特斯拉深度报告：用软件定义汽车

文字：谢佳琦，恒大研究院成员

介绍

特斯拉是一家充满话题和争议的公司。支持者认为，特斯拉是硅谷创新精神的代表，是“汽车行业的苹果”；

卖空者认为，特斯拉的烧钱模式是不可持续的，是一个“庞氏局”。特斯拉是否具有颠覆性？它的核心竞争力是什么？特斯拉未来的前景和挑战是什么？

摘要

自2003年成立以来，特斯拉的发展历史可分为三个阶段：

在第一阶段，特斯拉需要制造一辆汽车。在2005年之前和之后，电动汽车仍然是一种新奇事物，第一辆汽车并不需要完美。只需要在外观、性能和营销方面的差异化优势，就能让一些消费者买单。然而，特斯拉最初在供应链管理和关键零部件研发方面遇到了严重的瓶颈，导致交付延迟、成本飙升，甚至在金融危机期间几乎破产。2008年，马斯克接任首席执行官，并将所有资产都押在了身上。在他强有力的管理风格下，公司实施了激进的成本削减计划，并最终克服了困难。

在第二阶段，特斯拉需要制造一辆好车。因此，特斯拉不仅需要延续Roadster在外观和性能方面的优势，还需要在三电技术的研发、供应链管理、生产制造、销售交付、服务等领域探索和构建一系列成熟的体系。凭借其独特的电池管理技术，特斯拉在2009年获得了梅赛德斯-奔驰和丰田的战略投资，并从这两家全球顶级原始设备制造商那里学习了汽车制造知识。2012年，特斯拉推出了业界首款可以实现空中升级的电动轿跑车model s，并成为年度车型。即使与通用汽车和福特相比，最畅销的车型S也使特斯拉的市值大幅上升。

在第三阶段，特斯拉需要大规模造车。Model 3是电动汽车发展史上的一个里程碑。与特斯拉的前几款车型相比，Model 3不仅在三电的工程技术上有了进一步的改进，而且采用了类似智能手机的集中式电子和电气架构，使用中央处理器和操作系统来控制所有车辆上的硬件。Model 3上市后，它收到了近50万份订单，这对特斯拉的生产和交付系统构成了巨大挑战。在2018年经历了产能的艰难提升后，特斯拉放弃了激进的全自动化生产，选择了更传统、更强大的半自动解决方案。目前，其每周生产能力已达到7000辆。

在长期明确的发展战略指导下，特斯拉的目标是“加快全球向可持续能源转型”，通过下沉第三代产品的定位，逐步扩大用户群，同时保持其环保、科技和高端的品牌形象。在执行层面，特斯拉吸取了第一代产品开发的经验教训，更加重视在后续产品生命周期中平衡创新、工程制造、用户体验和成本，逐步构建核心竞争力：

1、 研发设计：特斯拉多年来的研发强度基本在10%以上，远超传统车企5%的平均水平。在三电汽车领域，特斯拉拥有许多黑科技，如高镍电池和高精度电池管理系统的结合，开关磁阻电机和碳化硅功率半导体的首次应用，不仅提高了续航里程，还降低了车辆功耗。在智能和自动驾驶领域，特斯拉拥有自主研发的车内操作系统和自动驾驶芯片，目前在OTA和L2自动驾驶的整车用户体验方面超过了大多数竞争对手。

2、 生产制造：特斯拉坚持高度垂直一体化的生产模式，在电池、电机等核心零部件上基本采取自主设计+OEM或合资的形式，牢牢掌握供应链主导权，通过规模经济不断降低成本。根据瑞银的拆解计算，Model 3电池的成本约为110美元/千瓦时，低于LG和CATL等其他主流电池制造商。

3、 产品矩阵：继Roadster之后，特斯拉平均只推出了2-3年的新车型，其中model S/X定位于高端轿跑车/SUV，model 3/Y定位于中高端轿车/SUV。极简主义和平台主义……

具有苹果风格极简主义的汽车矩阵使特斯拉能够更多地专注于打造流行车型，从而稀释单个车型的研发和生产成本。

4、 品牌、营销和服务：特斯拉从不做广告，但首席执行官马斯克凭借其成功打造的“硅谷钢铁侠”形象和推特互动，为特斯拉带来了超高的流量和媒体曝光率。根据2018 BrandZ全球品牌价值百强榜单，特斯拉的品牌价值达到94亿美元，超过了保时捷等老牌豪华汽车品牌。同时，特斯拉采用了直销模式，而不是传统的分销系统，利用软件+OTA为用户提供整个汽车生命周期的售后服务，进一步提升了用户体验。

随着垂直整合的深入，特斯拉正在不断拓展业务边界。它面临的竞争对手不仅是大众、丰田等传统原始设备制造商，还有谷歌、英伟达、优步等高科技公司，甚至石油巨头。尽管面临着产能、产品安全和质量以及现金流等方面的问题和争议，但在当今创新普遍依赖模式驱动而非技术驱动的全球环境下，拥有“第一性原则”基因的特斯拉可能会成为少数几个用软件和智能重新定义汽车的“铁杆”玩家之一。

1、 特斯拉将真正成为一家全球性的汽车公司。Model 3已成为美国市场的现象级产品，特斯拉的首要任务是将其成功经验复制到中国和欧洲，同时交付基于同一平台打造的Model Y，以满足SUV用户的需求。之后，特斯拉还将推出特斯拉半电动卡车。我们预计，到2030年，全球电动汽车销量将达到3500万辆，特斯拉年销量将达到300万辆，海外市场收入将占比超过50%。

2、 未来，特斯拉在智能化、自动驾驶技术、数据化、品牌化等方面的核心竞争力，在电动化领域的领先优势可能会逐渐减弱。从智能手机的发展史来看，无论是外观还是供应链都很容易被模仿和参考，但苹果的利润超过了所有竞争对手的总和。核心在于自主研发的A系列芯片、iOS系统，以及打造应用生态系统和高端品牌。特斯拉目前拥有出色的赛道检查站，通过自主研发的自动驾驶芯片和人工智能算法，再加上最大数量的团队不断为深度学习提供真实路况数据，特斯拉将拥有比其他竞争对手更高的算法迭代效率。一旦特斯拉的相机路线在未来被证明是可行的，它将比激光雷达路线具有显著的成本优势。

