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歡迎收聽（看）《科技人的馬客廳雜談》，我是Ivan。特斯拉（Tesla）近來動作頻頻，先是在去年9月電池日發表一系列新的電池技術、又在年底關停「優化」旗艦車款Model S / Model X 產線、內部發出清庫存的指示、最近S/X更是在美國的展店中消失、上週末在官方社群平台發布4680電池的生產影片。雖然還是不能確定1/27的四季度財報是不是會宣布什麼令人興奮的消息，但4680電池絕對會是2021年特斯拉的主角。
關於4680電池，我之前一期Podcast有和大家分享細節，感興趣的朋友可以回去聽EP10. 新款特斯拉Model S/X即將發佈？全新設計、4680電池、續航840公里、更低價格…。簡單說，4680電池就是取代原先特斯拉18650及21700兩款電池的新產品，單體電池直徑增加為46mm、高度為80mm，並取消了極耳設計及電池模組設計，同時提升能量密度。這樣一來，將可最大化利用空間、降低電池管理的複雜度、減輕重量，最終達到續航和效率提升的目的。那為什麼說是「結構化」呢？因為在電池日的時候，特斯拉CEO馬斯克（Elon Musk）表示，新車將採用一種全新的「結構化電池包設計」，相比傳統電動車，在底盤給龐大的電池包騰出空間，並用結構件包覆，特斯拉這次直接把電池包作為車身結構的一部分，而這樣的創新可以說是再一次顛覆車身設計的概念，為汽車工業全面電動化時代開創先例。結構化電池的優點很多，除了性能的提升外，也能降低生產成本、提高生產效率，但同時缺點也比較明顯，最大的問題可能是維修。去掉模組後，電池作為結構件直接鑲嵌，就會導致維修、替換困難，尤其是在劇烈撞擊之後。至於強度、可靠性如何？有待實車下線後經由市場和時間來檢驗，不過，我相信特斯拉一定是經過縝密設計和思考後，才會推出這樣的產品。畢竟，如果維修端會遇到大麻煩的話，也就失去降低成本的意義了，就算是如日中天的特斯拉，如果有無法負擔的維修成本或者安全隱患的話，也很容易讓整個公司陷入危機。
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電動車的結構
在我們聊4680結構化電池包之前，必須先來討論一下，現在市場上的純電動車在平台架構的設計上有什麼樣的特徵。目前，市場上有一些車廠，直接把傳統內燃機的車改成純電動，簡單粗暴的改法俗稱「油改電」，就是把油箱拿掉、引擎拿掉，在保證安全性的前提下塞下馬達和電池包。這樣做不但沒辦法對空間進行太多優化，甚至會影響後車廂的容量。除了性能上有大幅度的妥協之外，電池包的大小通常也不足以滿足日常續航的需求，唯一的好處就是研發週期大幅縮短。這樣的例子就像Honda Clarity一樣，有燃油版、混動版還有純電版，而純電版只有142公里的EPA續航（不如買混動版）。Honda Clarity純電版是Honda在美國唯一銷售的純電動車，由於續航遠遠不夠，已經在2020年停產，也是個預期內的結果。Honda公司表示，未來幾年還會有非常有競爭力的電動車在美國上市…值得大家一起關注。
那電動車的平台架構有什麼特徵呢？電動車與燃油車在平台架構上，最主要的差異就是動力系統和電池系統，由於新增了體積很大的電池包，並以馬達和減速器取代了內燃機，所以在結構和空間設計上會有較大的變化。這些變化可以從電動車本身的特性來理解，首先電動車沒有燃油車的引擎噪音，所以對NVH的要求會更高。所謂的NVH說的就是Noise（噪音）、Vibration（震動）還有Harshness（柔和性），沒有做好的話就會聽到明顯的電子零部件工作的聲音、電流聲、風切聲、路噪等等…，所以在空調系統等電子裝置的佈局上，電動車就需要做更多的考慮。另一方面，由於新增電池包在底部，會導致乘客坐姿較高，無可避免的需要對內部空間的設計做出調整，也因為要保護電池包不受撞擊產生安全隱患，整體架構對強度的需求更高。由於電池包沈底，增加的重量也會對懸吊系統帶來一定的荷重壓力，對懸吊系統的結構強度要求也就更高。動力系統方面，電動車的馬達體積不大，因此在外觀設計上擁有更多的彈性空間，比如，能將軸距拉長，讓前後輪往車的兩端再延伸，這樣的好處是給電池包更多的空間或者緩衝；在一樣的車長條件下，能最大化內部的使用空間和優化駕駛及乘坐的視野。這點在捷報（Jaguar）發布的首款純電動車I-Pace上就比較明顯了。得益於靈活的佈局，I-Pace的車長其實比Model 3還要短，但他的軸距卻做得比Model S還要長，輪子都快貼到頭尾的邊上去了。好處就是內部更寬敞，卻不損失駕駛的靈活性。
除了特斯拉給自己車款設計的專屬平台外，主流車廠也已紛紛投入純電平台的開發，比如已經實現量產的保時捷（Porsche）+奧迪（Audi）、大眾（Volks Wagen）的模組化MEB平台、還有今年會再推新車的賓士（Mercedes Benz）的EVA平台等等…。專屬平台如果在兼容性上做得好，就能在各車型都共用的電動車零部件上面做更好集成、標準化，設計出能規模量產，且更輕、更經濟的零件。
4680結構化電池解決了什麼問題？
說了這麼多，那這個無極耳、無模組、單體容量及密度更高，而且與車身結構融為一體的4680結構化電池，到底解決了什麼現存問題？我認為除了前面聊到的優點，更重要的是，這個產品的出現能夠推進整個行業進行變革，真正跳脫傳統汽車工業的固有思維，從電動車的本質需求上來考慮，然後在技術上進行創新，我個人認為這才是4680電池包解決的最大、也最有意義的問題。在2020年9月的電池日發佈會上，特斯拉老闆馬斯克（Elon Musk）曾說，4680結構化電池的設計理念就像航太領域把「飛機機翼作為為油箱，而不是在機翼內建置油箱」的概念有異曲同工之妙。整個4680結構化電池包，將作為車身結構的一部分，連結前後的相關零組件，這樣的做法有別於過去在車身底盤結構件中去「放置」一個電池包。也就是說，這個電池包必須對車身的結構強度、撞擊緩衝吸收起到作用。如外媒Electrek所言，特斯拉這個作法在行業裡可以說是相當大膽，因為所有人都在想辦法去保護電池包，特斯拉則是為了減少零件、重量而將電池包變成車身結構件。
我們從Electrek釋出的照片來看，4680電池包是採蜂窩結構將單體電池聚合在一起，而冷卻系統則是在環繞著電池包之外。馬斯克認為4680結構化電池包是一種顛覆性的設計，除了減少零部件以降低成本、提高生產效率、提高空間利用率、減重之外，還能提升車身的剛性，對於前面提到的維修問題和隱患，馬斯克也表示會有保護機制和可修復的零部件來保護電池包。
搭載4680電池包的首款特斯拉車型，已經由馬斯克親自確認，會是在特斯拉新建的德國工廠下線的Model Y，而年底要交付的Model S Plaid也已經確認會採用4680電池包，也就是說，距離看到EPA標準1,000公里以上的特斯拉，已經不遠了，而4680及結構化電池包的新技術所帶來的成本優勢，很大概率會反映在新品的售價上。看來，電動車會在多個主要市場爆發，而基礎設施的建置及周邊產業也會得到加速！大家對於結構化電池都有什麼看法呢？歡迎追蹤節目官方Instagram《科技人的馬客廳雜誌》和我交流喔！
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