特斯拉深度研究：如何成為新能源汽車龍頭

導讀

2020年不僅是特斯拉發展歷程的轉折點——這一年特斯拉進駐中國上海，打造出全球成本最低的Model 3，2020年也是中國新能源汽車市場的轉折點——在補貼環境下經過3年的“矇眼狂奔”、需求遭遇瓶頸，以特斯拉為代表的造車新勢力開始讓更多一般消費者接受新能源汽車，巨大的中國車市消費潛力正在啟用，中國新能源車企也迎來了收穫期。

1、特斯拉硬核在哪裡？

Model3 上市至今，穩坐新能源最暢銷車型寶座，單車型在新能源市場份額達 13。5%，ModelY 有望超越 Model3，將在提升特斯拉銷量的同時，加速行業電動化的程序。特斯拉創立僅 17 年，卻憑一己之力撼動了已有百年曆史的汽車行業格局，加速了汽車由內燃機驅動向電驅動的轉型，引領著汽車行業科技化的變革方向。

我們認為，特斯拉的硬核主要表現在三個方面：1.卓越的電池系統和完善的充電樁佈局解決電動車痛點；2.領先的智慧網聯化水平為使用者帶來顛覆性體驗；3.商業模式革新，打造汽車產業新生態。

2。特斯拉硬核之一：電池系統卓越充電樁佈局較為完善

購買電動車的人在擔心什麼？

特斯拉推出第一代 Roadster 及 ModelS/X 時，電動車更多的是超跑、效能車的象徵，消費者關注的是特斯拉科技範的造型和加速效能。當前消費者在購買電動車時主要考慮的因素包括續航里程（34。2%）、充電便利性（電裝密度+充電時間，26。2%）和價格（24。5%），而電池系統是影響電動車續航里程和成本的關鍵，也是特斯拉電動車的核心競爭力所在。

2.1 電池材料：高能量密度低成本

從特斯拉已釋出的車型來看，特斯拉電池技術演變經歷了三個階段。

第一階段：2009-2012 年 Roadster 和 ModelS 車型。

搭載的 18650 圓柱形電池，採用 LCO（鈷酸鋁）+石墨的方案，成組後 PACK 能量密度 120Wh/kg。

第二階段：2012-2018 年二代 ModelS 和 ModelX 車型。

依然搭載 18650 圓柱形電池，但是正負極材料改為 NCA（鎳鈷鋁）+碳矽方案，負極材料由石墨負極切換為碳矽負極，單體能量密度和 PACK 能量密度分別提升至 250Wh/kg、150Wh/kg，二代電池的成本由 190 美元/kWh 逐步降低至 160 美元/kWh。

第三階段：2018 年至今 Model3/Y 車型，電池系統呈現多元化趨勢。

特斯拉電池改由松下、LG 化學和寧德時代共同提供，其中松下和 LG 化學提供 21700 電池，寧德時代提供磷酸鐵鋰電池（LFP）。

從 18650 到 21700，特斯拉電池組 PACK 能量密度一直處於領先優勢。

特斯拉是最先將圓柱形鋰電池應用到電動車動力系統的公司，圓柱形鋰電優點包括能量密度高、卷繞工藝成熟、自動化程度高、成本相對較低等。

電池成本顯著低於市場水平，率先達到 100 美元/kWh 關鍵點。

特斯拉 Model3 使用的圓柱形鋰電池 21700，工藝成熟、適合大規模量產，在保持能量密度全球領先的前提下，於 2020 年率先達到 100 美元/kWh 的關鍵成本，領先行業 6 年左右。

電池衰減少、續航有保證。

根據早期的 ModelS 和 ModelX 行駛資料顯示，特斯拉車輛里程達到 15 萬英里時，大部分車輛的電池容量衰減不到 10%。

電池材料技術全球領先，前沿佈局實現技術持續迭代。

乾電極壓實密度更高，可使電芯能量密度提升至 300Wh/kg 以上，超級電容有助於提升電池的迴圈使用壽命。2020 年 9 月 22 日，特斯拉將在“Battery Day”上宣佈其在在電池研究上的最新成果，有望再次推動動力電池技術的革新。

2.2 BMS（電池管理系統）

特斯拉先進的 BMS 技術，是它卓越電池系統的重要保障。

Model3 的電池組由四個比例不同的模組，共 4416 顆 2170 電芯組成。然而，由於每顆電芯自身的差異，以及所處的位置不一容易造成散熱不均，只要一節電芯過充或過放，整個電池組就會出問題，因此 BMS 在電池系統裡的地位甚至比電芯本體還高——它佔據了一套電池組總成本的 30%左右。

實現對超過 7000 節電池的有效管理，BMS 系統的可靠性和安全性得到充分驗證。

特斯拉在每個電池片上，均設定有 BMB （Battery Monitor board）即電池監控板，用以監控每個電池磚的電壓和溫度。在整個電池包上，設定有 BSM（Battery System Monitor），用以監控整個電池包的工作環境。