3、 从长远来看，汽车和能源服务将成为特斯拉新的增长点。特斯拉建立了全球直营店和充电网络，通过OTA不断向用户推送新的软件和功能。特斯拉正在不断构建线上+线下、汽车+能源的服务循环。在全自动驾驶成熟后，特斯拉还将建立自己的车队来提供出租车服务。

风险提示：汽车安全事故、中美贸易摩擦等

目录

特斯拉发展简史

1.12003-2008：Roadster天生就有困难

1.2 2009-2015年：在绝望的情况下生存并创造成功

1.2.1解决危机并成功上市

1.2.2四年磨一剑，S型成为大众车型

1.3自2016年以来：迈向大规模生产

特斯拉有坚固的护城河吗？

2.1研发设计：业界最先进的三电技术

2.1.1电池系统

2.1.2电动机控制

2.2软件和架构：汽车将成为移动计算机

2.2.1系统软件

2.2.2应用软件

2.3生产制造：高度垂直一体化

2.4销售、品牌和服务：直销和全生命周期互动

特斯拉的下一个十年：挑战与展望

3.1挑战

3.2前景

文本

特斯拉发展简史

2003年，硅谷工程师Eberhard和Tabenning创立了一家电动汽车制造公司，以AC发明家Nikola Tesla的名字命名为特斯拉。2004年，硅谷大亨马斯克在特斯拉的a轮融资中牵头投资650万美元，成为特斯拉的最大股东和董事长。2006年8月，他提出了一个名为“总体规划”的特斯拉发展路线图，这是一个“三步走”的战略：

1、 打造一款昂贵且小众的跑车；

2、 用赚来的钱制造一辆更便宜、销量中等的汽车；

3、 用赚来的钱创造一款更具成本效益的畅销车型；

4、 在实现上述目的的同时，还提供了零排放发电选项。

1.12003-2008：Roadster天生就有困难

特斯拉凭借高端小众电动跑车进入汽车行业。汽车是典型的技术密集型和资本密集型行业，也是创业公司生存率最低的行业之一。无论是生产和制造流程、供应链管理还是企业品牌，特斯拉都无法与早期拥有数十年甚至数百年积累的传统汽车公司相比。此外，在当时电池成本和产业链支撑尚未成熟的客观环境下，高达1000美元/千瓦时，制造一辆跑车或一辆经济实用的轿车的成本相当昂贵。特斯拉的做法很明确：既然第一辆车注定会亏损，不如先推出面向高收入群体的高端电动跑车，旨在彻底颠覆人们对电动汽车续航里程短、性能差的认知。

2006年7月，特斯拉正式推出由特斯拉和英国莲花汽车公司联合打造的跑车，起价9.8万美元。这款超级跑车每100公里加速约3.7秒，最大续航里程约400公里，在起步阶段的推背感甚至超过了法拉利等传统跑车。作为第一款采用锂电池技术的超级跑车，Roadster自推出以来一直受到许多好莱坞名人和硅谷高管的青睐。

然而，由于供应链和核心零部件技术瓶颈，Roadster的生产成本失控，难以大规模生产。当时，在首席执行官埃伯哈德的领导下，特斯拉团队过度专注于技术研究和性能改进，忽视了生产安排和产品控制，大大推迟了成品的进度。2007年6月，距离跑车正式生产只剩下两个月的时间，特斯拉仍未完成其核心部件——双速变速箱的开发。此外，由于供应链采购缺乏规模效应，最初50辆跑车的开发成本从平均6.5万美元增加到超过10万美元，1000名预定用户中有30多人因交付延迟而取消订单。

创始人的离职和高层管理层的动荡导致马斯克被任命为首席执行官，扭转了局势。由于管理失误和无法控制的开支，创始人埃伯哈德于2007年8月被解除首席执行官职务，最终由马斯克本人接任。为了实现Roadster的正常推出，特斯拉团队决定优化一速变速器，以取代开发新的二速变速器的工作，并已开始减少不必要的费用。2008年2月，第一辆跑车终于正式交付。

由于产品定位和受众的限制，Roadster带来的经济效益有限。从2008年2月推出到2012年停产，Roadster已销往30多个国家，在全球售出约2450辆汽车。以9.8万美元的售价计算，特斯拉通过Roadster仅回收了2.4亿美元的现金流，这对第二代model S的开发和生产来说是杯水车薪。2008年底，金融危机使特斯拉的财务状况恶化，特斯拉濒临破产。

1.2 2009-2015年：在绝望的情况下生存并创造成功

1.2.1解决危机并成功上市

梅赛德斯-奔驰和丰田的战略投资为特斯拉提供了资金和品牌的双重支持。2009年1月底的底特律车展之后，戴姆勒向特斯拉订购了4000个电池组，用于测试梅赛德斯-奔驰A级汽车，并以5000万美元收购了特斯拉10%的股份，形成了合作关系。2010年5月，特斯拉获得了丰田5000万美元的投资，并获得了3%的股份。与两家传统汽车巨头的战略合作不仅解决了特斯拉紧迫的财务需求，还使特斯拉能够快速学习生产、管理经验和车型。此外，特斯拉还以较低的价格收购了NUMMI，这是丰田和通用汽车的合资企业，年产能为50万辆……

价值4200万美元，为大规模大规模生产奠定了基础。

美国政府大力支持特斯拉的现金流危机，并成功上市。2008年金融危机后，为了促进经济发展，美国国会颁布了一系列政策来帮助所有行业，包括美国能源部250亿美元的先进技术汽车制造贷款项目，通过补贴和低息贷款支持当地先进的汽车技术和零部件研发。2009年6月，特斯拉成功获得了4.65亿美元的贷款。根据加州的零排放政策，特斯拉车主还可以获得高达7500美元的联邦税收抵免。2010年6月，特斯拉成功在纳斯达克上市，共融资2.26亿美元。这也是继1956年福特汽车上市后，第一家成功上市的美国汽车公司。

