1 特斯拉發展簡史
2003年，矽谷工程師艾伯哈德和塔本寧創立電動汽車製造公司，為致敬交流電發明者尼古拉·特斯拉，公司取名為特斯拉（Tesla Motors）。2004年，矽谷新貴馬斯克在特斯拉A輪融資中領投650萬美元，成為特斯拉最大股東和董事長，並在2006年8月提出貫穿特斯拉發展的路線圖“Master Plan”，即“三步走”戰略：
一、打造一臺昂貴、小眾的跑車（Roadster）；
二、用掙到的錢，打造一臺更便宜、銷量中等的車（Model S/X）；
三、用掙到的錢，打造一臺更具經濟性的暢銷車型（Model 3）；
四、在做到上述各項的同時，還提供零排放發電選項。
1.1 2003-2008年：Roadster艱難誕生
特斯拉以高階小眾電動跑車切入汽車行業。汽車是典型的技術密集與資本密集型行業，也是初創企業存活機率最低的行業之一。無論生產製造工藝、供應鏈管理或是企業品牌，特斯拉初期都無法比擬有著幾十年甚至上百年積澱的傳統車企。況且在當時高達$1000/KWh的電池成本與產業鏈配套尚不成熟的客觀環境下，不論造一輛跑車還是經濟實用型轎車的成本都相當昂貴。特斯拉的思路非常清楚：既然第一款車註定虧錢，不如先針對高收入群體推出高階電動跑車，高舉高打，徹底顛覆人們對於電動車續航里程短、效能差的認知。
2006年7月特斯拉正式推出Roadster跑車，Roadster為特斯拉與英國蓮花汽車共同打造，起步售價9.8萬美元，該款超跑百公里加速度約3.7秒，最高續航達到約400公里，起步階段的推背感甚至超越法拉利等傳統跑車。作為第一款採用鋰電池技術的超跑，Roadster一經推出便受到諸多好萊塢明星和矽谷高管等社會名流青睞。
然而，受制於供應鏈和核心零部件技術瓶頸，Roadster生產成本失控、量產艱難。當時在CEO艾伯哈德的領導下，特斯拉團隊過於注重技術研發和效能提升，忽視了生產安排和產品管控，大大拖延了成品進度。2007年6月，距離Roadster正式投產只剩2個月時，特斯拉依然沒有完成核心零部件兩檔變速箱的研製。此外，由於供應鏈採購缺乏規模效應，最初50輛Roadster的研製成本從平均6.5萬美元上漲超過10萬美元，1000名預定使用者中有30多名因為交付延期而取消訂單。
創始人出走、高層動盪，馬斯克出任CEO力挽狂瀾。因為管理失誤和費用失控，2007年8月創始人艾伯哈德被罷免了CEO職務，最後由馬斯克親自擔任。為實現Roadster正常上市，特斯拉團隊決定優化一檔變速箱來替代研發全新的二檔變速箱，並開始削減不必要的開支。2008年2月，第一輛Roadster終於正式交付。
因為產品定位和受眾的侷限性，Roadster所帶來的經濟效益有限。從2008年2月上市到2012年停產，Roadster銷往30多個國家，全球銷量約2450輛。按照9.8萬美元售價計算，特斯拉也僅通過Roadster回籠現金流2.4億美元，對於第二代車型Model S的研發和生產來說杯水車薪。2008年年末，金融危機令特斯拉的財務狀況雪上加霜，特斯拉處於破產邊緣。
1.2 2009-2015年：絕處逢生，打造爆款
1.2.1 化解危機，成功上市
賓士和豐田的戰略投資使特斯拉獲得資金與品牌雙重背書。2009年1月底特律車展之後，戴姆勒向特斯拉訂購了4000顆電池組用於賓士A-Class車輛測試，並且以5000萬美元取得了特斯拉10%的股份，形成了合作伙伴關係。2010年5月特斯拉獲得豐田5000萬美元投資，取得3%股份。與兩家傳統車企巨頭的戰略合作不僅解決了特斯拉資金方面的燃眉之急，更讓特斯拉快速學習到生產、管理經驗和模式的know-how。此外，特斯拉還以4200萬美元低價收購原豐田與通用合資、年產能50萬輛的工廠NUMMI，為大規模量產打下基礎。
美國政府大力支援，特斯拉現金流危機暫緩併成功上市。2008年金融危機後，為促進經濟發展，美國國會出臺一系列政策幫扶各行各業，其中包括美國能源部的250億美元先進技術汽車製造貸款專案，通過補貼和低息貸款支援當地先進汽車技術和零部件研發。2009年6月，特斯拉成功獲得4.65億美元貸款。在加州零排放（ZEV）政策背景下，特斯拉車主還可以獲得最多7500美元聯邦稅務抵免（2019年降至3750美元）。2010年6月特斯拉成功於納斯達克上市，共募集資金2.26億美元，這也是繼1956年福特汽車上市以後第一家美國汽車企業成功上市。
1.2.2 四年磨一劍，Model S成為爆款
Model S定位中大型豪華轎車，是特斯拉第一款真正意義上的量產車型，於2012年6月正式交付，當時共推出三款，配備電池40kWh、60kWh、85kWh，售價5.74萬美元-8.74萬美元，對應百公里加速度最快達4.4秒，續航里程最高可達483公里。Model S首次引入了17寸中控觸控式螢幕，整合車輛資訊查詢、導航、音樂等多種功能，同時配備4GLTE無線網路使車主可以免費享受系統OTA空中升級服務,例如2014年推出的Autopilot自動輔助駕駛功能。2019年1月，Model S不再提供電池75kWh選項，目前僅剩100D與P100D兩款。
