S型电动汽车是位于美国硅谷的特斯拉汽车公司开发的全新电动汽车，这款汽车的开发具有革命性的开创意义。

特斯拉汽车公司的S型全电动轿车是迄今美国制造的速度最快的轿车——从静止加速到100km/h仅需要3.9s的时间，最高时速可以达到265km/h，同时还是美国联邦环保署标定的清洁汽车的领军者。此外，该车还有多种配置可供消费者选择，不仅包括座椅、内饰、顶棚和车轮等，甚至还包括几种规格的电池和不同的充电系统。难怪2013年以来其在美国的销量一路上涨，甚至在4月份曾超越雪佛兰沃蓝达和日产聆风，成为美国电动汽车市场的销售冠军！

这是出自美国硅谷的第一款电动轿车，特斯拉汽车公司的天才团队是如何做到的这一切的呢？

图1 1—特斯拉汽车公司是目前在其超级充电站为客户提供免费和无限次充电的世界惟一一个汽车生产厂家  2—S型电动汽车可以提供大量任选设备和技术规格，非常像客户期待的新型内燃发动机轿车那样
3—使用了单速齿轮箱，最大限度地减少了接口

电池有多种形状和尺寸

自从在莲花跑车基础上的一款电动跑车问世以来，铝合金车身的S型电动汽车是特斯拉汽车公司开发的第二辆汽车，其动力来自车后安装的转速为16000r/min的单一电动机，转速为5000r/min时，该车的额定功率为415hp（约31kW），瞬间转矩为600Nm。驱动电动机旋转的是安装在汽车中央地板下的由7000块锂离子电池组成的电池组，该电池组功率当然非常强大。

但是，创新远不止于此。S型电动汽车是提供一系列电池尺寸、输出功率和充电周期的第一种电动汽车，目的是满足愿意以低至49000美元和高至97900美元购买汽车的消费者的要求，他们可在四种型号中选择一种，并考虑电池尺寸和充电系统选择其愿意支付的购买价格。

作为特斯拉汽车公司的联合创始人之一和首席技术官，J.B.Straubel先生将这辆家庭用电动汽车的某些概念、思路、策划和执行情况描述为“革命性”的。他说：“在许多其他电动汽车上，电池是配置于现有汽车上的一件非常显眼的东西，而在S型电动汽车上，所有系统融为一体。底盘、悬架和动力系统的配合也都非常非常紧凑。”J.B.Straubel先生主要负责车辆的技术和工程设计，重点是电池、电动机、动力电子器件以及高级软件子系统等，同时他还负责评估新技术、车辆系统的测试以及处理与关键供应商的技术接口。

J.B.Straubel先生说：“虽然我们提供三种不同规格尺寸的电池（40kW、60kW和85kW），但是，电池的外壳和所有接口都是一样的。我们的汽车设计方法使得电池不是一个独立部件，因为我们从一开始就完全将这辆汽车作为一辆电动汽车来进行设计，这让我们将某些边界模糊化了，尽管这使得计算的工作变得困难了不少。”

图2 就S型电动汽车的下部而言，有人认为这是迄今为止最伟大的电动轿车

电池组的7000个电池单元来自于松下和三洋，在特斯拉汽车公司的工厂里进行装配。为了安全起见，电池被布置于汽车底部的中间，并且让底部呈平坦结构，整车仍具有正常的行李箱和内部布局。由于重心非常低，这种设计极大地改善了汽车的驾驭性能。

S型电动汽车采用空气悬架，这种方案给设计者提供了机会对乘驾高度进行动态调整（总共4个等级），这反过来又提高了效率。当行驶在高速公路上时，为了防止空气存留在下面，驾驶者当然希望汽车的行驶重心稍微低一些。空气悬架允许悬架校准随速度而改变车辆高度，根据载荷情况，自动提供前后水平调整。