1.2.2四年磨一剑，S型成为大众车型

Model S定位于中大型豪华轿车，是特斯拉第一款真正量产的车型。它于2012年6月正式交付，当时推出了三款车型，分别配备40kWh、60kWh和85kWh的电池，定价为5.74万至8.74万美元，对应的最大加速度为每100公里4.4秒，最大续航里程为483公里。Model S首次引入17英寸中央触摸屏，集成了车辆信息查询、导航、音乐等多种功能。它还配备了4GLTE无线网络，让车主可以享受免费的OTA飞行中升级服务，例如2014年推出的自动驾驶辅助功能。2019年1月，S型不再提供75千瓦时的电池选项，目前只有100D和P100D两种型号可供选择。

作为第一款高端电动汽车，ModelS一经推出就获得了高度赞誉。2012年底，Model S的预购数量从上市时的520辆增加到15000辆。2013年，Model S在美国大中型豪华轿车的市场份额超过了梅赛德斯-奔驰S系和宝马7系等老牌豪华汽车品牌，位居第一。2015年第四季度，Model S的销量达到17192辆，目前全球销量超过26万辆。Model S获得了著名汽车杂志《汽车趋势》的“2013年度车型”、《时代》杂志的“2012年25项最佳发明之一”、美国权威消费者评价《消费者报告》的“2017年车主最满意的十大车型”等荣誉。

务实，专注于长期规划和成本控制，特斯拉的盈利能力和生产效率显著提高。随着Model S的交付，特斯拉的收入翻了一番，并在2013年第一季度扭亏为净利润1125万美元。同年，特斯拉成为第一家偿还能源部低息贷款的汽车制造公司。此外，为了促进Model S和Model X项目的生产，除了翻新加州弗里蒙特工厂外，特斯拉和松下于2014年7月达成合作协议，投资50多亿美元在美国内华达州建造超级工厂Gigafactory1，以满足未来5-10年的生产计划。

超级工厂Gigafactory1主要负责特斯拉的所有动力系统，包括配备锂电池、太阳能电池、Powerwall和Powerback的Model系列车型，以满足2020年50万辆特斯拉汽车35GWh动力电池的年生产能力。松下负责生产和制造，特斯拉负责电池组装和进一步加工。目前，Gigafactor1每天生产约350万个2170个动力电池。

2015年第三季度，配备鹰翼门的豪华SUV Model X正式交付。与Model S相比，Model X在性能上没有太多创新，用户定位和价格也相似，都属于“总体规划”的第二阶段计划。Model X主要是为了满足豪华SUV市场的更大需求，丰富其产品线。与ModelS的稳定销售趋势相比，ModelX仍保持增长，全球总销量超过12万辆。它在大公司和我公司的市场份额……

美国的um尺寸豪华SUV市场接近梅赛德斯-奔驰GLE和宝马X5等竞争对手。

与此同时，特斯拉进行了一系列垂直行业整合，除了Gigafactory 1，它还在全球范围内建造大量超快速充电增压器和目的地充电站，并在全球范围内增加商店展区和服务中心的数量。

1.3自2016年以来：迈向大规模生产

中型轿车是市场中最大、最具成本效益的细分市场。根据汽车的轴距、长度、价格和功能，汽车市场可分为六大细分市场：微型、小型、紧凑型、中型、中型和大型。汽车价格每下降5000美元，潜在买家的数量就会翻倍，这一行业规律决定了中型市场在所有细分市场中的重要性。对特斯拉来说，中型车不仅是实现第三阶段发展目标的关键，也决定了特斯拉能否真正成为主流车企，具有重大战略意义。

继Model S之后，Model 3成为特斯拉成功拓展市场的标志性产品。Model 3于2016年3月发布，并于2017年底交付。标准版起价3.5万美元，续航里程354公里，性价比极高。随着产能的攀升，Model 3在美国的销量超过了宝马5系、梅赛德斯-奔驰E级和奥迪A6等传统豪华燃油车型，年销量超过14万辆，市场份额达到35.7%，成为2018年美国中型豪华轿车市场的冠军。

Model 3的巨大成功将特斯拉的收入提升到了一个新的水平。2018年，特斯拉全年营收达到214.6亿美元，净利润从2017年的亏损19.6亿美元收窄至亏损9.8亿美元。从子项目来看，汽车销售收入达到176.3亿美元，占整体收入的82.2%，是特斯拉的主要收入来源。从国家和地区来看，美国仍是特斯拉的主要市场，占比近70%，市场占比8.4%。

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为了实现向可持续能源的过渡，特斯拉正在加快从电力生产到储能和运输的新能源产业链布局，包括在全球主要市场建设工厂、储能网络和充电网络。在制造工厂方面，为了减少关税和生产成本的影响，提高产品价格竞争力，也为长期市场战略奠定基础，特斯拉在荷兰建立了蒂尔堡装配厂，为欧洲客户组装和测试Model S/X；

在上海投资建设Gigafactory 3，为中国和亚洲客户生产和制造Model 3/Y。

在储能方面，利用太阳能发电覆盖家庭储能和大型光伏储能系统。家用储能产品包括Powerwall电池和太阳能屋顶太阳能屋顶。太阳能屋顶在白天收集太阳能，并将其转换为电能储存在Powerwall中。Powerwall可以在家里需要电的时候放电，形成“储存充放电”的有机循环。大型储能系统产品是Powerpack，主要针对商业和工业储能利用。为了更好地深入研究储能领域，除了在Gigafactory 1生产Powerwall和Powerpack电池外，特斯拉于2016年11月以2.6亿美元收购了光伏公司SolarCity 22%的股份，并在纽约州水牛城建造了Gigafactory 2生产太阳能电池板。

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在充电网络方面，特斯拉的主要产品有超级充电器、目的地充电和家庭充电。家庭充电是指使用太阳能和储能进行汽车充电，大约需要10-14小时才能充满电。超级快速充电是为沿途数公里而设计的。第三代超级快速充电的最大充电功率可达250千瓦。在峰值功率环境下，Model 3远程版可以在5分钟内充电约120公里，与第二代相比，充电时间缩短了50%。目的地充电针对停车场、商场等场所，充电速度与家庭充电相同。目前，特斯拉在全球拥有超过12000个超级充电站和21000个目的地充电站。

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特斯拉有坚固的护城河吗？

作为第一原则的忠实信徒，马斯克倾向于回归事物的本质，分析和解决问题，而不是使用类比和改进。他认为，后者属于线性思维，只能导致技术或产品的微小升级和迭代。只有从事物的本质出发，才能产生颠覆性的创新。这种思维方式在马斯克的另一家初创公司SpaceX上取得了巨大成功，也在特斯拉身上留下了第一原则的印记。它允许特斯拉有时进行创新，创造出令人惊叹的设计和产品，而有时过于激进会适得其反，经常导致批评和争议。