作為首款高階電動車，ModelS一經推出便大受好評。2012年年末，Model S預定量從推出時的520輛上升至15000輛。2013年Model S在美國中大型豪華轎車市場的市佔率超過賓士S系、寶馬7系等老牌豪車品牌，排名第一。2015年第四季度Model S銷量一度達到17192輛，目前全球銷量超過26萬輛。Model S曾榮獲著名汽車雜誌《Motor Trend》“2013年度車型”、時代雜誌“2012年25項最佳發明之一”、美國權威消費者測評《Consumer Reports》“2017年度10款車主最滿意車型之首”等榮譽。
務實、注重長遠規劃和成本管控，特斯拉盈利性和生產效率大幅上升。隨著Model S交付，特斯拉收入成倍增長，也於2013年第一季度扭虧為盈淨利潤1125萬美元，並且同年成為第一個還清能源部低息貸款的汽車製造公司。此外，為了ModelS生產和Model X專案推進，除了改造加州Fremont工廠外，2014年7月特斯拉與松下達成合作協議，在美國內達華州投資超50億美元建造超級工廠Gigafactory1，以應對未來5-10年生產計劃。
超級工廠Gigafactory1主要負責特斯拉所有動力系統，包括Model系列車型配套鋰電池、太陽能蓄電池Powerwall和Powerback，以滿足2020年50萬輛特斯拉汽車配套的35GWh動力電池年產能。松下負責生產製造，特斯拉負責電池組裝和進一步加工。目前，Gigafactory1每天生產約350萬個2170動力電池。
2015年第三季度，搭載鷹翼門豪華SUV Model X正式交付。相較Model S，Model X在效能上並沒有太多的創新，兩者的使用者定位與價格也相仿，均屬“Master Plan”第二階段計劃。Model X主要為滿足需求更大的豪華SUV市場，並豐富產品線。較ModelS銷量呈穩定趨勢，ModelX依舊保持增長，目前全球總銷量超12萬輛，在美國大中型豪華SUV市場佔有率與賓士GLE、寶馬X5等競品接近。
同時特斯拉進行了一系列行業垂直整合，除Gigafactory 1外，還在全球範圍大量修建超級快充Supercharger和目的地充電樁Destination Charger，並在全球範圍內增加門店展區和服務中心的數量。
1.3 2016年至今：走向大規模量產
中型轎車是規模最大最具價效比的細分市場。根據汽車軸距、車長、價格和功能，汽車市場可以分成微型、小型、緊湊型、中型、中大型和大型這六大細分市場。而汽車價格每下降5000美元，潛在買家數量便會翻倍的行業定律決定了中型市場在所有細分市場中的重要性。對於特斯拉而言，中型汽車不僅是第三階段發展目標的關鍵，更決定了特斯拉能否真正成為一家主流車企，戰略意義重大。
Model 3繼Model S後，成為特斯拉成功開拓市場的標誌性產品。Model 3於2016年3月公佈、2017年年底交付，標準版起步價3.5萬美元、續航里程354公里，極具價效比。隨著產能爬坡，Model 3在美國的銷量超越同型別的寶馬5系、賓士E級、奧迪A6等傳統豪華燃油車型，2019年全美銷量超過16萬輛，成為2019年美國中型豪華轎車市場冠軍。
Model 3的大獲成功，令特斯拉的營收更上臺階。2018年全年特斯拉收入達214.6億美元，淨利潤從2017年虧損19.6億美元縮窄至虧損9.8億美元；2019年前三季度收入達171.9億美元，淨利潤小幅降至9.7億美元。分專案來看，2018年全年汽車銷售收入達176.3億美元，佔整體營收的82.2%，是特斯拉的主要收入來源。分國家和地區來看，美國依然是特斯拉的主要市場，佔比近70%，中國大陸市場佔比達到8.4%。
國產Model 3以低價策略攪動內地新能源汽車市場。作為國際化的重要戰略之一，特斯拉高度重視內地新能源汽車市場，並於上海自建超級工廠，由於國內人工費用、固定資產費用較低，且上海市政府以貸款優惠政策吸引，特斯拉上海工廠的資本開支較美國工廠低65%。國產特斯拉將降價切入中高階市場，入門級Model 3價格低於30萬元，並於2019年底完成首批員工交付。此次調價由三方面組成，第一方面，1月3日特斯拉官方宣佈準續航升級版從35.58萬元下調至32.38萬元，降價幅度高達3.2萬元。第二方面，於2019年12月6月入選第11批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》，享受補貼24,750元/每輛。第三方面，於12月27日入選第29批《免徵車輛購置稅的新能源汽車車型目錄》，享受購置稅減免。三方面因素促成Model3入門價格從35.58萬元下降至29.9萬元，對比2019年4月進口版本，降價幅度高達38.8%。
Model3可能對中國中高階傳統汽車以及新能源汽車市場造成巨大沖擊。從傳統汽車市場來看，2019年1-11月中國傳統中高階汽車（28-42萬元區間）銷量為136.1萬輛，佔傳統汽車銷量5.9%，主要以奧迪A4L、賓士C系、別克GL8、寶馬3系等ABB車系為主。從新能源汽車市場來看，2019年1-11月銷量為104.3輛，其中純電動汽車銷量為83.2萬輛，主要以中低端車型為主，因此Model 3競爭目標主要為比亞迪唐、蔚來ES6等。目前，特斯拉上海工廠產能為15萬輛/年，預計2020年Model 3將佔中國新能源汽車市場12%以上份額。