S型电动汽车号称“拥有世界级的空气动力学性能”。S型电动汽车的风阻系数为0.24，这有利于增加其续驶里程，使其在同级别的汽车中处于领先地位。当不需要最大冷却时，电池和电动机的冷却系统会自动关闭汽车前端的百叶窗。

从跑车获得的经验

J.B.Straubel先生还介绍说，根据特斯拉汽车公司在原有跑车上获得的经验，S型电动汽车采用了单一大电动机，而不是两台较小的电动机。

他们曾经对使用两台电动机进行过评估，最后认为使用单一的大电动机可以获得更好的功率密度、更好的总体效率和行驶距离，因为更大的电动机具有更高的效率，特别是在功率更高的情况下，更是如此。而使用两台较小的电动机、两套换流器、两台小齿轮箱连接更多，情况更复杂。相比之下，使用一台大电动机的成本效益更好一些。

S型电动汽车拥有几种内置驾驶模式，采用软件进行控制。其专有后置驱动装置是一个减速比为9.73∶1的单速齿轮箱，这种结构极大地减少了接口和连接。

图3 从静止到100km/h的瞬时加速时间在4s以内的S型电动汽车可与底特律竞争对手开发的V8汽车进行竞争

重量的挑战

虽然这种汽车拥有100%的铝合金车身、轻型结构的座椅和内饰，但最终还是很重的——约2180kg，这是大型SUV的范畴了。当然，其总质量的1/5来自于巨大的电池——约455kg，另外一部分来自于电动机。

J.B.Straubel先生说：“我希望汽车的重量比这更轻一些，但我们瞄准一个目标努力工作，走完整个开发过程，重量就在这个过程中悄无声息地加进来了。不过就操控和性能而言，这还是一款非常引人注目的汽车。”

除此以外，就客户的选择余地而言，S型的电动汽车也是让人神往的，因为它所提供的多种选择方案——后面的双排座椅、多种颜色和内饰织物、3种顶棚设计、21"的车轮以及方便性技术选择方案等，当然还有广泛的充电方式选择方案。

S型电动汽车包含大量由梅塞德斯-奔驰公司制造的性能优异的零件和系统，包括转向系统和其他一些零部件。不过，考虑到戴姆勒公司是特斯拉汽车公司的股东之一，这就不足为奇了。

充电方案和续驶里程

S型电动汽车可以采用SAE J1772适配器在110V和240V家用充电系统或公共充电站进行充电。特斯拉汽车公司提供两套20kW充电器的双充电器方案，取代在两个高端型号上配置的价格为1500美元的10kW充电器和价格为1200美元的大功率壁挂式连接器。

这款配备85kWh电池系统的汽车可在特斯拉汽车公司的超级充电站上免费且无限次地进行充电，充电时间仅为30min。目前世界上还没有其他任何一家汽车公司提供这种服务。

7月21日的最新消息，特斯拉汽车公司宣布他们正在升级其计划覆盖全美和加拿大部分地区的超级充电站，使电能输出升级到120kWh，令其电动汽车充电20min即可获得近200km的续驶里程。J.B.Straubel先生表示，他们正在努力将充电时间缩减到前所未有的“5～10min”。

图4 S型电动汽车电动轿车可以采用110V和240V家庭充电系统，或者移动充电连接器

除了充电模式，置换电池是特斯拉电动汽车公司目前支持的另一大模式。换电池模式需要大约90s，是加油时间的一半。

在美国联邦环保署的测试中，S型电动汽车的额定行驶距离被标定为265mile（约426km），但这仅只是在测试从开始时的2冲程循环测试改变成5冲程循环测试时才是这样的，这种改变大大缩短了行驶距离。

J.B.Straubel先生说：“该车的设计是300mile（约483km）的两冲程循环行驶距离，但实际上，其两冲程循环行驶距离几乎达到了330mile（约531km），5冲程循环的行驶距离则是265mile（约426km）。”

他指出，就像任何普通汽油或柴油轿车的情况一样，最终，S型电动汽车的最大行驶距离将取决于驾驶人员，而不是美国联邦环保署。