在攪動歐美汽車業後，電動車制造者颠覆者TESLA高調入華。據悉，中國(guó)第一批以"心動價"73.4萬元訂購(gòu)的Model S将于3月份交車，TESLA受到越來(lái)越多的關注。與傳統車相(xiàng)比，特斯拉沒有發動機(jī)，也沒有傳統的傳動設備，特斯拉采用的是松下提供的已知的18650钴酸锂電池，利用8000塊電池單元并聯的電池組，來(lái)爲TESLA提供充足的動力。

特斯拉擁有哪些先進技術(shù)，其專利布局又是怎樣的呢(ne)，尤其是其核心技術(shù)電池又擁有哪些重要的技術(shù)布局呢(ne)？文章(zhāng)以專利申請(qǐng)人(rén)Tesla Motors入手，研究了Tesla Motors公司的整體(tǐ)布局宏觀趨勢，并且從(cóng)微觀角度研究了2012年(nián)以來(lái)申請(qǐng)的電池相(xiàng)關技術(shù)，爲大(dà)家解讀(dú)。

1.      Tesla Motors專利申請(qǐng)的總體(tǐ)趨勢

圖1： 申請(qǐng)年(nián)度趨勢圖

作(zuò)爲一家高科(kē)技公司，Tesla Motors除了将互聯網基因引入汽車行業實現在商業模式上的創新外，同樣重視技術(shù)創新和知識産權的保護，其全球申請(qǐng)量截至目前爲止爲286個專利族（不同國(guó)家申請(qǐng)的相(xiàng)同主題的專利爲一個專利族）。
圖1 示出了Tesla Motors的申請(qǐng)年(nián)度趨勢圖。從(cóng)整體(tǐ)申請(qǐng)趨勢上看(kàn)，從(cóng)2006年(nián)開始，Tesla Motors的專利申請(qǐng)量總體(tǐ)上呈上升趨勢（注：2013年(nián)申請(qǐng)的專利尚未完全公開），預計(jì)其專利申請(qǐng)量仍将繼續增長。

2. Tesla Motors專利申請(qǐng)的國(guó)别地區布局

圖2： 申請(qǐng)國(guó)别分(fēn)布圖

Tesla Motors的Model S已經在美國(guó)、歐洲上市，同樣其專利申請(qǐng)也覆蓋到全球不同的國(guó)家和地區，顯示出其目标市場衆多。從(cóng)圖2中看(kàn)出，布局最多的分(fēn)别是美國(guó)、歐洲、日(rì)本、加拿大(dà)、中國(guó)。
尤其值得(de)注意的是，如(rú)圖2所示，EP和WO申請(qǐng)分(fēn)别占到第二位和第四位，顯示歐洲專利申請(qǐng)（EP）和國(guó)際專利申請(qǐng)（WO）是Tesla Motors的重要申請(qǐng)模式，即申請(qǐng)模式主要是走統一的歐洲申請(qǐng)之後進入歐盟各國(guó)，以及走國(guó)際專利申請(qǐng)之後進入全球各國(guó)的申請(qǐng)模式。

3. Tesla Motors專利申請(qǐng)的總體(tǐ)技術(shù)布局

圖3： 申請(qǐng)分(fēn)類号排名圖

Tesla Motors的主要專利申請(qǐng)布局在美國(guó)，北京康信華源以美國(guó)專利分(fēn)類号（UC）入手，了解其布局的技術(shù)重點。
圖3示出了Tesla Motors的申請(qǐng)分(fēn)類号排名圖。如(rú)圖所示，排名靠前的專利申請(qǐng)的技術(shù)分(fēn)别是涉及電池的熱(rè)交換功能的技術(shù)（429120）、涉及電池的熱(rè)監控的技術(shù)（320150 ）、涉及車載電池充電的技術(shù)（320150 ）以及電動車的控制、導航技術(shù)等（701022 ）。可(kě)以看(kàn)出，Tesla Motors的專利布局重點是電池的熱(rè)相(xiàng)關技術(shù)、電池的充電技術(shù)等。

