【兴电新 新科普】特斯拉的车身设计：从零开始搭建的纯正新能源车
摘錄自 2017/8/17 中國 火酷網 興業電新
特斯拉的车身设计
2003年，特斯拉（Tesla Motors）在美国成立，总部位于美国加州。经过十多年的发展，特斯拉已经成长为全球豪华智能电动汽车的领导者，其新能源技术的研发与应用受到了各界的广泛关注。
特斯拉作为新能源汽车领域最成功的企业之一，对其产业链的深入分析和探讨仍然比较缺乏，我们特为此做一个系列报告，共分为车身和外饰篇、内饰篇、汽车电子篇及Model 3潜在国产产业链篇总计4部分。希望能够借此理清特斯拉的商业模式，对特斯拉有更加深入的理解和认识。本篇报告是特斯拉的车身和外饰篇，作为第一款完全根据新能源汽车的特点重新设计的汽车，特斯拉在车身结构方面与传统汽车有着巨大差别，也是特斯拉对汽车的革命性改变之一。
核心结构全新搭建，符合电动车特点
在特斯拉的电动汽车研发与量产以前，所有的新能源汽车都是以现有的燃油车为基础，将原有的动力装置及部分其他汽车零件改为电动。但是由于电动车的动力特点与燃油车完全不同，因此局部性的改装不能完全发挥电动车电机体积小、整体驱动装置体积小以及软件拓展能力强的优势。而特斯拉是一辆从零开始设计的新能源汽车，充分发挥了电动车的所有优势，在这篇文章中，我们仅就其车身和外饰进行探讨。
1.1、整体布局：根据电池进行分配
对于新能源汽车来说，电池是最受热议的一个关注点。电动汽车中重量占比最高的一部分就是电池，如何进行电池的合理分布并做好相关的安全措施是新能源汽车的一大关键问题。
从特斯拉电池板的构成来看，特斯拉的电动汽车选用的是松下18650锂离子电池，具有能量密度大、重量较轻、充放电次数多以及安全性较好的优势。电池板由大约7104节18650锂电池构成，其中，每444节锂电池以每74节并联的形式组成一个电池组，共有16个电池组，每组电池组都由2/0主线串联起来，输出电流，主线外有防火材料和较厚的橡胶包裹。
从特斯拉电池板的安全性能及防护方面来看，电池组附近装有加强筋和框架，电池组整体有透明塑料壳包裹，两侧有金属散热护板包围，在塑料膜下面还有防火材料制成的护板，并且电池组底部同样设有纤维板，对电池板起到了十分有效的保护作用。除此以外，总保险丝位于电池板的前端，有外壳保护以防受到撞击。电池组内每节电池均有保险丝连接，防止单节电池过热危及整体电池过热。电池组中央设有线路连接到电池控制模块，以检测电池组电压，从而保证电池组正常工作。
值得注意的是，特斯拉电动车的电池管理系统是由特斯拉自主研发而成的，具有独特的核心技术，其主要功能包括：电池物理参数实时监测、电池状态估计、在线诊断与预警、均衡管理以及热管理等。在特斯拉新能源汽车的众多电池之间，曲折布满了冷却管道，管道内有“冷却液”，“冷却液”主要是由50%的水和50%的乙二醇混合而成。“冷却液”与铝管配合使用，将电池组的温度稳定在一定范围内，防止电池由于局部温度过高而导致的电池性能下降，有效延长了电池的使用寿命。
1.2、电机布局
对于新能源汽车来说，电机是一个至关重要的核心部件，电机的性能以及成本对于电动汽车的发展与推广来说十分关键。与国内大多数新能源汽车企业不同，特斯拉一直以来采用的是三相异步交流感应电机，这与特斯拉的电机核心技术、公司发展战略规划以及汽车定位有着密不可分的联系。
首先，与其他大多数新能源汽车所使用的永磁同步直流电机相比，三相异步交流电机可使用的温度范围更广，输出扭矩的可调节范围较强。这有效降低了由于外界环境的温度变化给汽车电机性能带来的损害。特斯拉所采用的汽车电机最大扭矩可达到600牛顿米，转速高达8600转/分钟，这使得特斯拉的新能源汽车在爬坡或者加速时可以提高输出扭矩，从而不用安装其他传动装置。
从上表可以看到，特斯拉的电机最大功率是310Kw，而同样作为中高端车型的宝马I3，其电机最大功率仅为125Kw，最大扭矩也仅为250N.m，远小于特斯拉电动汽车电机的配置参数。结合电机功率和电机质量来看，特斯拉的电机功率密度高达6Kw/kg，在当今的电动汽车中拥有十分显著的电机优势。
图2、特斯拉Model S
资料来源：特斯拉官网，兴业证券研究所
对于新能源汽车来说，运用交流感应电机的优势在与其体积小重量轻，功率密度高，然而相应的，其技术难点也在于小型化和高功率。特斯拉的驱动电机通过使用高频绕组定子和铜质转子，成功解决了这项技术难题，对于想要通过运用交流感应电机来提高电动汽车电机性能的新能源汽车企业来说，形成了较难攻破的技术壁垒。而特斯拉作为全球新能源汽车领域极具影响力的企业，该核心技术的发展与成熟运用对其巩固和进一步公司业务，扩展市场份额起到了十分重要的作用。另外，基于电机体积小功率密度高的特性，汽车驱动电机可以直接放置在车轮周围，从而减少轴转动，这样不仅提升了效率，更增大了汽车后排的乘车空间及前后的储物空间，使汽车得到了更高效的设计安排和使用。
