特斯拉與它的“電動世界開源計劃”

　　6月12日，美國著名電動轎車公司特斯拉的CEO伊隆·馬斯克，向所有關心特斯拉的人發了一封公函，標題頗有震撼力：我們的所有專利現在屬于你們了（All Our Patent Are Belong To You）。這意味著，特斯拉的所有專利都將免費向世界開放。

　　隨后，他在信中用非常具有煽動性的語言解釋了他推動“電動世界開源計劃”的目的：“當今世界上每年仍有接近1億部傳統汽車源源不斷地駛出生產線，加上全球已經存在的大約20億輛汽車，不管特斯拉多么努力地生產，都無法解決由此產生的碳危機……因此我們真正的對手不是其他生產電動車的廠商，而是那些每天從世界各地工廠生產出來的燃油汽車。”

　　言之鑿鑿，擲地有聲，令聽眾們熱血沸騰，不得不令筆者聯想到小羅伯特·唐尼站在斯塔克的展臺上那充滿自信的表情。

　　那么，這個現實世界里的“鋼鐵俠”通過此舉究竟向世界開放了哪些神秘技術？首先，讓我們了解一下截至目前特斯拉的專利總數及分類。

　　從圖表中我們可以看到，特斯拉目前的專利主要集中在電池、充電及電機技術上，近總數的7成。此外，特斯拉還申請了許多其他有關車輛的發明，諸如天窗、人車交互界面、車門音響等等。

　　作為一個之前同汽車行業毫無交集的發明家和投資人，伊隆·馬斯克總有一些天馬行空的想法，這反而成為了特斯拉獨特的優勢——沒有任何條條框框的限制，真正從零開始設計一輛電動轎車。

　　當然，作為賓州大學經濟、物理學雙學士，馬斯克絕對是一個科學極客（Geek），我們也不禁為他的創意拍手叫絕。

　　從美國商標專利局網站的專利數據庫中，愛卡找到了特斯拉公司注冊的專利，下面就讓我們看看特斯拉為人類貢獻了哪些勞動成果。

　　電池專利：用筆記本電池驅動轎車？

　　為了在成本和能量密度之間取得一個平衡，特斯拉并沒有采用其他電動車通常使用的大尺寸定制電池，而是使用了大小與5號電池相近、代號為18650的柱狀消費品用鋰電芯。

　　這種在筆記本電腦和充電寶（移動電源）中常見的電芯，雖然成本合理，但要使用在電動轎車上，就需要復雜的組裝及周全安全裝置來確保萬無一失。

　　在85kWh的Model S上，需要16個模塊、96組、共7104節18650電芯，相當于1000多個一萬毫安時的移動電源。為了降低重量，特斯拉去掉了原有電池的部分安全裝置，取而代之的是一套復雜的熱管理系統，以及獨特的熱膨脹材料來避免電池組過熱引起火災。畢竟，這可是7104個“小定時炸彈”。

　　這項專利號為US 8216502B2的專利，介紹了一種簡化的電芯封裝方法。通過優化安裝孔的位置來確保最佳的密封效果，是不是有點像雞蛋盒呢？（真想問一句，雞蛋盒有專利嗎？）此外，從這個專利圖中，我們也可以看到在電池組內部電芯的布置方式。

　　為了最大程度地避免電池組出現短路，特斯拉“瘋狂”地在每個電芯上都安裝了保險絲，而不是以往在整個電池組設置保險裝置。換句話說，85kW的Model S同樣擁有7104個保險絲！

　　這樣一來，如果某個電路突然短路，保險絲會在第一時間熔斷，從而將短路引發火災的可能性降到最低。讓每個電芯都住上安全的單間，想想就比7104個18650電池睡大通鋪滋潤的多啊，它們鬧事兒的概率自然也小了許多。

　　由于鋰電池的固有缺陷，在極端情況，比如電芯內部出現短路或者散熱條件不佳時，18650電芯可能會出現過熱，從而像一掛鞭炮似的引起連鎖效應，導致火災。為此，特斯拉的解決方法是在電芯外部穿一層特殊的衣服。如果出現溫度超標，它可以自動膨脹，從而達到降溫的效果，最大程度避免電芯自燃。