為實現向可持續能源轉型，特斯拉加速從電力生產到能源儲存運輸的新能源產業鏈佈局，包括在全球主要市場建造工廠、儲能網路和充電網路。製造工廠方面，出於降低關稅影響以致降低生產成本來提高產品價格競爭力的考慮，同時也為長期市場戰略鋪墊，特斯拉在荷蘭建造Tilburg組裝工廠，為歐洲客戶組裝檢測Model S/X；在上海投建Gigafactory 3，為中國與亞洲客戶生產製造Model 3/Y。
儲能方面，利用太陽能發電覆蓋家庭儲能和大型光伏儲能系統。家庭儲能產品為Powerwall電池和太陽能屋頂Solar Roof，Solar Roof白天收集太陽能並轉化為電能儲存於Powerwall內，Powerwall可以在家庭有用電需求時再進行放電，形成“儲存-充放”的有機迴圈。大型儲能系統產品為Powerpack，主要針對商用和工業能源儲存利用。為更好深入儲能領域，除在Gigafactory 1生產Powerwall和Powerpack電池外，特斯拉於2016年11月以2.6億美元收購光伏公司SolarCity22%股權，並在紐約州水牛城建造Gigafactory 2生產太陽能皮膚。
充電網路方面，特斯拉的主要產品為超級快充SuperCharger、目的地充電Destination Charging和家庭充電。家庭充電即上述利用太陽能+儲能進行汽車充電，充滿耗時約10-14小時。超級快充針對公里沿線，第三代超級快充充電功率最高可達250kW，Model 3長續航版在峰值功率環境中，5分鐘所充電量可行駛約120公里，較第二代充電時間降低50%。目的地充電針對停車場、商場等地，充電速度與家庭充電相同。目前，特斯拉全球擁有超過12000個超級充電樁和21000個目的地充電樁。
2 特斯拉有堅固的護城河嗎？
作為第一性原理（FirstPrinciple）的忠實信徒，馬斯克傾向於迴歸事物的本質分析和解決問題，而非採用類比和改良的方式。他認為後者屬於線性思維，只能對技術或產品產生較小的升級和迭代，而只有從事物本質出發，才能產生顛覆性創新。這種思維方式在馬斯克的另一家初創企業SpaceX上取得巨大成功，在特斯拉身上也有著第一性原理的烙印。它使得特斯拉有時候能夠獨闢蹊徑，做出讓人驚歎的設計和產品，有時候過於激進卻適得其反，常常導致批評和爭議。
2.1 研發設計：業界最先進的三電技術
美國專利分析公司Relecura資料顯示，截止2018年，特斯拉共計專利/專利族408件。從歷年情況來看，2009年後，專利申請數量與授權數量開始激增，主要與Model S的研發準備有關，申請數量於2012年到達頂峰，授權數量於2013年到達頂峰。從申請國家來看，美國申請數量保持領先，近年來歐洲與中國申請數量急速增加，這與特斯拉全球化的市場戰略分不開。
與傳統車企相比，特斯拉在新能源汽車領域的專利數量並不算突出，例如豐田相關專利數超14000多件，約為特斯拉專利數量的50倍。從專利申請前十關鍵字來看，“電池”“熱量管理”“冷卻”等是特斯拉主攻目標。通過調動有限資源集中攻堅，特斯拉希望在三電系統領域與傳統車企形成差異化競爭。
2.1.1 電池系統
電池技術是特斯拉最引以為傲的優勢領域之一。從專利資料顯示，電池系統相關專利佔比超60%。特斯拉電池動力系統包括電池單體、電池管理系統（BMS）、熱量管理系統、冷卻管理等，其中電池單體佔電池動力系統成本70%以上。特斯拉前後應用過18650和2170兩款電池，目前最新款2170圓柱電池採用鎳鈷鋁NCA配備矽碳負極，單體電池容量在3~4.8Ah之間，單體能量密度可達300Wh/kg，效能較上一代18650提高約20%。
特斯拉使用的松下圓柱電芯在消費電子市場有成熟的應用歷史，擁有能量密度高、工藝成熟、生產自動化程度高等優點。然而面對要求更為嚴格的汽車行業，溫度敏感性高、成組管理難度大、易爆炸等則侷限了其廣泛使用。為此，特斯拉提出包括更優的兩極材料、模組結構、電池管理系統和熱管理四大主要解決辦法。
一、不斷尋找最優材料，降低成本、提升效能。電池單體化學物質成分和比例的不同將直接影響電池效能表現，三元材料中，鎳主要作用為提高材料整體能量密度，鈷主要作用為穩定材料層狀結構，提高整體迴圈效能。然而，過高的鎳含量會導致化學成分不穩定，過高的鈷含量會降低能量和容量，並且由於礦產稀缺性，鈷價一直居高不下。為此，特斯拉不斷攻克電池材料配比，試圖找到最優方案。橫向來看，當競爭對手2013年做磷酸鐵鋰電池與NCM111時，特斯拉已經開始在Model S上應用高能量密度NCA三元電池；當競爭對手2017年開始由低鎳材料過渡到NCM622/NCM811高鎳正極材料時，特斯拉已經探索更高能量密度的矽碳負極應用，特斯拉在電池技術的積累使其電池能量密度和整車續航里程能領先競爭對手數個身位。縱向來看，特斯拉一直堅持使用NCA作為電芯正極材料，並不斷提高鎳含量、降低鈷含量。對比最新Model 3與Roadster兩款汽車，特斯拉平均每款車鈷含量降低約60%。根據特斯拉2018年一季度報告，Model 3的電芯能量密度超過其他任何一款競品所使用的電芯，其鈷含量低於主流電芯製造廠即將量產的下一代NCM811電芯產品。