2.1研发设计：业界最先进的三电技术

根据美国专利分析公司Recura的数据，截至2018年，特斯拉共有408项专利/专利家族。从历史角度来看，2009年之后，专利申请和授权数量开始激增，主要与Model S的研发准备有关。申请数量在2012年达到峰值，授权数量在2013年达到峰值。从应用国家来看，美国在应用数量上保持领先地位，而近年来欧洲和中国的应用数量迅速增加，这与特斯拉的全球市场战略密不可分。

与传统车企相比，特斯拉在新能源汽车领域的专利数量并不是特别突出。例如，丰田拥有14000多项相关专利，约为特斯拉专利数量的50倍。从专利申请的前十大关键词来看，特斯拉的主要目标包括“电池”、“热管理”、“冷却”等。通过调动有限的资源专注于应对挑战，特斯拉希望在三电系统领域与传统车企形成差异化竞争。

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2.1.1电池系统

电池技术是特斯拉最引以为傲的优势领域之一。根据专利数据，与电池系统相关的专利比例超过60%。特斯拉电池动力系统包括电池芯、电池管理系统、热管理系统、冷却管理等。其中，电池芯占电池动力系统成本的70%以上。特斯拉之前使用过两种类型的电池，18650和2170。目前，最新的2170圆柱形电池使用镍钴铝……

NCA配备了硅碳负极，单电池容量在3至4.8Ah之间，单电池能量密度高达300Wh/kg，与上一代18650相比，性能提高了约20%。

特斯拉使用的松下圆柱形电池在消费电子市场有着成熟的应用历史，具有能量密度高、技术成熟、生产自动化水平高等优势。然而，面对汽车行业更严格的要求，高温敏感性、集团管理难度和易爆炸性限制了其广泛使用。为此，特斯拉提出了四个主要解决方案，包括更好的双极材料、模块结构、电池管理系统和热管理。

1、 不断寻找最佳材料，以降低成本并提高性能。电池的化学成分和比例的不同将直接影响电池的性能。在三元材料中，镍主要用于提高材料的整体能量密度，而钴主要用于稳定材料的层状结构，提高整体循环性能。

然而，镍含量过高会导致化学成分不稳定，钴含量过高会降低能量和容量。此外，由于矿产稀缺，钴的价格一直居高不下。为此，特斯拉继续攻克电池材料比，试图找到最佳解决方案。横向来看，当竞争对手在2013年制造磷酸铁锂电池和NCM111时，特斯拉已经开始在Model S上应用高能量密度NCA三元电池；2017年，当竞争对手开始从低镍材料过渡到NCM622/NCM811高镍正极材料时，特斯拉已经探索了更高能量密度的硅碳负极应用。特斯拉对电池技术的积累使其在电池能量密度和续航里程方面领先竞争对手好几个位置。从垂直角度来看，特斯拉一直坚持使用NCA作为电池单元的正极材料，并不断增加镍含量和降低钴含量。与最新的Model 3和Roadster汽车相比，特斯拉每辆车的平均钴含量下降了约60%。根据特斯拉2018年第一季度的报告，Model 3的电池能量密度超过了任何其他竞争电池，其钴含量低于主流电池制造商即将大规模生产的下一代NCM811电池产品。

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2、 串并联组合和分级管理模式优化模块结构，提高电池充放电容量。特斯拉电池采用独特的串并联方式，按照“单块电池砖片包”的顺序进行分级管理。例如，特斯拉将Roadster电池系统的6831节电池分为不同的子单元进行并联和串联，采用多串联和平板设计，大大增加了电池的安装数量和使用效率，从而提高了车辆的整体动力性能和续航里程。

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3、 高精度的电池管理系统确保了电池的安全性并提高了循环寿命。电池管理系统是特斯拉的核心技术之一。与铅酸电池不同，锂电池具有非线性充放电曲线，这大大增加了监测、估计和管理电池和电池组水平的难度。如果管理不当，单个电池的过度充电和放电将导致永久性电池损坏，导致整个电池系统的电压和温度不稳定，在严重情况下，还会导致热失控事件。因此，电池管理系统在电池容量、循环寿命和安全性方面发挥着至关重要的作用。自Model S以来，特斯拉已采用NCA作为其电池的正极材料。与行业中更主流的高镍NCM材料相比，NCA具有更高的能量密度、更短的循环寿命和较差的稳定性，因此对BMS提出了更高的要求。

特斯拉的BMS主要由一个主控制模块和一个从控制模块组成。主控模块相当于BMS系统的“大脑”，负责电压和电流控制、接触器控制、外部通信等功能；

从控模块与各种传感器相连，主要负责实时监测电池组中的电压、电流、温度等各种参数，并向主控模块报告。

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特斯拉的BMS有两个特点。1、 高精度。根据Sandy Munro和Jack Rickard等人对Model 3的拆解，Model 3的BMS可以将23-25个独立电池组之间的电压差控制在2-3mV，远低于其他普通电动汽车；2、 高度集成。特斯拉BMS模块集成了高压控制器、直流转换器和多个传感器，从而减少了内部通信对高压线束的需求，最终降低了整体重量并降低了成本。

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4、 热管理系统的温差设计合理，冷却路线丰富顺畅，控制平均温度和能量的能力突出。新能源汽车的热管理系统主要包括整车、座舱和电池三个方面。它控制整个车辆的温度，加热和冷却座舱空调，并通过过热、散热和过冷来加热电池。目前，主流的热管理包括三种方案：自由冷却、液体冷却和直接冷却。特斯拉采用50%水和50%乙二醇作为冷却剂的液体冷却方案，采用四通阀实现电机和电池冷却循环的串并联结构。通过芯片上系统的算法控制，当电池温度超过设定的目标值时，电池循环和电机循环相互独立并并联；当电池温度低于设定目标值时，电池循环和电机循环串联，利用电机的余热加热电池和机舱。多余的热量将通过进气口处的热交换器排出。该方案充分利用了车内所有部件的热量，有效循环热量，大大提高了电池单体的散热性和电池单体之间的温度一致性。因此，无论冬季或夏季对应的极端气候如何，特斯拉汽车都能将温差控制在2℃以内，展现出强大的温度控制能力。

