特斯拉Model 3 在工程上的魔法與敗筆

2019 年3 月1 日，特斯拉兌現了Elon Musk 三年前在發布會上的承諾：正式推出售價3.5 萬美元的Model 3 標準版。然而圍繞這款車的研究還在繼續，這款自誕生之日起就被認為不可能盈利的車型背後，到底有哪些工程玄機和奧秘？

3 月13 日下午，我們在上海採訪了總部位於美國底特律的工程諮詢公司Munro & Associates 的創始人、CEO Sandy Munro。

Munro 先後購入了兩台Model 3，花了累計6600 個工時對Model 3 進行逆向工程和成本核算。在創辦Munro & Associates 前，他曾經做過福特高級自動化和可裝配性專家、NASA 先進製造中心負責人。

多年工程經驗沿襲下來的習慣使得他追求科學和嚴謹。他樂於談論那些讓人眼前一亮的工程創新，對低級的工程失誤展開批評也毫不留情。

在工程師眼中，Model 3 最大的敗筆是什麼？

白車身，白車身，白車身。

特斯拉試圖通過採用鋼鋁混合的底盤框架提升Model 3的安全性，但事實上，Model 3平鋪於底盤的電池組已經大幅提升了底盤的剛度。而這些煞費苦心組合的鋼鋁框架，帶給Model 3的作用完全是負面的。

鋼鋁框架讓Model 3 的裝配非常複雜困難，它的配件數量過於繁雜，工人需要對齊縫隙，這讓製造難度大幅增加。

同時，它還導致了Model 3 整備質量的上升，影響了操控性能和續航。

除了底部的框架，在白車身的尾部，鋁製後備箱的多個配件由鉚釘和焊接點組裝而成，而不是更常見也更輕、成本更低的玻璃纖維後備箱。

Model 3 白車身的後輪圈位置用了14 個配件通過鉚接、密封、焊接組合而成，如果是一家傳統車企，這個位置只需要一個沖壓配件即可。

Model 3一個白車身上集成了五種完全不同的連接方式和大量繁雜的、不必要的配件。在Munro看來，這是特斯拉工程師們「炫技式造車」的體現。

顯而易見，通過各個部位的過度設計，Model 3 取得了很好的安全碰撞測試成績，它是美國國家高速公路管理局測試過的受傷概率最低的五星安全車型。然而，這種過度設計已經破壞了對Model 3 其他指標的平衡。

Model 3 的製造成本比寶馬i3 高2000 美金，大多數緊湊型或經濟型轎車的利潤都不及2000 美金。

白車身的工程失誤可以補救嗎？這個問題在Model Y 上能改進嗎？

「我非常確信你會在Model Y 上看到改進。」Munro 甚至說，如果他是Model 3 項目負責人的話，會立刻帶領工程團隊針對Model 3 車身設計糟糕的地方做出改進。

在完成對Model 3 的拆解分析之後，Munro 團隊內部進行了一個「重新設計Model 3」的頭腦風暴。

他們針對Model 3 每一處設計發問，首先，這個零件在這個位置是否合理？其次，這個零件能否通過更好的材料製造？最終Munro 團隊對Model 3 白車身提出了40 個可以改進的點。這些改進可以大幅降低Model 3 的製造成本。

Munro 的理念是鼓勵車企盡量少地使用彈簧緊固件和皮帶固定，這些零部件會導致一些質量問題。如果淘汰這些零部件的話，會提升產品可靠性、降低成本，同時裝配難度也會有所降低。比如說這種金屬卡口結構，是Munro 更推崇的一種緊固件。

Munro 團隊總共提出了227 個可改進的點，然後將這些想法發給了特斯拉，供特斯拉參考。

Elon如何看待Munro的觀點呢？在Munro表達了對Model 3白車身的批評後，Elon轉發相關報導回應稱，Model 3的車身設計確實可以更簡潔，但是，大多數增加的重量都是出於相對其他車型更高的安全性設計。