二、串並聯組合、分層管理模式優化模組結構，提高電池充放電能力。特斯拉電池採用特有的串並聯方式，按照“單體電池-brick-sheet-pack”順序進行分層管理。例如，特斯拉將Roadster電池系統的6831節電池分成不同的子單元（4個模組中2個為23Brick/module，另外2個為25Brick/module，即2*23*31+2*25*31）進行並聯和串聯，多組串聯和平板的設計，極大增加電池鋪設數量和使用效率，從而提高整車動力效能和續航里程。
三、高精度的電池管理系統保障電池安全、提高迴圈壽命。電池管理系統（Battery Management System, BMS）是特斯拉最核心的幾項技術之一。不同於鉛酸電池，鋰電池由於具有非線性的充放電曲線，造成不論是電芯或是電池包層面，監測、預估和管理的難度都大大增加。如果管理不當，個別電芯的過度充放電將引起永久性的電池損傷，造成整個電池系統電壓、溫度不穩定，嚴重的將導致熱失控事件。因此電池管理系統對電池容量、迴圈壽命和安全性均起著至關重要的作用。自從Model S開始，特斯拉就採用了NCA為正極材料的電芯，與業界更加主流的高鎳NCM材料相比，NCA雖然能量密度更高，但是迴圈壽命更短，穩定性也更差，因此對BMS提出了更高的要求。
特斯拉的BMS主要由主控模組和從控模組組成。其中主控模組相當於BMS系統的“大腦”，負責電壓電流控制、接觸器控制、對外部通訊等功能；從控模組連線了各路感測器，主要負責實時監測電池包裡的電壓、電流和溫度等各種引數，並上報主控模組。
特斯拉的BMS具有兩個特點。一、高精度。根據Sandy Munro和Jack Rickard等人對Model 3的拆解，Model 3的BMS可以將23-25個獨立電池組的電壓差控制在2-3mV，遠低於其他普通電動車的水平；二、高整合度。特斯拉BMS模組整合了高壓控制器、直流轉換器和多個感測器，由此可以減少內部通訊所需的高壓線束，最終減輕總重量並降低成本。
四、熱管理系統溫差設計合理，冷卻路線豐富流暢，均溫和能量管控能力突出。新能源汽車的熱管理系統主要包括整車、座艙、電池三方面，進行整車溫度控制、客艙空調加熱製冷、電池過熱散熱過冷加熱等。目前，主流熱管理包括自然冷卻、液冷和直冷三種方案，特斯拉採取50%水和50%乙二醇為冷卻液的液冷方案，由四通閥實現的電機和電池冷卻迴圈串並聯結構。由系統晶片演算法控制，當電池溫度超過設定目標值時，電池迴圈與電機迴圈相互獨立，採用並聯；電池溫度低於設定目標值時，電池迴圈與電機迴圈採取串聯，利用電機餘熱為電池和座艙加熱，多餘熱量將由進氣口的熱量交換器排放出去。此方案充分利用車內所有部件熱量，使熱量有效迴圈遊走，極大提高電池單體散熱性和電池單體間溫度一致性。因此，無論冬季還是夏季所對應的極端氣候，特斯拉車輛溫差控制保持在2℃內，體現強大的溫度管控能力。
此外，由於電池單體材料升級、體積增大，電芯容量和密度大幅提高，導致電池化學熱敏感性提升，可燃點從18650電池的約175℃降低為2170電池的約65-82℃，對電池冷卻系統提出更高要求。對比舊版Model S 85、新版Model S P100與Model 3可以發現，電池冷卻系統階段性升級，從早期的單條冷卻帶到如今的每層獨立冷卻帶，為新版2170電池提供更好的溫度管控，極大提高電池冷卻執行效率。
2.1.2 電機電控
目前，電動汽車行業主要採用交流感應電機、永磁同步電機和開關磁阻電機三種，乘用車主要採用前兩種。電機主要由定子和轉子兩個部件構成，定子固定不動產生磁場，轉子在磁場中受力轉動。從工作原理來看，感應電機的定子繞組形成的旋轉磁場，與轉子繞組感應磁場驅動轉子旋轉，定子轉子不同步；永磁電機定子產生電磁轉矩來推動轉子的磁場圍繞軸心線進行旋轉,定子與轉子的磁場同步。從原材料來看，兩者主要區別在於感應電機的轉子主要採用鋁或銅，成本較低；永磁電機的轉子主要採用永磁體，涉及到釹鐵硼等稀土材料，成本高昂。從效能來看，感應電機承受溫差範圍大、無退磁風險、高速區間效率好等；永磁電機輸出扭矩調整範圍大、同等條件下輸出功率高體積小等。總體來說，永磁電機效率更高，感應電機效能更強。
一、感應電機是特斯拉創立之初的“最優”選擇。上世紀90年代，通用汽車EV1系列首先將感應電機與逆變器結合應用於電動汽車，該系統可以將電池組輸出的直流電轉為電機所需的交流電。此後，T-zero跑車也使用了改進版本的感應電機。該技術被特斯拉創始人艾伯哈德和塔本寧接納吸收。在設計Roadster時，出於成本（全球稀土資本基本集中在東亞，尤其是中國和日本）、退磁風險、技藝成熟（當時製造環節合作商AC Propulsion即是感應電機領域技術領頭者）等綜合因素考慮，特斯拉選擇了感應電機作為驅動電機。
為提高傳統感應電機功率和運作效率，特斯拉採取一系列包括設計對應衝片、提高扭矩、冷卻系統等手段，其中，最為創新的是感應電機銅芯轉子專利技術（專利號US20130069476）。
銅較鋁帶來更高的電導效率。從各項金屬不同溫度下的電導率來看，在相同溫度下，銅的電導率遠高於鋁。如果將電機轉子結構原材料換成銅，電機工作效率將大大提高。
熔點高、大尺寸製造難度等制約銅芯電機發展。對比鋁（熔點660.3℃），銅（熔點1083.4℃）過高熔點增加製造難度，AC Propulsion與MIT的一項實驗表明，一旦電機體積過大，採用銅材料的電機成品極易造成氣泡過多、難以鑲嵌等問題。
