今天想和大家聊聊特斯拉的專利，最近比較火的是“鐳射雨刮”、“磁懸浮雨刮”，可能是特斯拉顛覆了驅動形式和外觀內飾之後，覺得雨刮也必須玩點新意，所以研究出這麼兩個看起來奇奇怪怪的東西。

再加上最近特斯拉皮卡釋出會上玻璃碎裂的烏龍，和馬斯克開著新皮卡帶女友兜風撞翻路牌等等新聞，讓不少吃瓜看客都不明覺厲：特斯拉整個公司怎麼都洋溢著一股沙雕的氣息啊？

不過人家特斯拉好歹是電動車界的領軍企業，雨刮這種小專利估計都是“順手”申請，CEO 就是皮了點，人家是真的有技術的，真的一門心思做電動車的，不信你看，特斯拉申報的專利有一半都是關於鋰電池。

我們知道特斯拉是業內少有的使用圓柱電池的廠商，8000 多個電池單體放在一起最擔心什麼？當然是熱失控。為此特斯拉公開了 68 篇關於電池熱管理的專利，其中熱管理結構與控制策略的內容有 36 篇，熱失控的防護與檢測有 32 篇。對熱管理方面可以說是非常上心了。

下面舉幾個例子給大家看看，比如下面這個關於散熱的小專利。對於冷卻系統，軟包電池這種形狀比較規整的，可以把電芯和冷卻片貼著放在一起組成一個堆垛單元。但單體圓柱電池因為形狀不規整，難以用這種緊密貼合的方式進行冷卻。

畫個圖給大家看一下，用這種方式放置導熱管和電池，理論上來說二者是相切的，接觸部分只是一個點。

那麼如何解決呢？大家都能想到，只要把導熱管做成下圖這種彎曲的結構，就能增大接觸面積，提升冷卻效果。

這種方法的確有理有據令人信服，最可貴的是我們普通人也能想到和理解，但再仔細想想，要導熱管完美地把電池包裹住，做到嚴密貼合是很難的。

所以特斯拉對其進行了改進，做了一個導熱套套在管道外面，這個導熱套側面使用了鋸齒結構，能有效增大與電池的接觸面積，還能降低對生產工藝的要求。只要電池按照正確的方向插入導熱套之間，就能實現最好的冷卻效果。

▲ 圖上箭頭指示方向為電池插入方向

再比如特斯拉的這個專利，減少多節電池組中熱失控傳播的方法，原理仔細一看似乎很簡單，就是利用感測器檢測多個電池的溫度，發現其發生熱失控時，執行一定的操作，以確保熱量不會傳播到相鄰單元。

之後特斯拉改進了這個專利，簡單描述一下，就是在熱導管中加入多個“開關”，當溫度達到某個值時，“開關”就會開啟，管道內的冷卻材料就通過開關排出。這個“開關”的形式非常靈活，比如導管壁較薄的區域、在導管上加入可以熱熔斷的“塞子”等，導管內的冷卻材料可以由液體，氣體或膨脹的阻燃泡沫構成。

這麼看來這種檢測——發現——阻隔的套路好像很容易想到，但它的釋出時間是 2009 年，在全球範圍內共被引用了五六十次。而“被引用”指的是該專利作為基礎技術的影響力，也就是對後續該領域的創新形成了指導作用。可見特斯拉在當時扮演的是電池技術方面的“先驅者”的角色。

再看特斯拉的另一個專利——一種電池溫控系統，這個專利特斯拉公佈的並不是技術細節，而是核心思路，相當於特斯拉公佈了一個“流程圖”，“紙上談兵”地告訴大家，遇見這種情況他們是怎麼處理的。

▲ ESS 是電動汽車能量儲存系統

這個思路看起來也很簡單，就是預設多個溫度，不斷比較，根據得到的值做不同的決策即可。看起來怎麼有點“PPT 造車”的感覺？但我還是認為特斯拉在當時提供了一個“理論”或者“思路”，為後來人指明了方向，這個專利及其同族在全球範圍內共被引用了八十多次，足見其影響力。

後來特斯拉對這個“流程圖”修修補補增增減減，提出了另一種控制策略，應用前景也相當不錯。

前面兩個專利都是講的如何冷卻電池，其實對於熱失控，特斯拉給出了從檢測熱失控到防止熱失控蔓延的一系列專利。比如檢測，就有氣體壓力檢測、熱敏電阻檢測、絕緣電阻檢測、電壓檢測、光纖檢測等方式。而熱失控發生後，又有電池間、電池組間、電池包和乘客間的隔熱屏障，以及電池固定裝置、熱熔斷裝置和排氣裝置進行保護。

圖為特斯拉給出的是否安裝膨脹材料的單體電池，溫度變化與時間的關係，可以看到 Cell 3 和 4 明顯最髙溫度下降，達到最髙溫度用的時間也延長了。

特斯拉申報的關於電機的專利也不少，挑個好理解並且有趣的跟大家講講，比如這個“低溫電機加熱系統”。

我們知道電池在低溫下充不進去電，所以目前市面上有很多車帶有低溫預加熱功能，特斯拉加熱電池的方法有這幾種：加熱器加熱、降低或停止冷卻系統、利用環境中的熱量（比如充電、大氣），最後就是這種控制電機在低效模式下工作產生的熱量，對電池或其他部位進行加熱。

這張圖看起來很複雜，不過原理不算難懂，它是將電機分為最佳效率模式（圖中 220）和耗散模式（圖中 230）兩種，耗散模式會使電機發熱。而模式控制器（圖中 235 ）會選擇這兩種模式，併產生訊號。電機控制器（圖中 210）根據模式控制器和轉矩控制器（圖中 215）輸入的訊號輸出合適的電壓。

而下面這張圖表示電機供熱通道，將熱量從電機中取出，經冷卻迴路輸送給電池。

簡單解釋一下這個專利圖，他表示了冷卻液在電機、散熱器和電池之間的流動，主要控制流動的是我畫藍色的兩個閥，而在上面提到的耗散模式下，靠近散熱器（畫紅框）的那個閥，讓熱的冷卻液不經過散熱器，直接到集液槽（畫綠框）裡存下來。

這個專利是特斯拉對於低溫預加熱的自己的思考，它把電機分為兩個模式的創意在當時很有先進性，但低溫預加熱到底怎麼加熱，每個廠商都有自己的想法，特斯拉這個方式固然不錯，但國內的威馬使用柴油加熱效果不一定比這個差。估計這也是該專利倒是沒怎麼被其他廠家引用的原因。

其實特斯拉還有很多大大小小奇奇怪怪的專利，這裡我們不多說了。總結來看，我們提到的幾個專利，時間都比較久，都提出了一種先進的思路或者創新，對後續專利的開發起到了引導作用。

這正是特斯拉的優秀之處，我們說特斯拉是“電動化的先驅者”，說特斯拉“開創了新時代”、“顛覆了汽車界”，不只是表面看到的，它引領了封閉格柵的風潮，它帶起了大屏極簡內飾的節奏；在內裡，特斯拉對於三電技術的創造和積累，也絕對不容小覷，在 10 年前摸著石頭過河，研發出了無論外在還是內在，都讓世人驚豔的產品，或許這就是特斯拉的魅力吧。