所有的問題都集中在白車身上，這是Model 3 身上最大的失誤。

「除了白車身剩下的所有工作特斯拉做得都是非常棒的，白車身之外，特斯拉的產品理念和研發、設計都有非常天才的創意。」Munro 跟我回憶了他跟Elon 的對話。

Munro：「Model 3在白車身上的失誤真是讓人印象深刻。」

Elon打斷了他：「我已經解雇了白車身設計工程師。」

Munro告訴Elon：「你解僱得太晚了。」

如果特斯拉從一開始就能做好白車身的設計的話，其他車企是沒有任何機會追趕特斯拉的。如果Model 3 的白車身結構更合理，它的白車身質量會與寶馬328i 相當。

特斯拉發了一份聲明回應：

在工程師眼中，Model 3 最大的創新是什麼？

「很難說Model 3 在工程上「最創新」的是哪一點，Model 3 身上有非常多的工程創新。」Munro 的說法是：其他任何一家車企都無法在當下做出類似的產品。

Model 3有三點最讓人印象深刻，第一點就是電池組。Model 3電池組是行業領先的，三星SDI、LG化學，任何一家企業的技術能力都無法達到特斯拉的高度。

2170 電池模組由精度極高的機器人產線進行組裝，每顆獨立的電芯都與另一顆電芯以及獨立的冷卻管道相連，獨特的低熱超聲波鋁線焊接工藝將每顆電芯連接到電芯平衡電池，這是非常精確的工藝。

電芯與電芯之間只有0.2 毫伏的差距。高度精確的電芯一致性遠遠超過其他所有動力電池公司的技術能力。

第二是永磁電機，特斯拉永磁電機採用了應用霍爾效應的釹鐵硼磁體，這種磁性最強的永久性磁鐵通過獨特的海爾貝克陣列在磁體的一端形成了超強的磁力，同時另一端的磁力減小到接近零，這是一個非常天才的創新，有著極高的技術含量。

對比Model 3、i3 和Bolt 的電機，能看到Model 3 的電機成本和重量、體積都要是最低的，但性能、效率都是最高的。

第三點是電子電控，特斯拉Model 3 的電子電路設計比其他任何一款車都要先進。

Model 3 的中央控制器電路板全是亮點，我們的工程師團隊反複分析，每次都會有新收穫。這塊電路板跟任何競品車型的電路板都不一樣，這就是我為什麼說它比任何競品車型的電路板都要好10-20 倍，不是好20%，而是好20 倍。

很多人都關注特斯拉的自動輔助駕駛系統Autopilot，我們如何拆解電路板進行分析的呢？首先我們會列出板上有哪些元器件，然後將每個元器件的名稱、工藝、成本分別進行標註，最終得出集成整塊電路板需要的電路設計能力和相應所需的成本。

特斯拉這塊電路板的正反兩面的元器件佈局都非常緊湊，有非常高的集成度和設計工藝。顯然，特斯拉聚集了許多天才的電氣工程師，Model 3 中央控制器電路板的複雜程度介於手機電路板和火箭電路板之間。

傳統汽車中三到四個物理獨立的電路板被打通整合到一塊複雜的電路板上，無焊接連接和極端小型化的元器件又實現了體積的下降和成本的降低。

通過完整地拆解Model 3，我們得出的結論是，在電池基礎技術、電機基礎技術和電子基礎技術方面，特斯拉遙遙領先於其他車企，某些電路板工藝甚至達到了軍工級產品的水平。

未來、中國和其他

在Model 3 之外，我們還與Munro 交流了他對寶馬i3 和日產Leaf、下一代Model S/X、蔚來ES8、中國的電動汽車行業的看法，樂於分享的Munro 對電動汽車行業有著巨大的熱情，沒有迴避任何一個問題，我們將所有的Q&A list 整理如下，Enjoy it.