4. Tesla Motors電池技術(shù)最新布局
電池相(xiàng)關技術(shù)是Tesla Motors的核心技術(shù)，爲了進一步解密Tesla Motors在電池方面的最新專利申請(qǐng)，北京康信華源研究了自(zì)從(cóng)2012年(nián)以來(lái)的Tesla Motors的電池方面的專利申請(qǐng)，并進行了如(rú)下的微觀解讀(dú)：
4.1 電池的類型選用
通過研究發現，Tesla除了采用傳統的锂電池外，另外采用了金屬空氣電池。Tesla Motors公司最新專利（US）顯示，其已經在汽車電池領域獲得(de)重大(dà)突破。專利US201301875，US20130181511A1描述了電池由锂離(lí)子和金屬空氣電池構成，充一次電可(kě)以讓汽車行駛距離(lí)達400英裡(lǐ)(約合650公裡(lǐ))。

4.2電池的技術(shù)構成

圖4： 電池技術(shù)構成圖

除了上述電池類型以外，進一步研究了Tesla Motors的電池技術(shù)的分(fēn)布，如(rú)圖4的中圖顯示，電池技術(shù)主要集中在如(rú)上所示的四個部分(fēn)：電池安全、電池的熱(rè)量管理(lǐ)、電池的充電系統以及能量管理(lǐ)（電能管理(lǐ)）。
電動車中較爲核心技術(shù)是電池安全技術(shù)，2013年(nián)Tesla 的Model S接連發生(shēng)了起火(huǒ)事(shì)故，一度曾對其造成不小的負面影(yǐng)響。從(cóng)上圖中可(kě)以看(kàn)出，Tesla對于電池安全技術(shù)是最爲關注的。
此外，Tesla 的電池技術(shù)與其餘電動車企業的電池技術(shù)相(xiàng)比采用的是大(dà)量的小電池的并聯，而采用如(rú)此衆多密集的小電池，如(rú)何進行熱(rè)量管理(lǐ)同樣也成爲Tesla關注的另一個重點。
圖4的左圖示出了電池安全技術(shù)的細分(fēn)技術(shù)構成。如(rú)該圖所示，Tesla的電池安全技術(shù)涉及到了故障（檢測）、防爆、除濕、熱(rè)失控、自(zì)動電控安全和機(jī)械結構安全等各項安全技術(shù)手段。
圖4的右圖示出了電池熱(rè)量管理(lǐ)技術(shù)的細分(fēn)技術(shù)構成。如(rú)該圖所示，熱(rè)量管理(lǐ)技術(shù)涉及到了（液體(tǐ)）冷(lěng)卻劑制冷(lěng)、熱(rè)傳導制冷(lěng)等冷(lěng)卻電池的技術(shù)，同時涉及到了電池間隔、電池倉隔熱(rè)、電池封裝等各項技術(shù)手段。

4.3細分(fēn)技術(shù)詳解

圖5：技術(shù)分(fēn)支詳解圖

圖5示出了Tesla Motors的技術(shù)分(fēn)支詳解圖。該圖從(cóng)電池安全、電池的熱(rè)量管理(lǐ)、電池的充電系統以及能量管理(lǐ)等四個的技術(shù)入手，進一步研究各個技術(shù)下面的細分(fēn)技術(shù)以及該細分(fēn)技術(shù)的典型性創新方案。

4.3.1電池類型
金屬空氣電池是化學電池的一種，構造原理(lǐ)與幹電池相(xiàng)似，所不同的隻是它的氧化劑取自(zì)空氣中的氧。相(xiàng)對于锂電池具有電池能量密度大(dà)等優點。除了使用锂電池以外，Tesla 的技術(shù)首先提出單獨采用金屬空氣電池。之後，進一步研發提出，采用金屬空氣電池和锂電池共同驅動電動車。在采用金屬空氣電池和锂電池共同驅動電動車時，金屬空氣電池或者用于給锂電池進行充電或者與锂電池共同用作(zuò)動力源，從(cóng)而将二種電池的優點結合在一起。

4.3.2 電池安全技術(shù)
電池起火(huǒ)的原因有很多，不過終結原因都(dōu)是電池熱(rè)失控。所謂電池熱(rè)失控是是電池故障的一種整體(tǐ)性表現，發生(shēng)在電池内部的可(kě)能是被擠壓、穿刺或過度充電。
電池安全技術(shù)提出多個針對熱(rè)失控發生(shēng)情況下的安全手段，例如(rú)包括在發生(shēng)熱(rè)失控的情況下的一些安全手段，包括：包括提供集成的排氣組件(jiàn)， 從(cóng)電池中排出的氣體(tǐ)有控制地耗散出去(qù)；提供熱(rè)失控專用通風(fēng)口；預先提供失控專用排出通道。此外，爲了防止電池受到撞擊，提出了設置在電池包之下的防彈保護盾，以對電池包實施安全保護。進一步地還(hái)提出針對汽車發生(shēng)撞擊時，自(zì)動将電池包和動力系統斷開的方案以及針對電池包的吸收沖擊載荷的電池艙的防撞件(jiàn)，以在撞擊時預防電池受到沖擊發生(shēng)起火(huǒ)事(shì)故。
此外，從(cóng)自(zì)動控制的角度針對電池提出了各種故障檢測識别，以預先識别風(fēng)險确保安全的方案，例如(rú)監測電池的充電中斷、監測短(duǎn)路(lù)、監測熱(rè)事(shì)件(jiàn)、監測電池的失效等。