整車熱管理助力，電池溫控更加精準、節能

。Model3 在整車熱管理系統中增加了一個熱管理控制器，透過一個四通閥實現了整車熱管理系統和電池溫控系統的串並聯。透過整車熱管理系統的串並聯協調，特斯拉電池溫控系統實現 2℃以內的溫差控制，極大提升了電池系統的可靠性和安全性。

2.3 充電樁和快充技術解決充電便利性問題

電動車的里程焦慮主要表現在兩個方面，滿電狀態下的續航里程和充電便利性，當前亟待解決的應該是充電便利性問題

。原因是：1。得益於電池能量密度的提高，當前電動車的續航里程已達到 400-600 公里，與燃油車接近；2。磷酸鐵鋰和三元鋰電池能量密度繼續大幅提升的空間有限，且會帶來安全問題；3。充電便利性是解決電動車裡程焦慮的根本途徑。充電便利性包括兩個方面：充電站的密度及分佈、充電時間。

車子賣到哪，充電樁就建到哪。

截止至 2019 年底，特斯拉已經在全球 1716 個地方，建設超級充電站 16000 餘座，主要分佈在北美、歐洲、亞太及澳洲地區，這些地區也是特斯拉電動車的主要銷售地。在中國國內，特斯拉的超級充電站數量超過 300 座，覆蓋 140 多座城市，超過 15000 個超級充電樁投入執行，已經編製成了一個非常密集的充電網路。

特斯拉第三代超級充電樁最大充電功率可達 250kW，相比第二代超級充電樁（120kW）提升一倍。

以 Model3 長續航版為例，使用第三代超級充電樁 5 分鐘可行駛約 120 公里。在車輛導航去超級充電站的路上，電池會提前加熱，以確保插上充電槍頭時直接進入快充狀態，理想狀態下使用者平均充電時間約可減少 50%。

快充也省錢。

特斯拉充電樁在充電功率和充電費用上都要優於國內其他廠家，特斯拉在充電服務上的綜合價格要低於其他廠家，特斯拉承諾永遠不以超級充電為盈利點。

3。特斯拉硬核之二：智慧網聯遙遙領先

3.1 特斯拉汽車的靈魂-全自動駕駛

最被信任能實現自動駕駛的公司。

美國線上汽車銷售平臺 Autolist。com 在 2018 年和 2019 年分別調研了 1326/1650 位車主，特斯拉均成為最被信任能實現自動駕駛的公司。

特斯拉自動駕駛系統 Autopilot 自推出至今歷經三代，實現了從硬體到軟體、晶片的全方位升級。

2014 年推出 HW1.0，

搭載 Mobileye Q3 晶片，實現全速域自適應巡航、車道保持、緊急制動、變道輔助、自動泊車等 L2 級別功能，是全球最早推出高效能自動駕駛的車企。

2016 年-2017 年推出 HW2.0 和 HW2.5，

感測器層面攝像頭、毫米波雷達和超聲波感測器都進行了更新，感知能力大幅增強，搭載英偉達 Drive PX2 晶片，算力也得到一定提升，實現了部分 L3 級別功能。

2019 年推出 HW3.0，

核心改動為使用自研 FSD 晶片替代英偉達 Drive PX2，算力提升 21 倍，已基本實現 L3 級別自動駕駛功能。

2022 年 HW4.0，

晶片使用 7 奈米工藝打造，預計算力可達 HW3。0 的 3 倍。

自研晶片，掌握核心競爭力。

目前無論傳統汽車廠商還是造車新勢力均以採購第三方晶片為主，特斯拉是唯一一家自研晶片的汽車廠商。自研 FSD 晶片使得特斯拉在核心技術領域擺脫了第三方供應商的束縛，有利於促進其在自動駕駛上技術上的持續迭代升級。

低成本、低功耗、高算力。

因為是自研晶片，特斯拉採用了完全定製的獨享方案，很多在其他晶片中整合的功能被弱化或去掉，使得晶片同時具備低成本、低功耗、高算力的特點。1。簡化邏輯控制和指令集，將資源集中在計算方面，在大幅提升算力的同時有效控制能耗。根據特斯拉公佈資料，HW3。0系統算力達到 144TOPS，能耗 72W，與 HW2。5 相比算力提升 21 倍之多，能耗卻僅升高了 25% 2。透過複雜化軟體的方法來簡化硬體，HW3。0 成本比 HW2。5 系統下降 20%。

FSD 系統晶片具有冗餘備份，雙倍安全。

當一顆晶片出現問題時，另一個晶片可以完全接管，獨立支援自動駕駛系統的正常執行，為了安全，特斯拉還設計了冗餘的電源、重疊的攝像機視野、各種向後相容的聯結器和介面。特斯拉宣稱，FSD 系統的故障率非常低，甚至比人失去意識的可能性還要低一個數量級。