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此外，由于电池单体材料的升级和体积的增加，电池单体的容量和密度显著增加，导致电池的化学热敏性增加。可燃点已从18650节电池的175℃左右降至2170节电池的65-82℃左右，对电池冷却系统提出了更高的要求。将旧版本的S 85与新版本的S P100和Model 3进行比较，可以发现电池冷却系统已经分阶段升级，从早期的单一冷却带到现在的每层独立冷却带，为新版2170电池提供了更好的温度控制，并大大提高了电池冷却操作的效率。

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2.1.2电动机控制

目前，电动汽车行业主要使用三种类型：交流感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机，而乘用车主要使用前两种类型。电动机主要由两个部件组成：定子和转子。定子是固定的并产生磁场，转子在磁场中受力旋转。从工作原理来看，感应电动机定子绕组形成的旋转磁场带动转子随转子绕组的感应磁场旋转，定子和转子不同步；永磁电机的定子产生电磁转矩，驱动转子的磁场绕轴旋转，定子和转子的磁场同步。从原材料来看，两者的主要区别在于，感应电机的转子主要由铝或铜制成，成本较低；

永磁电机的转子主要使用永磁体，永磁体涉及钕、铁和硼等稀土材料，并且成本高昂。在性能方面，感应电机可以承受较大的温差范围，没有退磁风险，在高速区域具有良好的效率；

永磁电机在相同条件下具有输出转矩调节范围广、输出功率高、体积小的特点。总的来说，永磁电机具有更高的效率和更强的感应电机性能。

1、 感应电机是特斯拉成立之初的“最佳”选择。20世纪90年代，通用汽车EV1系列首次将感应电机与逆变器一起应用于电动汽车，该电机可以将电池组输出的直流电转换为电机所需的交流电。之后，T-zero跑车还使用了感应电机的改进版本。这项技术被特斯拉创始人Eberhard和Tabennin采用并吸收。在设计Roadster时，由于成本、退磁风险和成熟的工艺等综合因素，特斯拉选择了感应电机作为驱动电机。

为了提高传统感应电机的功率和运行效率，特斯拉采取了一系列措施，包括设计相应的冲孔板、增加扭矩和冷却系统。其中，最具创新性的是获得专利的感应电机铜芯转子技术。

铜比铝具有更高的导电效率。从各种金属在不同温度下的电导率来看，在相同温度下，铜的电导率远高于铝。如果将电机转子结构的原材料更换为铜，将大大提高电机的工作效率。

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高熔点和大规模制造的难度制约了铜芯电机的发展。与铝相比，铜的高熔点增加了制造难度。AC Propulsion和麻省理工学院进行的一项实验表明，一旦电机体积过大，由铜材料制成的成品电机容易出现气泡过多和难以嵌入等问题。

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镀银铜插件不同于传统的电机转子结构，在焊接要求较低的情况下完成了低成本、高性能的改造。如果在传统感应电机中使用金属铜，主要分为两个步骤：将铜排插入转子槽和两端的密封圈。由于焊接标准高，铸造工艺往往导致制造难度和成本高。特斯拉使用镀银铜插件填充铜转子槽之间的间隙，然后加固两端并密封限制环，在提高电机运行效率的同时降低了铸造难度，完成了特斯拉的特殊动力转换。

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2、 利用算法解决控制问题，Model 3应用了永磁开关磁阻电机。在成本、性能和效率的多重约束下，特斯拉大胆尝试了永磁开关磁阻电机。传统的开关磁阻电机，通过在定子上添加电磁铁和钢转子，只产生磁引力并驱动电机转子移动。它们具有成本低、结构简单、可靠性高、转子热损失低的优点。然而，传统的开关磁阻电机在功率输出过程中存在转矩波动的问题，需要非常精确的电流控制策略和算法，这导致了其大规模应用的延迟。

Model 3对传统的开关磁阻电机进行了一定的改进，在定子中添加了少量稀土，并设计了控制算法来平滑转矩波动，最终提高了电机的输出功率。Model 3的永磁开关磁阻电机具有体积小、成本低、功率大的优点。与Model S/X感应电机83%的能量转换效率相比，Model 3的能量转换率提高到89%，这意味着89%的电能最终可以转化为驱动力，进一步降低了功耗，增加了续航里程。

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2.2软件和架构：汽车将成为移动计算机

2.2.1系统软件

2018年，美国知名杂志《消费者报告》指出，特斯拉Model 3存在制动时间过长的问题……

ance，因此不推荐使用。对于传统汽车公司来说，解决类似问题的办法很可能是通过4S店大规模召回或更换零部件，这两者都需要浪费车主漫长的等待时间。然而，特斯拉的工程师通过OTA升级了系统，并在几天内解决了这个问题。

这就是特斯拉与传统车企的根本区别——特斯拉可以像智能手机一样升级其系统，而传统车企在车内信息娱乐系统中的OTA仅限于地图等功能，而不能像特斯拉一样远程控制或升级与温度、制动和充电等车辆部件相关的功能。这背后更深层次的原因是两者的底层电子和电气架构完全不同。

随着现代汽车的电子和电气功能越来越复杂，车辆上的电子控制单元数量也在增加。目前，一辆普通汽车有多达70-80个ECU，大约有1亿行代码，其复杂性远远超过Linux系统内核和Android。在传统的汽车供应链中，原始设备制造商高度依赖博世和德尔福等一线供应商提供的ECU。但不同的ECU来自不同的一线供应商，具有不同的嵌入式软件和底层代码。这种分布式体系结构在车辆级别产生了显著的冗余，车辆公司无权维护和更新ECU。

在这种关系中，一线供应商的研发周期与2-3年的车型研发周期相匹配，传统汽车的软件更新几乎与汽车生命周期同步，极大地影响了用户体验。

与传统的汽车制造不同，特斯拉采用了集中的电子和电气架构，包括独立开发底层操作系统，并使用中央处理器统一管理不同的域处理器和ECU。这种架构与智能手机和PC非常相似。特斯拉Model 3的电子和电气架构分为三部分——CCM、BCM LH和BCM RH。CCM由IVI、ADAS/Autopilot以及内部和外部通信三部分组成。CCM运行X86 Linux系统。BCM LH和BCM RH负责车身和便利系统、底盘和安全系统以及动力总成系统的功能。