除此以外，根据埃隆·马斯克（Elon Musk）在2006年发布的特斯发展规划四部曲，特斯拉的业务发展依次为：生产小量而昂贵的电动跑车、适量价格适中的车型、量产价格亲民的车型以及提供太阳能电力。目前，特斯拉除了有第一代跑车Tesla Roadster以外，现有车型还有Model S和Model X，也已推出了Model 3并接受市场预订。与第一代电动跑车的市场定价相比，Model S的价格虽有所降低，但还是属于中高端车型。对于此类中高端车型来说，加速性以及高速性能是这类汽车企业所要考虑的重要因素，而使用异步电机是其最好的选择。现在特斯拉主打的Model S和Model X的加速性能都十分出色，Model S p100d的百公里加速仅需2.7秒。
外观突破传统车禁锢，极具现代感
2.1、高辨识度的外形设计
除了电机和电池方面的优势以外，由英国莲花汽车专门负责设计的全新的特斯拉电动汽车外形，也成为其吸引广大消费者的一大亮点。
图2、特斯拉Model S
资料来源：特斯拉官网，兴业证券研究所
新款Model S的外观设计采用简约时尚的现代风格，其宽大、低矮的轿跑身姿，散发出优雅大气的气质。Model S的轴距达到了2960mm，长和宽分别达到了4970mm和2187mm。最新款的Model S对车头部分进行重新设计，新的设计样式十分精简，大幅缩减了气格栅的面积，突出了特斯拉的品牌标志，风格与最新的Model X系列保持一致，整体外观更加高端、优雅。
图3、特斯拉Model X新（左图）旧（右图）款式对比
资料来源：特斯拉官网，兴业证券研究所
全景挡风玻璃是特斯拉的另一大特色。其有效地开阔了乘车者的视野，使车内的空间在视觉上显得更为宽大。为了避免阳光照射对驾驶者视线产生影响，特斯拉在全景挡风玻璃上增加了阴影梯度设计，并且提供了可拆卸的遮阳板。
值得注意的是，特斯拉Model X采用了鹰翼门的设计。而为了节省开启车门时的空间，特斯拉除了在车门与车身连接的部分设置铰链外，还在弯曲处设置了第二个铰链，可谓是一次大胆的突破与设计。另外，感应式门把手更是为整体车身增添了流畅感与科技感。
2.2、车灯
最新的特斯拉电动车，自适应大灯也是其一大亮点。目前特斯拉的车型，已新增LED自适应照灯系统，消费者在购车时可根据自身偏好选择是否安装。新车灯的外形设计更为优雅，安全性能进一步提升：转弯时会自动适应调整方向，并且自动切换远光和近光，14格动态LED转向灯可以显著改善夜间驾驶，尤其是夜间弯道行驶时的可见度。当前，是由海拉向特斯拉提供汽车前后灯零部件。
2.3、后视镜
特斯拉新能源汽车采用的是防眩目后视镜，减弱外界光线反射等对驾驶员产生的干扰。而侧后视镜具有可电动折叠，可加热的特点。在恶劣的雨雪天气，打开侧后视镜加热功能，可以有效增加侧后视镜的可见度，增加行车安全性。目前，ADAC作为供应商，向特斯拉提供汽车后视镜产品。
2.4、玻璃
旭哨子玻璃股份有限公司是特斯拉汽车玻璃目前的供应商，主要应用在全景挡风玻璃等汽车部位。正如前文介绍，特斯拉汽车的全景挡风玻璃不仅增加了汽车外形的美观性，更开阔了乘车者的视野。另外，阴影梯度设计和可拆卸遮阳板的引入也使得该设计更加人性化。
总结
特斯拉作为一辆全新设计的纯电动汽车，在设计电气系统的布局时，可以充分考虑电动汽车的特点和需求，根据已有的部件尺寸、性能特点，选择性价比最高的排列方式。因此，特斯拉能够以最高效率利用汽车空间，拥有前后两个超大的储物空间，Model X更是轻松实现了七座。
同时，特斯拉的外形设计也突破了传统汽车。特斯拉的首款车型Roadster只能算是莲花的车壳加上电池组，但是Model S实现了飞跃，做到了前瞻而又不古怪，也树立了品牌形象，是成功的设计典范。
在下一篇系列科普文章中，我们将讲解特斯拉电机的“回归永磁之路”，仔细梳理特斯拉电机的演变过程，敬请各位投资者关注！
（苏晨：139-1653-1357 曾韬：186-2124-8856 朱玥：186-0068-7712 刘思畅：186-0076-2454 陶宇鸥：177-0211-2010 刘小明：139-2288-6164 ）
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