特斯拉汽車與其專利技術分析

杜凱 馬宏珺 張博 崔巖

摘要：文章通過將特斯拉汽車的內部構造的圖片與其專利申請中的圖片進行對比分析，發現特斯拉電動汽車所應用的技術很多都可以從其專利文獻中找到，有需要了解和研究特斯拉技術的企業、機構和個人可以通過特斯拉的專利文獻作為突破口。

關鍵詞：特斯拉汽車；專利技術；專利申請；電動車；整車結構 文獻標識碼：A

中圖分類號：U469 文章編號：1009-2374（2016）05-0092-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.047

特斯拉汽車公司（Tesla Motors，以下簡稱特斯拉）是電動車中的明星，被譽為“汽車界的蘋果”。在2014年6月，特斯拉首席執行官埃隆·馬斯克宣布開放了特斯拉的所有專利。到目前為止，國內幾乎沒有文獻報道有關特斯拉專利技術的分析。

1 特斯拉汽車與其專利技術的對比分析

據稱，特斯拉汽車上應用上特斯拉的200多項專利，事實上是這樣的嗎？本文通過將特斯拉汽車內部構造圖片與其專利申請中的圖片進行對比分析，來了解特斯拉的專利技術和其汽車實際采用的技術之間的關系。

1.1 整車結構布置

圖1（a）是特斯拉Model S整車結構布置圖。由該圖可知，電動汽車主要由車身、底盤和電池包構成，其中電動車的動力電池組位于車輛的底盤，與輪距基本同寬，長度略短于軸，電動機位于兩后輪之間。圖1（b）是特斯拉專利申請US2012160583A1中出現的整車結構布置圖，兩者具有完全相同的布置方式。在特斯拉的很多其他專利申請中均采用了這種結構布置圖，例如US2012161429A1、US2012160088A1、US2013088044A1等。這在一定程度上反映了特斯拉專利申請的實用價值，另外也說明了特斯拉專利申請外延的范圍較小，基本上都是為了實際應用所進行的針對性的技術改進，這也是特斯拉專利申請總量不大的原因之一。

（a）特斯拉整車結構布置 （b）US2012160583A1中的附圖

1.2 電池包

圖2（a）是特斯拉Model S電動車內電池包的結構圖。由圖可知，該電池包一共有16個電池模塊。圖2（b）是特斯拉專利申請US2012160583A1中出現的電池包的結構圖，其具有與特斯拉Model S電動車內電池包的拆解結構圖基本相同的結構布置，根據該專利中記載的技術方案，所述電池包也由16個電池模塊組成，每一個電池模塊由多節18650單體電池串并聯形成，且在整個電池包的外部還具有殼體進行保護。特斯拉Model S電動車內電池包的結構圖與該專利申請文件中的電池包的差別在于，Model S采用的電池包中，每兩個并列放置的電池模塊之間還具有一個分隔件，將兩個電池模塊之間分開，從而形成主體部分具有14個分隔空間和端部突出的一個分隔空間的電池包框體。另外，該專利申請中的電池包框體還包括多個橫隔件，而且優選所述橫隔件中具有兩個相對其他橫隔件更大的橫隔件，在車體發生側碰時，橫隔件吸收側碰沖擊的能量。

（a）特斯拉Model S電池包結構圖 （b）US2012160583A1中的附圖

1.3 電池模塊

圖3（a）為特斯拉Model S車型的電池包中一個電池模塊的結構圖。該電池模塊由6組電池串聯而成，每一組電池由多個電池并聯形成。每一組電池的排布方式和結構并不是規則排列的，電池組的6塊分區的具體排布見圖中畫線部分所示。圖3（b）是特斯拉專利申請US2012160583A1中出現的電池模塊的結構圖，其給出了電池模塊結構與特斯拉Model S中采用的電池模塊結構完全相同，而且通過對比分析發現每一組電池的排布方式和結構都相同。另外，在特斯拉的很多專利申請中，基本上涉及到電池包和電池模塊結構的實施方案就采用了這種方式，例如US2012161429A1、US2012160088A1、US2013088044A1等。