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这样做的最大好处是：

1、 软硬件解耦，计算能力集中。它可以真正实现硬件标准化和软件开发复用，不仅实现供应商的可替代性，还可以大大缩短软件迭代周期，同时为未来的第三方软件开发扫清障碍。车辆将成为移动智能终端，大量计算工作可以集中在车载中央处理器甚至云端，减少内部冗余，为车联网协作提供可能。

2、 简化内部结构并实现制造自动化。车内以太网开始取代CAN总线结构，半导体集成使特斯拉能够简化其内部线束结构。Model S的内部线束长度高达3公里，而Model 3只有1.5公里。未来，特斯拉对Model Y的计划是将线束长度控制在100米以内。Model 3线束的自动组装问题曾使特斯拉陷入“生产地狱”，最终不得不转向手动组装。线束结构的简化可以进一步提高特斯拉的生产效率。

3、 提高服务附加值。在实现整车OTA功能后，特斯拉可以通过系统升级不断完善车辆功能。该软件在一定程度上实现了传统4S店的功能，可以在车辆交付后持续提供运营和服务。传统汽车产品的交付意味着磨损和折旧的开始，但软件OTA赋予了汽车更多的活力，并带来了更好的用户体验。自2012年推出Model S以来，特斯拉的软件系统共经历了9次重大更新，平均每几个月进行一次小更新。它已经积累了50多项新的和改进的功能，包括自动驾驶辅助、电池预热和自动泊车。如果特斯拉只与……竞争……

在三电系统领域，传统车企在同一维度上，那么汽车OTA就属于特斯拉对传统车企甚至传统汽车一级供应商的降维攻击。

尽管传统车企已经开始了智能化转型，但他们可能无法跟上特斯拉的步伐。根据博世对EEA的定义，大众等传统车企仍处于从“模块化”到“集成化”的过渡阶段，而特斯拉已经是“车载电脑”。在2018年年报媒体发布会上，大众CEO迪斯明确提出要打造vw.OS操作系统，并逐步将整车70多个ECU集成到3-5个高性能处理器中。大众成为第一家明确提出智能化转型的传统车企，但与特斯拉相比，软件并不是大众的强项。大众汽车要实现成功转型，不仅需要培养大量相关的软件开发人才，形成内生的软件开发能力，还需要调整相应的组织人员结构。股东的支持、管理层的远见和强有力的执行力都是不可或缺的。此外，现有的一线供应商未来势必会与车企就ECU软硬件开发的主导权展开激烈的博弈，车企转型的难度可想而知。

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2.2.2应用软件

自动驾驶是特斯拉目前最重要的应用软件。传统汽车和智能汽车最大的区别在于驾驶系统。目前主流智能汽车基本都配备L2级辅助驾驶系统，还没有一家企业拥有全自动驾驶系统。

汽车辅助驾驶系统是由软件和硬件相结合组成的。从结构框架来看，主要分为感知模块、地图模块和驾驶行为决策模块。从流程来看，感知模块通过雷达、传感器、摄像头等硬件收集周围环境中检测到的物体数据，地图模块提供定位和全局路径规划，数据联合传输到驾驶行为模块，为驾驶方案提供信息支持。最后，决策模块控制身体转向和加速等动作的执行。

从技术路径来看，目前主要有两大流派：一是以特斯拉为代表，以摄像头为主导解决方案；

另一个是以谷歌和百度为代表，激光雷达是领先的解决方案。该相机是最接近人眼获取环境习惯的传感器，具有相对稳定的图像处理能力，但在雨天和大雾等恶劣环境中分辨率会降低。激光雷达通过发射激光束来探测物体，具有抗干扰能力强、探测精度高的优点。但多波束高精度激光雷达的成本和技术门槛远高于相机。

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特斯拉自动驾驶系统的主要成就是率先实现大规模商用。

1、 自动驾驶辅助驾驶的商业表现非常出色。事故率可以在一定程度上判断车身和自动驾驶系统的安全程度。根据美国《保险索赔条例》，它可以分为六类，即碰撞、财产损失、综合和个人收入、医疗费用和身体收入。

与同款大型豪华轿车的事故率相比，在三种车身保护保险方面，特斯拉在性能上与其他豪华轿车相似，数据远高于其他类似轿车，表明特斯拉单车的平均碰撞率高于行业平均水平。这也表明，系统的误判或驾驶员的疏忽很容易导致更多的碰撞。然而，从三类人身保护保险来看，特斯拉Model S低于平均水平，基本处于优秀水平，这表明Model S对自己和其他车主都有很好的人身保护。

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从车道维护的角度来看，根据美国公路安全保险协会的IIHS数据，与宝马5系、梅赛德斯-奔驰E、Model 3/S和沃尔沃S90这五款类似的轿车相比，Autopilot 8.1辅助驾驶系统在弯道和斜坡上的车辆维护能力最为突出，只有一种斜坡压线性能，在直径为1300至2000英尺的不同开放道路测试环境中。

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2、 自动驾驶具有数据优势。作为最早配备自动驾驶辅助系统的电动汽车品牌，同时拥有全球最大的辅助驾驶车队，截至2019年1月，特斯拉自动驾驶已经行驶了17.3亿公里，远远超过了其他竞争对手，车队规模保守估计每年增加约40万辆。相比之下，根据加州车辆管理局的《2018年自动驾驶发布报告》，2017年12月至2018年11月，激光雷达路线的领导者Waymo的路试车队规模为110辆，路试里程约为200万公里。

庞大的数据量使特斯拉在高精度地图、障碍物识别和其他数据积累方面显著领先于竞争对手。此外，与大多数自动驾驶初创公司大量使用模拟数据进行算法学习不同，特斯拉车队收集所有真实数据，数据质量更高，更有利于算法迭代和更新。