鍍銀銅插片有別傳統電機轉子結構，在低焊接要求條件下完成低成本、高效能改造。傳統感應電機如果使用金屬銅，主要分為銅條插入轉子槽和兩端封環兩個步驟，鑄造過程由於高焊接標準，往往導致製造難度大、成本高。特斯拉使用鍍銀銅插片填滿銅條轉子槽間隙，再加固兩端，封上禁錮環片的方法，降低鑄造難度的同時提升電機執行效率，完成特斯拉特殊動力改造。
二、用演算法解決控制難題，Model3應用永磁開關磁阻電機。在成本、效能和效率的多重約束下，特斯拉大膽嘗試了永磁開關磁阻電機（Permanent Magnet Switched Reluctance Motor）。傳統開關磁阻電機通過在定子中加入電磁鐵和鋼鐵製成的轉子，僅產生磁吸引力進而帶動電機轉子運動，具有成本低、結構簡單、可靠性高、轉子熱損耗低等優點。然而傳統開關磁阻電機存在功率輸出時扭矩波動問題，需要非常精細的電流控制策略和演算法，這也造成其遲遲沒有得到大規模應用。
Model 3對傳統開關磁阻電機做了一定的改良：在定子加入少量稀土，並設計了控制演算法來平滑扭矩波動，最終提高了電機輸出功率。Model 3的永磁開關磁阻電機具有體積小、成本低（稀土使用量非常少，而且無需使用銅芯，降低鑄造成本）、功率高等優點。相比於Model S/X感應電機83%的能量轉化效率，Model3的能量轉化效率提升至89%，即89%的電能可以最終轉化為驅動力，這樣便進一步降低了電耗，提高了續航里程。
2.2 軟體與架構：汽車將成為移動的計算機
2.2.1 系統軟體
2018年美國知名雜誌《消費者報告》指出特斯拉Model 3存在剎車距離過長的問題，因此沒有對其進行推薦。放在傳統車企，解決類似問題的方案大概率是大規模的召回，或是通過4S店對零部件進行更換，無論哪一者都需要浪費車主漫長的等待時間。然而特斯拉的工程師通過OTA（Over-the-Air）的方式對系統進行了升級，在幾天之內便解決了這一問題。
這就是特斯拉與傳統車企最根本的不同——特斯拉可以像智慧手機一樣進行系統升級（OTA），傳統車企的OTA只侷限於車載資訊娛樂系統（infotainment system）中地圖等功能，卻無法像特斯拉一樣對車內溫度、剎車、充電等涉及車輛零部件的功能進行遠端控制或升級。背後更深層次的原因在於，兩者底層的電子電氣架構（Electrical/Electronic Architecture）完全不同。
隨著現代汽車的電子電氣功能越來越複雜，整車上的電子控制單元（Electronic Control Units, ECUs）也隨之增多。當前一輛普通汽車的ECU多達70-80個，程式碼約1億行，其複雜度已經遠遠超過Linux系統核心和Android。在傳統的汽車供應鏈中，OEM高度依賴博世、德爾福（現為安波福）等一級供應商提供的ECU。但不同的ECU來自不同的一級供應商，有著不同的嵌入式軟體和底層程式碼。這種分散式的架構在整車層面造成了相當大的冗餘，而且整車企業並沒有許可權去維護和更新ECU。在這種關係下，一級供應商的研發週期與2-3年的車型研發週期相匹配，傳統汽車的軟體更新幾乎與汽車生命週期同步，極大地影響了使用者體驗。
與傳統造車不同的是，特斯拉採取了集中式的電子電氣架構，即通過自主研發底層作業系統，並使用中央處理器對不同的域處理器和ECU進行統一管理。這種架構與智慧手機和PC非常相似。特斯拉Model3的電子電氣架構分為三部分——CCM（中央計算模組）、BCM LH（左車身控制模組）和BCM RH（右車身控制模組），其中CCM由IVI（資訊娛樂系統）、ADAS/Autopilot（輔助駕駛系統）和車內外通訊三部分組成，CCM上執行著X86 Linux系統。BCM LH和BCM RH則負責車身與便利系統、底盤與安全系統以及動力系統的功能。
這樣做的最大好處在於：
一、軟硬體解耦、算力集中化。可以真正地實現硬體標準化和軟體開發重複利用，既實現供應商可替代，也可以大大縮短軟體迭代週期，同時為日後第三方軟體開發掃清了障礙。車輛將成為移動的智慧終端，同時大量計算工作可以集中至車載中央處理器甚至雲端，減少了內部冗餘同時車聯網協同成為可能。
二、內部結構簡化、製造自動化。車載乙太網開始取代CAN匯流排結構，半導體整合使得特斯拉可以精簡內部線束結構。Model S內部線束長度長達3千米，Model 3只有1.5千米，未來Model Y上特斯拉的計劃是將線束長度控制在100米。Model 3的線束自動化組裝問題曾使得特斯拉一度陷入“產能地獄”，最終不得不切換為人工組裝。線束結構的精簡可以使特斯拉的生產效率進一步提高。
三、提升服務附加值。實現整車OTA功能後，特斯拉可以通過系統升級持續地改進車輛功能，軟體一定程度上實現了傳統4S店的功能，可以持續地為提供車輛交付後的運營和服務。傳統汽車產品交付就意味著損耗和折舊的開始，但軟體OTA賦予汽車更多生命力，帶來更好的使用者體驗。自2012年Model S上市以來，特斯拉軟體系統至今一共進行過9次大更新，平均幾個月一次小更新，已經累計新增和改進功能超過50項，包括自動輔助駕駛、電池預熱、自動泊車等功能。如果說三電系統領域特斯拉還只是與傳統車企在同一維度上競爭，那麼整車OTA屬於特斯拉對傳統車企甚至傳統汽車一級供應商的一次降維打擊。