4.3.3 熱(rè)量管理(lǐ)
由于Tesla 的電池技術(shù)采用如(rú)此衆多密集的小電池，因此，這些小電池之間的組裝和排列非常重要，應确保電池之間有足夠的間距隔離(lí)熱(rè)量從(cóng)而防止電池之間的熱(rè)失控的連鎖反應。
因此首先确保電池之間的間隔是Tesla的熱(rè)量管理(lǐ)的一個重點。Tesla提出采用一種剛性間隔件(jiàn)和安裝支架共同使用，将電池間的距離(lí)保持爲最小的同時能夠實現有效的熱(rè)量隔離(lí)。同時提出一種電池安裝結構，電池安裝結構可(kě)以将衆多小電池安裝爲可(kě)避免電池間的冷(lěng)凝腐蝕。
爲了及時排出電池産生(shēng)的巨大(dà)的熱(rè)量，Tesla 的電池熱(rè)管理(lǐ)技術(shù)利用了熱(rè)傳導、冷(lěng)卻劑回路(lù)制冷(lěng)等各種手段。熱(rè)傳導技術(shù)利用導電導熱(rè)的突片，與電池電極熱(rè)耦合，通過熱(rè)界面層連接到溫控闆，進一步連接到外部溫度控制系統。Tesla還(hái)采用了一種熱(rè)管理(lǐ)系統，包括熱(rè)交換器、制冷(lěng)系統、以及與電池包連接和熱(rè)交換器熱(rè)耦合的冷(lěng)卻劑回路(lù)。
同樣，爲了電池倉和駕駛艙之間的隔熱(rè)，提出在二者之間即電池倉的上側設置多層設計(jì)的隔熱(rè)闆。

4.3.4 能量管理(lǐ)
能量（電能）管理(lǐ)技術(shù)涉及一種在标準模式和電池生(shēng)命模式下的電池，在電池生(shēng)命模式下，可(kě)以選擇強調電池健康狀況的運行和充電參數。同時，利用自(zì)放(fàng)電功能對高能量的電池包進行能量管理(lǐ)的方案。此外，提供一種維護單元，可(kě)以在多機(jī)制下對電池進行充電放(fàng)電。

4.3.5 充電系統
充電系統可(kě)以确保電池及時充電，實現較大(dà)航程。Tesla 的技術(shù)提出不同模式下的充電速率的選擇以及自(zì)動根據參數優化充電速率等智能手段。
通過對于Tesla Motors的專利布局的宏觀和微觀解密，對于特斯拉的技術(shù)創新有了初步的認識。通過上述專利布局分(fēn)析，可(kě)以看(kàn)出，Tesla Motors在電池管理(lǐ)系統方面掌握了核心技術(shù)，而正是通過上述核心技術(shù)，可(kě)以實現在電池本身(shēn)未有重大(dà)技術(shù)突破的情況下實現利用傳統多個小電池的并聯技術(shù)進行大(dà)動力的驅動。此外，利用電池管理(lǐ)系統，有利地支持了利用PAD對于汽車的智能操控，在市場上獲得(de)了愛好高科(kē)技和愛好環保人(rén)士的青睐。
Tesla的電動車已進入中國(guó)市場，電動車市場也借機(jī)引來(lái)一個巨大(dà)的新的機(jī)會，從(cóng)專利布局的角度而言，Tesla Motors已經先行就(jiù)其在電池管理(lǐ)系統方面進行了相(xiàng)對全面布局，預測未來(lái)将會有更多的專利通過PCT途徑進入中國(guó)，相(xiàng)關企業應當及時關注在電動車領域的專利布局，不僅僅在電池本身(shēn)而且在電池管理(lǐ)系統方面進行專利布局，爲赢得(de)未來(lái)市場提供良好的支撐。