Q：Model 3即將在中國上海投產，零部件、人力和製造成本分別能下降多少？

A：我現在沒法給出關於材料、人工、製造成本降低的具體數字，但根據我們的測算，標準版Model 3在中國投產的毛利率可以達到23%，而在加州，這個數字為18% 。考慮到沒有多少人會買3.5萬美金的裸車，大多數人會加價到4.4萬美金左右。Model 3標準版的實際毛利率還會更高。

此外，特斯拉的很多功能是預埋硬件通過OTA 激活（付費解鎖）的，這一點使得部分特斯拉車型在交付後毛利率仍然會繼續增加。這個獨特的商業模式是其他車企難以比擬的優勢。

Q：下一代Model S/X會在哪些方面做出改進？

A：Model S/X的定位是豪華車型，這決定了它的市場需求會遠遠小於Mdoel 3。某主流豪華車企曾委託我們拆解Model S/X ，但我們在初期觀察後認為這兩款車（相較Model 3）沒有太多的亮點，不值得深入挖掘。

Model 3 因為巨大的市場需求，更大的規模效應會攤銷研發投入，特斯拉在這款車上投入了巨大的研發力量，包括大量首次商業化的前沿基礎技術、專有模具的開發等等。

關於Model 3 設計不合理的點，我聽到的一些內部消息說特斯拉已經著手改進，我們提出的很多建議會馬上得到應用。這是我對剛才問題的補充。

繼續說對於下一代Model S/X，特斯拉顯然會做一些造型、內飾、做工方面的常規升級。但在前沿技術的應用、全新模具的開發方面，從產能規模的角度考慮，新Model S/X之於Model 3的升級不會像Model 3之於老Model S/X的升級那麼大。

Q：如何看待中國新造車公司蔚來的智能電動SUV ES8？

A：我們還沒有做ES8的拆解和分析，但是從公開資料和我了解到的信息（Munro曾經專門去看過實車），ES8的產品完成度、製造精度、做工、工藝都還不錯。NEDC 355 km的續航數據聽起來也還可以，希望有機會可以做一個實際的測試。

Q：BBA也都推出了純電動產品，Model 3和BBA的產品相比哪些方面更領先？哪些方面做得不夠好？

A：從產品創新的角度看，BBA的純電動車不應該和Model 3對比，和Model S對比更加合理；從銷量的角度，BBA的電動車銷量不至於太差，但不會創下Model 3北美那樣的銷量奇蹟；從商業的角度，BBA目前的電動車是很難盈利的，而Model 3是為數不多的非常賺錢的電動車。

Q：燃油機動力總成向純電動力總成轉變的過程中，給整車工程設計方面帶來哪些新的想像空間？

A：首先我想說的是，千萬不要以傳統造車的理念造電動車。很多時候工程師以傳統的理念解決問題會使用一些固有的思路。但電動車會帶來非常多的想像空間，這是完全不同的東西，不能套用過去的經驗解決新事物的問題。

有個典型的例子是雪佛蘭Bolt。Bolt 是基於燃油車平台開發的，Bolt 和通用Spark 基於同一平台，但Bolt 的三電做得非常棒，雪佛蘭是怎麼做到的？

他們僱用了LG。LG 製造了電池、LG 製造了電機、LG 製造了變速箱、LG 製造了整個動力總成。雪佛蘭Bolt 只有25%-30% 的組件是通用的工程師研發的，剩下所有與「電」相關的組件，都交給了LG，這一更懂三電產品設計的公司設計的。

Q：寶馬i3、Bolt在哪些地方做得比特斯拉更好，值得特斯拉去學習的？

A：雪佛蘭Bolt優秀的地方在於鋼架構車體的成本控製做得非常好。鋼鋁結構的劣勢之一就是成本會稍貴。而寶馬i3有非常多整車輕量化的點是值得借鑒的，比如碳纖維車身。

工程師習慣於認為碳纖維車身雖然輕，但成本高昂。但實際上以今天的技術水平，當汽車銷量能夠超過7萬輛的時候，碳纖維的成本其實是可接受的，並不是大家所想的那樣。

Q：對比德美日等傳統汽車強國，中國在電動車時代的競爭優勢有哪些？

A：總的來說，我對中國的純電動車行業是非常看好的。我一直在持續地觀察各國政府領導人對新能源汽車的態度。一個國家領導人的態度和決斷會在極大程度上影響整個產業的發展。英國的特蕾莎梅、德國的默克爾、美國總統日本首相…..目前看來都沒有中國的領導人高瞻遠矚。

中國領導人會結合國家能源產業現狀制定政策，這是非常明智的做法。他明白中國需要什麼樣的未來。到2020年，中國會領軍整個電動車行業。

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