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3、 特斯拉自研自动驾驶芯片，满足完全无人驾驶的计算能力要求。根据特斯拉在4月23日自动驾驶日披露的信息，经过三年的秘密研发，特斯拉已经完成了车内AI芯片的设计和生产，SOC计算能力超过了AP2.0中使用的NVIDIA Drive PX2，并实现了车载安装。从理论角度来看，无论自动驾驶技术路径如何，处理和学习海量数据的能力都至关重要。因此，汽车人工智能的实现需要从底层软件到硬件的全面转型。此前，自动驾驶芯片大多被英伟达和Mobileye两大巨头垄断。这款自研汽车芯片是特斯拉近年来最重要的硬件创新，使特斯拉成为唯一一家拥有自动驾驶芯片研发能力的汽车制造商，进一步扩大了其在智能和自动驾驶领域的领先优势。

但值得一提的是，特斯拉和马斯克在推广自动驾驶系统方面过于投入和夸张。大多数消费者被词语……

h作为“自动转向、自动停车”，对背景了解不深，导致车辆在行驶过程中控制放松，导致多起安全事故。此外，由于摄像头引导的视觉方案对物体检测数据的体积要求很高，自动驾驶无法将现实生活中存在的每一个物理物体100%传输到数据库中，这反过来又导致系统误判导致的交通事故。

2.3生产制造：高度垂直一体化

特斯拉生产和组装许多核心部件，包括电池组、BMS系统、充电接口和设备、电机等。这种模式的最大特点是产业链的高度垂直整合，在核心技术和零部件方面不容易被供应商阻挡。但掌握大量的核心技术必然会带来大量的早期研发投入，因此需要创造高质量、受欢迎的产品，并通过规模经济稀释早期在研发、开模等方面的投入。

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动力总成集成优化了内部结构，有利于降低车辆成本，形成价格竞争力。特斯拉一直保持着高度集成的动力系统，包括电池组、BMS、冷却系统和电机。例如，无论是感应电机还是永磁开关磁阻电机，其基本结构都是变速箱、逆变器和电机的组合。相比之下，每推出一款新车型，特斯拉都试图在原有基础上尽可能地进行整合和升级。与Model S/X相比，Model 3的车身降低了约20%，价格降低了约50%。为了保证整车的性能，特斯拉在芯片上增加了更多的系统来控制部件的协调运行，并将Model 3的冷却器、电动阀、液冷箱等部件集成到一个冷却剂阀箱中，即超级瓶。它通过算法调整内部线路的串并联结构，以减少PTC加热器等部件。

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2.4销售、品牌和服务：直销和全生命周期互动

在销售方面，有一种传统汽车公司的多层分销模式。特斯拉效仿苹果，选择建立自己的展厅和体验店。2012年，该地点已从加利福尼亚、纽约和华盛顿等美国主要城市扩展到全球378个城市，销售网络也在不断扩大。尽管直销模式有助于提升品牌形象，解决分销过程中造成的价格不一致、体验不佳等问题，但现实中，直营店的运营成本并不低，而且直销模式并非特斯拉独有，也不存在实际障碍。蔚来小鹏等新车制造商也大多采用这种车型。

特斯拉拥有非常高的品牌价值，这在很大程度上归功于首席执行官马斯克的个人魅力和独特光环。马斯克最初塑造了一个现实版的钢铁侠形象，具有很高的个人影响力。“网红效应”导致了特斯拉自身的流量和媒体曝光率。

例如，Model 3发布会后，利用各种媒体和社交网络上的自媒体进行话题讨论，第一周的预订量超过30万，传播效果远超传统广告渠道。根据全球品牌评估平台BrandZ的数据，特斯拉自2016年以来一直跻身全球十大汽车品牌之列，其品牌价值从2016年的44亿美元增长到2018年的94亿美元，甚至超过了保时捷等老牌豪华汽车品牌。

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在服务方面，由于特斯拉通过OTA进行软件更新，可以大大增加产品的附加值，许多问题可以通过“在线诊断”远程诊断，可以节省用户维护时间，从而降低成本。此外，作为“推特大V”，马斯克经常在社交网络上与用户互动，并在产品和软件开发过程中听取他们的意见……

tes中。这种密切的沟通也赢得了许多用户的青睐，导致大多数用户对产品中的一些缺陷表示理解和支持。

特斯拉的下一个十年：挑战与展望

3.1挑战

第一个原则是天使也是恶魔。特斯拉习惯于在快速发展中解决问题，但随着时间的推移，某些问题积累起来，并成为未来的隐患：

1、 能力问题。特斯拉的产能一直受到批评，因为产能不足导致产能与产品预订不匹配，以及严重的交付延迟。由于Model 3订单与实际生产之间的最大偏差，自2017年底以来，特斯拉的产能问题变得越来越严重。2017年第三季度，Model 3的实际产量仅为260台，远低于预期的1500台，这主要是由于早期电池超级工厂Gigafactory 1的电池组手动组装缓慢，尚未正式量产。电池量产问题解决后，Model 3的产能仍未解决，主要原因是生产线自动化程度高。GA3生产线的生产装配自动化水平高达90%或以上，拥有数百台机器和设备与一辆汽车相匹配。生产线过于密集，机器设备数量过多，导致操作时间冲突，效率和灵活性降低。不断飙升的维护成本抵消了自动化带来的成本优势。因此，特斯拉在2018年2月和4月停止了GA3生产线的生产和维护，减少了自动化，增加了更多人员。此外，该公司还开设了一条帐篷生产线GA4，以提高生产速度。2018年6月，Model 3实现了5000辆的目标周产能，目前的周产能约为7000辆。即便如此，特斯拉仍难以按时完成交付任务。根据2017年底Model 3的约45.5万份订单和2018年的14.7万份实际交付量，在不考虑新订单的情况下，目前每周产能为7000辆，剩余订单将需要约一年的时间才能完成。

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2、 质量和工艺问题。一方面，Model 3车身在质量和可靠性方面存在缺陷。从原材料来看，铝和钢的利用率最高。比较两者的物理财产，在大多数情况下，在相同质量下，铝合金的强度大于高强度钢的强度；

在相同体积下，高强度钢的强度大于铝合金的强度。因此，大多数新能源汽车公司都转向了铝制车身，以减轻整车的重量。从化学财产的角度来看，由于铝合金的熔点低，对温度的敏感性较高，传统的加热方法如焊接不适用。他们经常使用铆接和粘接等技术，这增加了制造成本。此外，由于铝的特殊性质，使用传统方法很难在事故后修复车身。根据事故的严重程度进行部分或全部更换，增加了后期维修成本，降低了用户的使用感。S/X型代表了一种高比例铝合金车身。