傳統車企雖然開始智慧化轉型，但是未必能夠追上特斯拉的步伐。按照博世對EEA的定義，大眾等傳統車企仍處於從“Modular”（模組化）向“Integration”（整合化）的過渡階段，而特斯拉已經是一臺“Vehicle Computer”（車載中央計算機）了。在2018年年報媒體釋出會上，大眾CEO迪斯明確提出要打造vw.OS作業系統，並且逐漸把整車的70多個ECU整合到3-5個高效能處理器上。大眾成為傳統車企中第一個明確提出智慧化轉型的公司，但是與特斯拉相比，軟體並不是大眾的強項。若想轉型成功，大眾不僅需要培養大量相關的軟體開發人才，形成內生的軟體開發能力，更需要調整相應的組織人員架構。股東的支援、管理層的遠見、極強的執行力缺一不可。此外，現有一級供應商未來勢必在ECU軟硬體開發的主導權上與車企展開激烈博弈，車企轉型的難度是可想而知的。
2.2.2 應用軟體
Autopilot是特斯拉目前最重要的應用軟體。傳統車與智慧汽車最大區別在於駕駛系統，目前主流智慧化汽車基本配備L2級別輔助駕駛系統，尚無企業實現完全自動化駕駛系統。
汽車輔助駕駛系統由軟硬體組合構成，從結構框架來看，主要分為感知模組、地圖模組、駕駛行為決策模組。從流程來看，感知模組通過雷達、感測器、攝像頭等硬體，收集周圍環境探測到的物體資料，地圖模組提供定位和全域性路徑規劃，資料共同傳輸到駕駛行為模組，為駕駛方案提供資訊支援，最後決策模組控制車體轉向、加速等實施行為。
從技術路徑來看，目前主要分為兩大流派，一是以特斯拉為代表，以攝像頭為主導方案；另一是以谷歌、百度為代表，以鐳射雷達為主導方案。攝像頭是最接近人眼獲取環境習慣的感測器，有較穩定的影像處理能力，但在例如下雨、起霧等惡劣環境中解析度下降。鐳射雷達通過發射鐳射束來探測物體，具有抗干擾能力強、探測精準等優點。但多束精準度高的鐳射雷達成本和技術門檻遠遠高於攝像頭。
特斯拉Autopilot的主要成就在於率先實現大規模商用。
一、Autopilot輔助駕駛商用化效能突出。出險率可以一定程度判斷該車體和自動駕駛系統的安全程度。根據美國保險賠款條例，可以分為六項類，分別為Collision（車輛碰撞，由過錯方造成的對過錯方車輛賠理）、Property Damage（車輛碰撞，由過錯方造成的對對方車輛理賠）、Comprehensive（其他非碰撞事故）三項車險和Personal Injury（雙方各自賠付）、Medical Payment（車輛碰撞，由過錯方造成的對過錯方人身賠理）、Bodily Injury（車輛碰撞，由過錯方造成的對對方人身賠理）三項人險。
對比同等大型豪華轎車的出險率，從三項車體保護險來看，特斯拉與其他豪華轎車類似，表現較差，且資料遠遠高於其他同型別轎車，說明特斯拉單車平均碰撞率高於行業平均水平，這也暗示由於系統誤判或者駕駛員忽視容易造成更多碰撞。但從三項人體保護險來看，特斯拉Model S低於平均、基本處於優秀水平，說明Model S對自身車主和對方車主有良好的人身保護。
從車道保持情況來看，根據美國公路安全保險協會IIHS資料，在直徑1300-2000英尺（396-617米）不同的空曠道路測試環境下，對比寶馬5系、賓士E、Model 3/S和沃爾沃S90五輛同類別轎車，設定3種情況各6種測試的共18次測試條件，Autopilot8.1輔助駕駛系統在彎道和坡道的車輛保持能力最為突出，僅在坡道表現過一次壓線。
二、Autopilot擁有資料優勢。作為最早搭載自動輔助駕駛系統的電動車品牌，同時擁有全球規模最大的輔助駕駛車隊，截止2019年1月，特斯拉Autopilot行駛里程超過17.3億公里，遠超其他競爭對手，並且車隊規模保守估計以每年約40萬輛遞增（Model S/X 10萬輛/年+Model 3 30萬輛/年）。作為對比，根據加州車輛管理局《2018年自動駕駛脫離報告》的資料，鐳射雷達路線的領頭羊Waymo在2017年12月至2018年11月期間的路測車隊規模為110輛，路測里程數約200萬公里。
龐大的資料量使得特斯拉在高精度地圖、障礙物識別等方面的資料積累顯著領先於競爭對手。此外，與大多數自動駕駛初創公司大量採用模擬資料進行演算法學習不同，特斯拉車隊採集的全部為現實資料，資料質量更高，更加有利於演算法迭代更新。
三、特斯拉自研自動駕駛晶片來滿足完全無人駕駛算力需求。根據特斯拉4月23日自動駕駛日披露的資訊，歷時3年祕密研發，特斯拉已經完成車載AI晶片的設計生產（由三星代工），SOC算力超過了應用於AP2.0的英偉達Drive PX2，並已經實現裝車。從原理來看，無論哪條自動駕駛技術路徑，對海量資料的處理和學習能力都至關重要，因此，汽車AI的實現需要底層軟體到硬體的全方位變革。此前，自動駕駛晶片基本被英偉達和Mobileye（已被Intel收購）兩大巨頭壟斷，此次自研車載晶片是特斯拉近幾年來最重要的硬體創新，將使特斯拉成為唯一一傢俱有自動駕駛晶片研發設計能力的汽車製造商，進一步擴大在智慧化和無人駕駛領域的領先優勢。