使用現有使用者資料訓練，數值上遠超其他廠商。

自動駕駛神經網路演算法的訓練離不開大量的資料，特斯拉透過 Autopilot 的影子模式直接採集使用者的行駛資料，採集裡程已達 22 億英里，其他自動駕駛企業中採集里程數最多的 Waymoo，僅有 1000 萬英里資料。

2020 年 7 月 9 日，世界人工智慧大會在上海開幕，馬斯克在會議上宣佈，特斯拉將在今年完成 L5 級別自動駕駛基本功能的研發工作，並且特斯拉的 L5 級自動駕駛系統會更加安全

。特斯拉高算力、低功耗、高度安全的自動駕駛晶片，以及成熟的自動駕駛演算法，是特斯拉實現 L5 自動駕駛的關鍵。

3.2 汽車 EEA 重構，OTA 帶來顛覆性體驗

特斯拉是首用 OTA 的汽車廠商。

特斯拉是第一家將OTA應用到汽車上的公司，使得汽車像智慧手機一樣可以線上升級。截止至 2020 年 6 月，特斯拉共進行較大版本的 OTA 升級 61 次，且近幾年來升級速度明顯加快，升級內容涉及動力系統、座艙娛樂系統、車身電子域、底盤域和自動駕駛域。

汽車 OTA 具備三大基礎功能：1

。全新功能匯入：全新功能逐步啟用和匯入；3。互動介面、互動邏輯等最佳化，主要是座艙娛樂系統。2。潛在問題改善：低成本軟體故障解決、軟體風險應急響應、安全漏洞修復。

截止至 2019 年，特斯拉的所有 142 次更新裡，涉及到潛在問題改善 11 次，涉及到全新功能匯入 67 次，涉及到互動介面最佳化 64 次。特斯拉透過 OTA 升級，降低了汽車召回機率，為使用者帶來持續迭代的新鮮體驗，也增強了使用者粘性。

特斯拉重構汽車 EEA（電子架構），域控制器為汽車的 OTA 提供無限可能。

傳統汽車一般使用分散式電子電器架構，整車上的大部分零部件如發動機、車窗、車燈等都由獨立的 ECU 進行控制，隨著整車電氣系統複雜化，導致分散式架構軟硬一體，整車企業並沒有許可權去維護和更新 ECU，因此無法通過後續 OTA 升級解決問題。

特斯拉域控制器，ECU 高度整合，實現軟硬體解耦。在 HW3.0 系統中，特斯拉將整個 EEA 架構分為三大部分：

CCM（中央計算模組）、BCM LH（左車身控制模組）、 BCM RH（右車身控制模組）。其中中央計算模組整合了 ADAS 系統和資訊娛樂系統，同時負責外部連線和車內通訊系統的域功能，左車身和右車身控制模組負責剩餘的車身與便利系統、安全系統和部分動力系統。特斯拉透過重構汽車 EEA，將控制演算法整合到三個模組 ECU，實現了汽車電子軟硬體的解耦，為 OTA 提供無限可能。

域控制器之所以能夠取代分散式控制器成為汽車電子電氣的變革方向，主要因為以下幾個優勢：

硬體層面：減少 ECU 數量，整合算力；控制器對執行器統一排程，增強整車功能協同。

軟體層面：軟硬體解耦，為 OTA 提供無限可能，實現軟體定義汽車。

通訊層面：域控制器採用高速乙太網替代 CAN 匯流排，提供高實時、高頻寬的數據傳輸功能，為自動駕駛系統海量感測器資料傳輸提供可靠保障。

因此，域控制器是實現智慧網聯汽車的關鍵技術之一，除特斯拉外，博世、大眾等也在積極佈局域控制器技術。

4。特斯拉硬核之三：商業模式革新打造汽車產業新生態

4.1 垂直整合，減少中間商賺差價

汽車行業已有百年曆史，經過演變形成了龐大的汽車產業鏈，包括零部件供應、整車製造、整車銷售、汽車維修、汽車金融、二手車、汽車租賃等，在這個產業鏈中供應商、整車廠、經銷商、二手車市場、租賃市場等各司其職，共同構建汽車產業生態。

特斯拉布局全產業鏈，實現和使用者的雙贏

。整車製造在全產業鏈中僅貢獻 15%的利潤，針對傳統車企製造和服務分開，僅賺製造環節的利潤，特斯拉則佈局全產業鏈，服務貫穿全生命週期，預計價值量可達製造環節的 3-4 倍。特斯拉使用者也能享受到產業鏈整合後的讓利，實現特斯拉和使用者的雙贏。

4.2 營銷模式、渠道模式革新

營銷模式：少廣告、費用低。

特斯拉的營銷模式中廣告很少，但是提起特斯拉，我們都會想到豪華車、科技範、明星 CEO 馬斯克，這說明了特斯拉營銷模式的三條主線：1。透過超跑 Roadster、豪華車 ModelS/X 奠定品牌形象；2。透過產品釋出會、行業會議等途徑介紹特斯拉電動化、智慧網聯化上的技術優勢，佔領消費者心智； 3。明星 CEO 馬斯克時常“語出驚人”，自帶流量、免費廣告。