　　按照特斯拉的設計，Model S的所有電池都集成在了車輛底部，這樣做的好處是降低了車輛的重心，并且沒有占用車輛的乘用空間。但是這樣做的副作用，就是電池組處于車身離地面最近的位置，如果托底（在中國真的極有可能），很有可能對其造成傷害。所以，為其穿上一套“底盤裝甲”顯得很有必要。

　　這項注冊號為US 8266743 B2的專利表達了它們的想法，并且特斯拉還為其起了一個霸氣十足的名字：防彈鎧甲（Ballistic Shield）。

　　由鋁合金（或者鋼、玻璃纖維、碳纖維、塑料等，目前Model S采用的是鋁合金）材料構成的保護結構，將電池模塊包裹起來，并保持了一定的緩沖距離，起到保護電池的作用。

　　充電專利：如何為近萬節鋰電池充電？

　　如果對于Model S 85kWh的電池容量沒有概念，那我們不妨換個思路。如今大多數筆記本都采用了6芯電池，這意味著里面有6節18650電芯。

　　假設用原裝電源線將筆記本電腦電池充滿需要2小時（其實往往需要更久），那么用相同的電源將Model S的7104個電芯充滿，則需要7104/6*2=2368小時≈99天……

　　顯然，這不是什么好主意。

　　為此，特斯拉為Model S提供了多種充電方式，最低充電功率也需要10kW，這意味著用普通的家用電源根本無法滿足其充電需要。于是，特斯拉發明了一系列用于快速充電的優化方法及裝置。

　　可變電流充電系統是特斯拉獨創的快速充電方式。它采用了三段式充電方法，以最大的效率、最快的速度把電池電量完全充滿。充電最快時，相當于3秒充滿6芯筆記本電池、零點幾秒充滿你的iPhone手機。

　　此外，為了提高為車輛電池充電的效率，特斯拉還申請了電池充電時間優化系統的專利。它在外接電源能量有限的情況下，優先為電池系統充電，而能量充足時，再兼顧其他附屬機構（如電池冷卻系統）的用電需要。

　　特斯拉還有什么其他的奇思妙想？

　　除了電池和充電技術之外，特斯拉在其他車輛技術上也充滿了硅谷式的創新。

　　比如說電磁“油箱”鎖（專利號：US 8720968 B2）、雙鉸鏈“鷹翼”式車門（專利號：US 8511738 B2，應用于Model X上）等等。

　　另外，筆者還有一個有趣的發現——特斯拉還注冊了增程式電動車的具體控制方法（專利號：US 8346419 B2）。

　　增程式電動車是一種“自給自足”的電動汽車，通過自帶的發電裝置（通常是普通發動機）來實現更長的電動續航里程。代表車型是雪佛蘭的沃蘭達。

　　嘿嘿，筆者有一個邪惡的念頭閃出：難道它向特斯拉繳納了專利費用嗎？如果交了，那特斯拉會爽快地退給它嗎？

　　未來特斯拉的目標是什么？

　　特斯拉在2017年，要推出一款內部代號為“藍星（bluestar）”的中級電動車，來同主流的中級車，諸如奧迪A4、BMW 3系以及奔馳C級來競爭。但是，很遺憾，我們通過專利查詢沒有找到任何相關的線索。

　　然而，從這些專利中我們卻找到了關于“終極電動車”的蛛絲馬跡：特斯拉注冊了不少有關空氣電池（Metal-air cells，通過氧氣形成電能）的發明，包括空氣電池的充電方式、空氣電池的廢物收集及處置等等。

　　“終極電動車”根據特斯拉的構想，是一種由空氣電池和傳統鋰電池共同驅動車輛的“混動”式電動車，它的續航里程最大可達640公里。那時候，就真的要和汽油車說拜拜了。

　　那么，這場轟轟烈烈的“開源運動”能否帶動電動車產業如同谷歌的安卓系統那樣蓬勃發展？中國的電動車工業是否會因為特斯拉的發明，而像國產手機那樣繁榮？中國的電動車界能不能誕生出像小米、魅族一樣的品牌？鋼鐵俠的秘密武器對于世界來說，究竟是阿拉丁神燈，還是潘多拉魔盒？

　　所有這些問題，都有待時間來檢驗，讓我們拭目以待！