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为了降低成本，Model 3车身选择了钢铝混合动力。据Munro&Associates的拆解报告和车身模型结构图显示，model 3使用了四种材料：铝合金、软钢、高强度钢和超高强度钢。由于Model 3是一款后置电机，为了平衡重量，后车身大多使用更轻的铝合金。大多数纵梁、底板等均采用超高强度钢材，以增加车身的牢固性，提高安全性。然而，过度使用不同类型的材料增加了连接的难度，导致Model 3车身有多达5种连接方法。这并没有简化不必要的附件，反而增加了整个车辆的制造成本。

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另一方面，特斯拉的工艺问题自Model s推出以来一直饱受诟病，可能反映在钥匙链字迹模糊、内饰塑料过多、车门质量差等方面。作为一个定位于豪华轿车的品牌，特斯拉在内饰和工艺方面无法与德国和日本的同类汽车相比。这主要是由于特斯拉缺乏大规模生产的经验，在汽车制造流程和供应链管理方面缺乏足够的积累。另一方面，特斯拉对自动化生产的过度追求最终迫使其采用“帐篷工厂”的方式进行返工，这实际上影响了质量。此外，由于缺乏传统车企的国际经验，Model系列没有针对不同市场进行座舱调整，往往导致内部座椅适合欧美尺寸，对于亚洲消费者来说过于宽敞和不舒服。

3、 安全问题。即使经过多次产品升级和各种安全措施，特斯拉汽车事故的发生频率仍在上升。2013年，由于汽车火灾频发，特斯拉的股价下跌了20%之多。根据披露的报告，从2013年到2019年3月，特斯拉共发生36起汽车安全事故，其中47.2%是由车辆碰撞引起的，包括酒后驾驶、处理不当、路障等。然而，与汽油动力汽车不同，58.8%的车辆碰撞会导致电池燃烧，并且由于动力电池的燃烧持续时间很长，它会对驾驶员造成不同程度的伤害。此外，事故中的伤亡程度很高，36起事故中有9起造成死亡。

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4、 现金流问题。作为一家初创的高端制造企业，由于其重资产和研发属性，特斯拉在10-20年的时间里基本上都是负现金流。尽管Model S和Model 3等热门车型占据了中高端新能源汽车市场，但从2010年第二季度到2018年第四季度，特斯拉的自由现金流只有两个季度是正的。为了进入欧洲和中国市场，特斯拉自2017年第二季度以来自由现金流恶化，2018年第四季度自由现金流达到负13.8亿美元。除了正常运营外，2019年11月1日到期的价值5.66亿美元的可转换债券对负债高的特斯拉来说更糟糕。解除危机的最好方法是增加销售额并按时交货。但目前，产能实际上正在拖累企业运营……

如果销售或交付不符合预期，债务危机迫在眉睫。因此，2019年，特斯拉将大幅关闭门店和展厅，并将销售模式转向在线，以降低成本和开支。

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5、 高电平振荡频繁。特斯拉高管的离职率呈上升趋势，仅2018年就有40多名高管离职。除了正常的人事调动和行政主管辞职外，特斯拉核心团队的技术、财务、研发和法律管理人员都已辞职，如2016年5月辞职的生产和制造副总裁Greg Reichow和Josh Ensign，2017年4月辞职的首席财务官Jason Wheeler，2017年7月辞职的电池技术总监和2018年9月辞职的首席人事官加布里埃尔·托莱达诺。尽管硅谷科技初创公司高管辞职跳槽的情况很常见，但管理层的频繁变动仍不利于特斯拉的稳定发展。

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3.2前景

回过头来看，马斯克的十年计划和2006年“总体规划”提出的四大任务已基本完成。2016年，马斯克提出了一项新的“总体规划第二部分”，其中包括四项任务：

1、 制造太阳能屋顶和集成储能电池；

2、 将特斯拉的新能源汽车产品线扩展到所有主要细分市场；

3、 积极开发自动驾驶技术，通过大规模车队实现快速迭代；

4、 推出汽车共享和分时租赁。

如果从2006年到2016年属于特斯拉的关键词是“电动化”，那么从2016年开始，特斯拉将更加专注于智能网联、共享、清洁能源生产和存储。特斯拉将继续拓展业务边界，不仅要面对大众、丰田等传统原始设备制造商，还要面对谷歌、英伟达、优步等高科技公司，甚至石油巨头。在今天的全球环境中，创新通常是由模式而非技术驱动的，拥有“第一原则”基因的特斯拉可能会成为为数不多的“铁杆”玩家之一，用软件和智能重新定义汽车。

1、 特斯拉将真正成为一家全球性的汽车公司。Model 3已成为美国市场的现象级产品，特斯拉的首要任务是将其成功经验复制到中国和欧洲，同时交付基于同一平台打造的Model Y，以满足SUV用户的需求。我们预测，到2030年，全球电动汽车销量将达到3500万辆，占汽车总销量的40%。目前，特斯拉约占全球电动汽车市场份额的12%。然而，随着传统汽车公司开始努力，行业竞争将更加激烈。预计到2030年，特斯拉的市场份额将保持在8%-9%，年销量将达到300万辆，海外市场收入占比将超过50%。

2、 未来，特斯拉在智能化、自动驾驶技术、数据化、品牌化等方面的核心竞争力，在电动化领域的领先优势可能会逐渐减弱。从智能手机的发展史来看，无论是外观还是供应链都很容易被模仿和参考，但苹果的利润超过了所有竞争对手的总和。核心在于自主研发的A系列芯片、iOS系统，以及打造应用生态系统和高端品牌。特斯拉目前拥有出色的赛道检查站，通过自主研发的自动驾驶芯片和人工智能算法，再加上最大数量的团队不断为深度学习提供真实路况数据，特斯拉将拥有比其他竞争对手更高的算法迭代效率。一旦特斯拉的相机路线在未来被证明是可行的，它将比激光雷达路线具有显著的成本优势。

3、 从长远来看，汽车和能源服务将成为特斯拉新的增长点。特斯拉建立了全球直营店和充电网络，通过OTA不断向用户推送新的软件和功能。特斯拉正在不断构建线上+线下、汽车+能源的服务循环。在全自动驾驶成熟后，特斯拉还将建立自己的车队来提供出租车服务。

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