车辆的乘用空间。但是这样做的副作用，就是电池组处于车身离地面最近的位置，如果托底（在中国真的极有可能），很有可能对其造成伤害。所以，为其穿上一套“底盘装甲”显得很有必要。

　　这项注册号为US 8266743 B2的专利表达了它们的想法，并且特斯拉还为其起了一个霸气十足的名字：防弹铠甲（Ballistic Shield）。

　　由铝合金（或者钢、玻璃纤维、碳纤维、塑料等，目前Model S采用的是铝合金）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。

　　充电专利：如何为近万节锂电池充电？

　　如果对于Model S 85kWh的电池容量没有概念，那我们不妨换个思路。如今大多数笔记本都采用了6芯电池，这意味着里面有6节18650电芯。

　　假设用原装电源线将笔记本电脑电池充满需要2小时（其实往往需要更久），那么用相同的电源将Model S的7104个电芯充满，则需要7104/6*2=2368小时≈99天……

　　显然，这不是什么好主意。

　　为此，特斯拉为Model S提供了多种充电方式，最低充电功率也需要10kW，这意味着用普通的家用电源根本无法满足其充电需要。于是，特斯拉发明了一系列用于快速充电的优化方法及装置。

　　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。充电最快时，相当于3秒充满6芯笔记本电池、零点几秒充满你的iPhone手机。

　　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。

　　特斯拉还有什么其他的奇思妙想？

　　除了电池和充电技术之外，特斯拉在其他车辆技术上也充满了硅谷式的创新。

　　比如说电磁“油箱”锁（专利号：US 8720968 B2）、双铰链“鹰翼”式车门（专利号：US 8511738 B2，应用于Model X上）等等。

　　另外，笔者还有一个有趣的发现——特斯拉还注册了增程式电动车的具体控制方法（专利号：US 8346419 B2）。

　　增程式电动车是一种“自给自足”的电动汽车，通过自带的发电装置（通常是普通发动机）来实现更长的电动续航里程。代表车型是雪佛兰的沃兰达。

　　嘿嘿，笔者有一个邪恶的念头闪出：难道它向特斯拉缴纳了专利费用吗？如果交了，那特斯拉会爽快地退给它吗？

　　未来特斯拉的目标是什么？

　　特斯拉在2017年，要推出一款内部代号为“蓝星（bluestar）”的中级电动车，来同主流的中级车，诸如奥迪A4、BMW 3系以及奔驰C级来竞争。但是，很遗憾，我们通过专利查询没有找到任何相关的线索。

　　然而，从这些专利中我们却找到了关于“终极电动车”的蛛丝马迹：特斯拉注册了不少有关空气电池（Metal-air cells，通过氧气形成电能）的发明，包括空气电池的充电方式、空气电池的废物收集及处置等等。

　　“终极电动车”根据特斯拉的构想，是一种由空气电池和传统锂电池共同驱动车辆的“混动”式电动车，它的续航里程最大可达640公里。那时候，就真的要和汽油车说拜拜了。

　　那么，这场轰轰烈烈的“开源运动”能否带动电动车产业如同谷歌的安卓系统那样蓬勃发展？中国的电动车工业是否会因为特斯拉的发明，而像国产手机那样繁荣？中国的电动车界能不能诞生出像小米、魅族一样的品牌？钢铁侠的秘密武器对于世界来说，究竟是阿拉丁神灯，还是潘多拉魔盒？

　　所有这些问题，都有待时间来检验，让我们拭目以待！