然而值得一提的是，特斯拉和馬斯克在Autopilot駕駛系統的宣傳上一直存在過度承諾和誇大。大多消費者在沒有深度瞭解的背景下，或存在被“自動轉向、自動泊車”等字眼所欺騙現象，導致駕駛過程中放鬆對車輛控制，進而造成數件安全事故。此外，由於攝像頭主導的視覺方案對物體探測資料體量要求非常高，但Autopilot無法100%將現實生活存在的每樣實物都傳輸進資料庫，從而又導致部分因為系統誤判造成的交通事件。
2.3 生產製造：高度垂直一體化
特斯拉自行生產組裝眾多核心部件，包括電池包、BMS系統、充電介面和裝置、電機等。該模式的最大特徵為產業鏈高度垂直整合，在核心技術和零部件上不容易被供應商“卡脖子”。但掌握大量核心技術必然帶來前期的大量研發投入，因此必須通過打造精品和爆款，通過規模效應攤薄研發、開模等前期投入。
動力總成整合優化內部結構，有利縮減車型降低成本，形成價格競爭力。特斯拉一直保持包括電池包、BMS、冷卻系統、電機等動力總成高度整合的特點。例如，無論是感應電機還是永磁開關磁阻電機，基本結構都為變速箱、逆變器和電機三體合一的結構。對比來看，每次推出新款車型，特斯拉都儘可能在原基礎上整合升級。對比Model S/X，Model 3的車體減小約20%、價格降低約50%，為保證整車效能，特斯拉加入更多系統晶片來控制部件協調運作，並且將例如Model3的冷水機、電動閥、液冷罐等零部件整合為冷卻液儲閥罐，即Super Bottle，通過演算法調節內部線路串並聯結構，減少例如PTC加熱器等零部件。
2.4 銷售、品牌與服務：直營與全生命週期互動
銷售方面，有別傳統車企的多層經銷模式，特斯拉效法蘋果，選擇自建展示廳和體驗店，選址從2012年的加州、紐約、華盛頓等美國主要城市擴增為全球378個城市，銷售網路範圍不斷擴張。直營模式雖然有助於提高品牌形象、解決因為經銷環節而產生的價格不一、體驗感差等問題，但實際上直營店的運營成本並不低，而且直營模式並非特斯拉特有，不存在實際門檻，新造車勢力例如蔚來小鵬等，大多也採用該模式。
特斯拉具有非常高的品牌價值，這很大程度上得益於CEO馬斯克的個人魅力和獨特光環。馬斯克初期打造現實版鋼鐵俠形象，個人影響力高漲，“網紅效應”使得特斯拉自帶流量和媒體曝光度。例如在Model 3釋出會後利用社交網路上各路媒體及自媒體進行話題討論，首周預定量便超過30萬，傳播效果遠超傳統廣告渠道。根據全球品牌評估平臺BrandZ資料，特斯拉自2016年起位列全球汽車品牌前十，品牌價值也從2016年的44億美元漲至2018年的94億美元，甚至超過保時捷等老牌豪車品牌。
服務方面，由於特斯拉通過OTA進行軟體更新，可以極大地提升產品附加值，並且由於不少問題可以通過遠端“線上診斷”，能夠省去使用者維修時間，進而降低成本。此外，馬斯克作為“Twitter大V”，經常在社交網路上與使用者進行互動，在產品和軟體更新時聽取使用者意見，這種近距離溝通也贏得了不少使用者的好感，使得多數使用者對產品存在的部分瑕疵表示理解和支援。
3 特斯拉的下一個十年：挑戰與前景
3.1 挑戰
第一性原理是天使也是魔鬼。特斯拉習慣於在快速發展中解決問題，但隨著時間推移，某些問題卻越積越深，成為日後隱患：
一、產能問題。特斯拉的產能一直備受詬病，由於產能不足而導致的生產能力與產品預定量不匹配、交付延遲嚴重等。由於Model 3訂單與實際產量偏離程度最高，特斯拉2017年年底以來暴露的產能問題愈加嚴重。2017年第三季度Model 3實際產量僅260臺，遠低於1500臺預期，主要因為早期電池超級工廠Gigafactory 1還未正式量產，人工組裝電池包速度慢。電池量產問題得到解決後，Model3產能問題依然未得到解決，主要因為產線過於高度自動化。針對生產組裝的GA3產線自動化程度高達90%以上，生產一臺汽車匹配數百條機器裝置，產線過於密集，機器裝置過多導致作業時間衝突、效率和靈活性下降，激增的維護成本抵消掉自動化帶來的成本優勢。因此，特斯拉曾於2018年2月、4月停產維護GA3產線，降低自動化程度並加入更多人手，此外還開設帳篷產線GA4增加生產速度。2018年6月Model 3達到目標周產能5000輛，目前周產量約7000輛。即便如此，特斯拉按時完成交付任務依然艱難，按照2017年年底Model 3約45.5萬訂單、2018年實際交付14.7萬計算，不考慮新增訂單，剩餘訂單還需1年左右時間完成。
二、質量與做工問題。一方面，Model3車身質量可靠性存在瑕疵。從原材料來看，鋁和鋼使用率最高。對比兩者物理效能，大多情況中，同等質量下，鋁合金強度大於高強度鋼；同等體積下，高強度鋼強度大於鋁合金。為此，大多新能源車企紛紛轉戰鋁車身，便是為了降低整車重量。從化學效能來看，由於鋁合金的低熔點，對溫度的敏感性更高，因此傳統焊接等升溫手段並不適用，往往採用鉚接、膠聯等技術，增加製造成本。此外，由於鋁的特殊性，車體事故後難以用傳統手段維修，根據事故嚴重程度進行部分或整片替換，增加事後修復成本、降低使用者使用感。Model S/X便是高比例鋁車身代表。
為壓縮成本，Model 3車身選擇鋼鋁混合。根據Munro & Associates的拆解報告和車身模型結構圖可以發現，Model 3採用鋁合金、軟鋼、高強度鋼和超高強度鋼這4種材料。由於單電機Model 3為後置電機，為平衡重量，後車身大部分使用質量更輕的鋁合金。大部分的縱梁、底板等則採用超高強度鋼，增加車身堅固程度以提高安全性。然而，過多的不同型別材料增加連線難度，Model 3車身連線方式便高達5種，且並沒有簡化不必要配件，反而增加了整車製造成本。