（a）特斯拉Model S電池模塊結構圖 （b）US2012160583A1中的附圖

1.4 電池保護

圖4（a）是特斯拉Model S電動車內電池包的電池模塊中電池保護連接結構圖。由該圖可知，每一節單體電池的正負極上都連接有一根很細的保險絲，這個保險絲被分別連接到一個多孔的金屬板上，這個保險絲是用來保護整個電池組，圖中的電池模塊的金屬板上還分別連接有金屬導線，這些金屬導線的另一端連接到電池控制模塊，用于對電池模塊的性能參數進行檢測和監控。這些線是用來檢測電池組的電壓，從而保證電池組正常工作的。圖4（b）是特斯拉專利申請US2007/0188147A1中公開的電池保護連接結構圖，該專利申請具體公開了以下內容：將單體電池的正極端子114通過熔絲144分別連接到多孔導體150，將單體電池的負極端子116通過熔絲142分別連接到多孔導體140。當所述電池由于短路等原因引起過電流時，所述熔絲會自動熔斷，而電池組中的其他電池仍然可以正常工作，從而可以保護整個電池組。圖4（c）是特斯拉專利申請US2008/0241667A1中公開的電池保護連接結構圖，其公開的電池包系統包括：兩片蛤殼式殼體，安裝在所述殼體內的多個電池單元、固定至每一片殼體上的集電板和安裝在每一單體電池與集電板之間的易碎導線，以便在電池包系統和電動車發生撞擊或其他應急狀態而處于超過電池包能承受的預定機械外力或高溫時，導線發生預定的疲勞及斷裂，從而使各單體電池之間斷開，避免短路發生，對電池包進行保護。具體結構為：殼體包括多個穿透孔口20和沉孔22，單體電池為圓柱形，其安裝在所述殼體中的每一沉孔內，單體電池末端與集電板之間用易碎導線12電連接，集電板16包括一個凹入區域，所述導線連接在集電板的凹入區域上。其中集電板具有殼體18具有相同的形狀。所述易碎導線優選為鋁或鋁合金。經過對比分析，特斯拉Model S電動車內電池包中的電池保護連接結構和上述兩篇專利申請中的電池保護連接結構和作用完全相同。

1.5 電池冷卻系統

圖5（a）是特斯拉Model S電動車內電池包的電池模塊的冷卻系統的結構圖。由該圖可知，電池的冷卻系統包括與每個單體電池導熱接觸的S型冷卻管，所述S型冷卻管具有波紋形狀，單體電池置于波紋的凹槽內，從而與冷卻管貼合，冷卻管外面包裹著一層絕緣膠帶，在冷卻管和單體電池之間還具有熱傳導介質，圖中左右兩側的接口為冷卻液體的流體接口。圖5（b）是特斯拉的專利申請US2008/0311468A1中公開的電池包熱管理系統，并具體公開了以下內容：所述冷卻管具有預定波紋表面結構，所述表面的形狀與單體電池的外表面相匹配，從而單體電池順序的布置于所述冷卻管的兩側的波紋表面。在所述單體電池和冷卻管之間還具有熱傳導介質，如可變形的熱傳導板。所述冷卻優選為金屬鋁材料。另外，該專利申請還公開了所述冷卻管具有扁平形狀，且在冷卻內部布置有多個內部通道，由于多個內部通道之間具有隔板，從而可以避免冷卻管的塌陷。經過對比分析，特斯拉Model S電動車內電池包中的電池散熱系統的結構和該專利申請中的電池包熱管理系統的結構完全相同。

1.6 車門結構

圖6（a）是特斯拉Model X的外形圖片，其最大的特點之一就是采用了鷹翼門的設計，這個設計不僅在外觀上吸引眼球，而且在功能上擁有非常出色的實用性表現。縱觀特斯拉申請的專利，其在專利申請US20130099523A1、US20130099524A1和US20130097940均涉及到了具有這種車門結構的汽車。圖6（b）是上述三件專利中使用具有這種車門結構的汽車圖片。由兩幅圖的對比可知，Model X的外形和其專利技術中的采用的車體外形和車門結構完全相同。

2 結語

通過以上特斯拉汽車內部構造圖片與其專利申請中的圖片進行的對比分析可知，特斯拉電動汽車所應用的技術很多都可以從其專利文獻中找到。通過分析特斯拉所申請的專利以及特斯拉汽車所采用的技術，筆者認為特斯拉汽車中所應用的很多關鍵技術都可以在其專利文獻找到依據。本文僅僅是給出了一些車體和電池組結構上的示例性的對比，實質上特斯拉汽車的很多其他構造及管理方式均能在其專利文獻中找到依據，特別是一些關于電池管理和充電控制的專利難以通過簡單的圖片對比，但其技術卻可以從特斯拉所申請的專利文獻中獲知。筆者認為，特斯拉申請的專利數量并不大，有興趣了解和研究特斯拉技術的企業、機構和個人可以通過特斯拉的專利文獻作為突破口。

參考文獻

[1] 朱科，石繼仙.燃料電池專利申請狀況分析[J].電池，2012，42（2）.

[2] 朱科，石繼仙.中國鋰離子電池專利信分析[J].電池，2013，43（2）.

[3] 朱科，石繼仙.中國鋅錳一次電池專利信息分析[J].電池，2013，43（5）.

作者簡介：杜凱（1983-），男，湖北人，國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心助理研究員。

（責任編輯：黃銀芳）