特斯拉的成功诀窍：专利？

今天想和大家聊聊特斯拉的专利，最近比较火的是“激光雨刮”、“磁悬浮雨刮”，可能是特斯拉颠覆了驱动形式和外观内饰之后，觉得雨刮也必须玩点新意，所以研究出这么两个看起来奇奇怪怪的东西。

再加上最近特斯拉皮卡发布会上玻璃碎裂的乌龙，和马斯克开着新皮卡带女友兜风撞翻路牌等等新闻，让不少吃瓜看客都不明觉厉：特斯拉整个公司怎么都洋溢着一股沙雕的气息啊？

不过人家特斯拉好歹是电动车界的领军企业，雨刮这种小专利估计都是“顺手”申请，CEO 就是皮了点，人家是真的有技术的，真的一门心思做电动车的，不信你看，特斯拉申报的专利有一半都是关于锂电池。

■ 一半的专利都在研究电池

我们知道特斯拉是业内少有的使用圆柱电池的厂商，8000 多个电池单体放在一起最担心什么？当然是热失控。为此特斯拉公开了 68 篇关于电池热管理的专利，其中热管理结构与控制策略的内容有 36 篇，热失控的防护与检测有 32 篇。对热管理方面可以说是非常上心了。

下面举几个例子给大家看看，比如下面这个关于散热的小专利。对于冷却系统，软包电池这种形状比较规整的，可以把电芯和冷却片贴着放在一起组成一个堆垛单元。但单体圆柱电池因为形状不规整，难以用这种紧密贴合的方式进行冷却。

画个图给大家看一下，用这种方式放置导热管和电池，理论上来说二者是相切的，接触部分只是一个点。

那么如何解决呢？大家都能想到，只要把导热管做成下图这种弯曲的结构，就能增大接触面积，提升冷却效果。

这种方法的确有理有据令人信服，最可贵的是我们普通人也能想到和理解，但再仔细想想，要导热管完美地把电池包裹住，做到严密贴合是很难的。

所以特斯拉对其进行了改进，做了一个导热套套在管道外面，这个导热套侧面使用了锯齿结构，能有效增大与电池的接触面积，还能降低对生产工艺的要求。只要电池按照正确的方向插入导热套之间，就能实现最好的冷却效果。

▲ 图上箭头指示方向为电池插入方向

再比如特斯拉的这个专利，减少多节电池组中热失控传播的方法，原理仔细一看似乎很简单，就是利用传感器检测多个电池的温度，发现其发生热失控时，执行一定的操作，以确保热量不会传播到相邻单元。

之后特斯拉改进了这个专利，简单描述一下，就是在热导管中加入多个“开关”，当温度达到某个值时，“开关”就会打开，管道内的冷却材料就通过开关排出。这个“开关”的形式非常灵活，比如导管壁较薄的区域、在导管上加入可以热熔断的“塞子”等，导管内的冷却材料可以由液体，气体或膨胀的阻燃泡沫构成。

这么看来这种检测——发现——阻隔的套路好像很容易想到，但它的发布时间是 2009 年，在全球范围内共被引用了五六十次。而“被引用”指的是该专利作为基础技术的影响力，也就是对后续该领域的创新形成了指导作用。可见特斯拉在当时扮演的是电池技术方面的“先驱者”的角色。

再看特斯拉的另一个专利——一种电池温控系统，这个专利特斯拉公布的并不是技术细节，而是核心思路，相当于特斯拉公布了一个“流程图”，“纸上谈兵”地告诉大家，遇见这种情况他们是怎么处理的。

▲ ESS 是电动汽车能量存储系统

这个思路看起来也很简单，就是预设多个温度，不断比较，根据得到的值做不同的决策即可。看起来怎么有点“PPT 造车”的感觉？但我还是认为特斯拉在当时提供了一个“理论”或者“思路”，为后来人指明了方向，这个专利及其同族在全球范围内共被引用了八十多次，足见其影响力。

后来特斯拉对这个“流程图”修修补补增增减减，提出了另一种控制策略，应用前景也相当不错。

前面两个专利都是讲的如何冷却电池，其实对于热失控，特斯拉给出了从检测热失控到防止热失控蔓延的一系列专利。比如检测，就有气体压力检测、热敏电阻检测、绝缘电阻检测、电压检测、光纤检测等方式。而热失控发生后，又有电池间、电池组间、电池包和乘客间的隔热屏障，以及电池固定装置、热熔断装置和排气装置进行保护。

图为特斯拉给出的是否安装膨胀材料的单体电池，温度变化与时间的关系，可以看到 Cell 3 和 4 明显最髙温度下降，达到最髙温度用的时间也延长了。

■ 电机给电池加热？

特斯拉申报的关于电机的专利也不少，挑个好理解并且有趣的跟大家讲讲，比如这个“低温电机加热系统”。

我们知道电池在低温下充不进去电，所以目前市面上有很多车带有低温预加热功能，特斯拉加热电池的方法有这几种：加热器加热、降低或停止冷却系统、利用环境中的热量（比如充电、大气），最后就是这种控制电机在低效模式下工作产生的热量，对电池或其他部位进行加热。

这张图看起来很复杂，不过原理不算难懂，它是将电机分为最佳效率模式（图中 220）和耗散模式（图中 230）两种，耗散模式会使电机发热。而模式控制器（图中 235 ）会选择这两种模式，并产生信号。电机控制器（图中 210）根据模式控制器和转矩控制器（图中 215）输入的信号输出合适的电压。

而下面这张图表示电机供热通道，将热量从电机中取出，经冷却回路输送给电池。

简单解释一下这个专利图，他表示了冷却液在电机、散热器和电池之间的流动，主要控制流动的是我画蓝色的两个阀，而在上面提到的耗散模式下，靠近散热器（画红框）的那个阀，让热的冷却液不经过散热器，直接到集液槽（画绿框）里存下来。

这个专利是特斯拉对于低温预加热的自己的思考，它把电机分为两个模式的创意在当时很有先进性，但低温预加热到底怎么加热，每个厂商都有自己的想法，特斯拉这个方式固然不错，但国内的威马使用柴油加热效果不一定比这个差。估计这也是该专利倒是没怎么被其他厂家引用的原因。