另一方面，自Model S上市以來特斯拉的做工問題一直飽受詬病，這種情況可能體現在鑰匙扣字跡模糊、過多的塑料內飾、車門劣質等等。作為定位於豪華轎車的品牌，特斯拉在內飾和做工方面根本無法與同類的德系和日系車相提並論。這主要是由於一方面特斯拉缺少大規模量產經驗，對汽車製造工藝和供應鏈管理還缺少足夠的積累，另一方面特斯拉過於追求自動化生產，最終不得不採用“帳篷工廠”的方式進行返工，反而影響了質量。此外，由於缺乏傳統車企的國際化經驗，Model系列並沒有對不同市場進行座艙調整，往往導致適用於歐美體型的內座，卻對亞洲消費者來說過於空曠和不適。
三、安全問題。即便對產品經過多次升級、採取各種安全措施，特斯拉汽車事故頻率依然呈上升趨勢，2013年因頻發的汽車起火事件導致特斯拉股價跌幅最高達20%。根據已披露報導，從2013年至2019年3月特斯拉共發生36起汽車安全事故，47.2%為車輛碰撞導致，其中包括因為酒駕、操作不當、路障等而造成的碰撞。然而，不同於燃油車，58.8%車輛碰撞引發電池燃燒，且由於動力電池高燃燒時長，對駕駛員造成不同程度傷害。此外，事故傷亡程度深，36起事故中有9起事故造成人員死亡。
四、現金流問題。作為一家初創型高階製造企業，由於其重資產、重研發屬性，特斯拉在長達10-20年的時間內現金流基本為負。儘管通過Model S與Model 3等爆款車型佔據中高階新能源汽車市場，然而2010年第二季度至2018年第四季度期間，特斯拉企業自由現金流僅2個季度為正。為進軍歐洲和中國市場，2017年第二季度以來特斯拉企業自由現金流更加惡化，2018年第四季度企業自由現金流達到負13.8億美元。因此，2019年特斯拉將大幅度關閉門店和展示廳，並將銷售模式轉向線上，以削減成本開支。2019年Model 3的熱銷，一度令特斯拉現金流有所好轉，2019年第三季度現金流降低為負1.7億美元，但是隨著美國和中國工廠Model Y加速投運、歐洲工廠Model 3/Y提速，未來現金流依然是重要的考慮點。
五、高層震盪頻繁。特斯拉高層離職率呈增長趨勢，僅2018年全年，離職高管超過40人。除正常的人員調動和行政方面高管離職，特斯拉核心團隊的技術、財務、研發、法務管理人員均發生過離職，例如2016年5月離職的生產製造副總裁Greg Reichow與Josh Ensign、2017年4月離職的首席財務官JasonWheeler、2017年7月離職的電池技術總監Kurt Kelty、2018年9月離職的首席人事官Gabrielle Toledano等。即便高管離職跳槽在矽谷科創企業非常普遍，但是管理層頻繁變動仍不利於特斯拉穩健發展。
3.2 前景
回頭來看，2006年馬斯克在“Master Plan”中提出的十年計劃、四大任務已經基本完成。2016年馬斯克又提出了新的“Master Plan Part Deux”，包括四方面任務：
一、製造太陽能屋頂並整合儲能電池；
二、擴大特斯拉新能源汽車產品線至所有主要細分市場；
三、積極開發無人駕駛技術，通過大規模車隊實現快速迭代；
四、推出汽車共享分時租賃。
如果說2006-2016年屬於特斯拉的關鍵詞是“電動化”，那麼2016年開始特斯拉將更多地在智慧網聯、共享化、清潔能源生產和儲存上發力。隨著垂直整合程度的加深，特斯拉正不斷開拓業務邊界，但也面臨產能、產品安全與質量、現金流等方面的問題與爭議。特斯拉未來所面臨的競爭對手不僅僅是大眾、豐田等傳統OEM，更有谷歌、英偉達、Uber等高科技企業，還有石油巨頭、中國傳統與新造車勢力。全球新能源汽車市場格局仍存變數。
一、特斯拉將成為一家全球化車企。Model 3在美國市場已經成為現象級的產品，當務之急在於憑藉自建工廠和低價政策將成功複製到中國市場，快速搶佔市場，並著手推進Model Y以滿足SUV使用者的需求。此後特斯拉還將推出電動卡車Tesla Semi、電動皮卡Cybertruck。我們預測2030年全球電動汽車銷量將達到3500萬輛，特斯拉年銷量將達到300萬輛，海外市場營收佔比將超過50%。
二、未來特斯拉在電動化領域的領先優勢可能被逐步縮小，核心競爭力在於智慧化、無人駕駛技術、資料和品牌。從智慧手機發展史來看，外觀和供應鏈都極易被模仿借鑑，但蘋果的利潤卻超過所有競爭對手總和，核心在於自研A系列晶片、iOS系統，並打造應用生態和高階品牌。特斯拉通過自研自動駕駛晶片和人工智慧演算法，並配合數量最大的車隊不斷提供用於深度學習的真實路況資料，特斯拉將擁有比其他競爭對手更高的演算法迭代效率。未來一旦特斯拉的攝像頭路線被證明可行性，相對於鐳射雷達路線將體現出極大的成本優勢。
三、長期來看，汽車服務和能源服務將成為特斯拉新的增長點。特斯拉已經建立了全球範圍的直營店和充電網路，通過OTA不斷向使用者推送新的軟體與功能，特斯拉正持續構建線上+線下、汽車+能源的服務閉環。全自動駕駛成熟以後，特斯拉還將自建車隊提供計程車服務。
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