中国车企凭借抄袭特斯拉专利取得成功?

前段时间,比亚迪正式达成了第 500 万辆新能源汽车下线的小目标。当然这一刻骄傲的不只是比亚迪,而是所有的中国汽车品牌。

骄傲的同时,中国汽车品牌的身上也一直笼罩着一个魔咒。

2014 年 6 月 12 日,马斯克发了条博客:《 我们所有的专利属于你 》,宣布开放特斯拉的所有专利。

在这之后每当有国内的新品牌问世、新技术发布,哪怕有再扎实的销量,我们总能听到一个声音 “ 全靠特斯拉开放专利 ” 。

那么,中国车企真的抄了特斯拉的专利?它们难道都是 “ 小偷 ”?

根据新加坡咨询公司 GreyB 的统计,特斯拉公司在全球拥有 3404 项专利。其中,仍然存续的专利为 2397 项,约占 70 % 。

但要注意,这些专利并不是全部开放。真正拿出来开放的只有 361 项专利。去掉重复与类似项,还剩下 222 项。这个数字相较超过 3000 项的特斯拉全球专利总量,着实不大。

在这真正有用的 222 项专利中,外观设计专利占到 9 项,技术发明专利占到 213 项。

外观专利肯定是没的抄,想想如果谁家拿着皮尺整出个跟特斯拉外形一模一样的车,就像当年的 “ 保时泰 ” 或是 “ 揽胜路风 ” ,先不谈滑不滑稽丢不丢人,这也远远超出了 “ 善意使用 ” 的范围,肯定是会被特斯拉告的。

至于技术发明专利,我们将它们分为电池、电机、电控、整车制造、人机交互、充电桩,共五大领域。

统计下来有电池 55 项,电机 9 项,电控 95 项,整车制造 43 项,人机交互 9 项,充电桩 2 项。

抄特斯拉的电池专利了吗?没有。

首先从时间脉络上,特斯拉与国内企业并不存在交叉节点。

1991 年索尼公司发明全球首款商业化锂电池—— 18650 圆柱电池。2008 年,特斯拉 Roadster 上市,搭载松下生产的近 7000 颗圆柱电池,当时大家普遍震惊于特斯拉居然将这种本用于笔记本电脑的电池用在汽车上,这人疯了。

而时间来到 2017 年,特斯拉与松下合作了 21700 圆柱电池并搭载于 Model3 中,采用 NCA + 少量掺硅负极方案,单体容量较 18650 电池提升约 50% 。

2020 年 9 月,特斯拉在电池日发布 46800 大圆柱电池,单体容量较 21700 电池提升 5 倍,但进程缓慢,几乎难产。

记住,特斯拉此时从研发到使用,全部都是大圆柱电池。

而国内这边, 2008 年,比亚迪全球首款量产的 PHEV F3DM 在中国上市,这辆车使用的是方形电池。2011 年,华晨宝马找到 ATL ,为纯电动汽车之诺寻找电池制造商,研究方壳电池。

2012 年,曾毓群与黄世霖决定再进一步,将动力电池团队从 ATL 逐渐独立出去,成就了今天的 CATL ,也就是名声如雷贯耳的 “ 宁王 ” 宁德时代,主要研究的还是方形电池。

所以相较于死磕圆柱电池的特斯拉,我们一直以方形电池为主要路线,比亚迪和宁德两家就占据动力电池供应市场的半壁江上,而 2022 年圆柱电池在国内装机占比仅为 3.4% 。

一个是圆形,一个是方形,中国企业是不是换了个形状其他照抄呢?

然而技术上,中国车企与特斯拉也走得完全是两条路。

一位资深动力电池行业工程师告诉我们,国内以方形电池主要路线,主要是出于能量密度以及电控稳定性的考虑。

一辆标准续航的特斯拉 Model 3 会用到 2976 节 2170 电芯,分成 96 组进行装车。这种电池架构需要对这 2170 节电池进行同时监测、控制,这就对 BMS 电池管理系统提出了更高的要求。

工程师认为,圆柱电池在成组后装车,各个圆柱体之间会留出较多的空隙,难以实现空间能量密度的最大化。电池排列结构也不易于电池散热片与电池的最大接触,热安全开发也有难度。

所以,国内大厂们不约而同搞起了单体容量大、外壳强度高、空间利用率好的方形电芯。

以比亚迪刀片电池为例,作为方形铝壳电池的一种特殊形态,它将宽度做到仅 13.5 毫米,通过与软包电池类似的叠片方式将正负极片、隔膜、电解液叠加在一起,充分利用了方形铝壳的内部空间。

这种加工方式对工艺提出了更高要求,但同时收获了更好的散热、更优秀的穿刺安全性,以及更高的能量密度。

宁德时代的麒麟电池沿用了传统的电极片卷绕工艺,搭配方形铝壳模组。改进点是用上了大电芯、大模组,以及更大的水冷面积,节省了大量零部件,还增强了电池安全性。

所以电池这块,别说硬抄专利,技术上的参考也微乎其微。

说完电池,我们再来聊开放专利列表里那占了一半以上的电机和电控专利。

首先是特斯拉的电机、电控先进在哪?我们能抄吗?

咱们先看 2014 年特斯拉开放的一些专利。

US 8441826 功率逆变器的快速开关专利。可以有效且低成本地解决电机上的电压过载问题。通过逻辑优化,更快速地对驱动电流进行采样,系统就有了更多的时间做出反应。

再比如US7741750B1 提高扭矩密度的感应电机专利。升级后的异步感应电机在加减速性能上已经可以接近成本更高的永磁同步电机,减少了对永磁同步电机的依赖,进一步削减了整车成本。类似的专利还有EP2388894A2 等等。

这些专利大多是在 2010 年之前申请,那时候的 Model S 还只是计划,特斯拉唯一卖的还是以 Lotus Evora 为基础的纯电动跑车特斯拉 Roadster ,在 2011 年停售之前,也只卖了 2250 台。所以这些专利算不上先进,更谈不上成熟。

而此时的全球电机市场里,专门生产电机的第三方供应商也有日本电产和方正电机。日本电产在 2010 年收购美国 Emerson Electric Co. 持有的 Motors & Controls 业务,成立日本电产汽车电机,开始入局电动汽车的电机市场。而在电机控制器领域,做电驱动系统起家的汇川科技也在 2010 年登上深圳 A 股市场。

在特斯拉开放专利的前后这几年,上面这几位在电机、电机控制器领域做的不比特斯拉差,中国车企想造车也完全可以选择中国这些本土供应商企业。

我们往后再数十年, 2010 - 2020 ,新能源行业飞快进步,中国新能源产业从零星骗补到领先全球,造车从简单的拼装变成多个系统的整合。

举个不恰当的例子,以前造电车只需要一个电机,一个底盘,一个车壳,一块电池,车子就捏出来。十年时间,我们不说智能座舱和智能驾驶,只是驱动车辆行走这一件事,就卷出了多合一的电驱动系统。

包含电机、电机控制器( 电控 )、减速器和逆变器在内的这套汽车电驱动系统,是真正困难,或者说有门槛的部分。

电机很简单,就是把电能转化为机械能,让车子跑起来。电机控制器呢,就是对电机的工作状态进行实时控制。减速器,就是齿轮组调节输出扭矩,保证电驱系统持续运行在高效区间。

而逆变器就是把动力电池输出的直流电转换为交流电,拿给电机去用。

如何让上面这四位组成的电驱动系统,做到小而精,降低成本、提高效率,才是特斯拉厉害的。

说白了,这些开放的专利,相较于实用性,马斯克控制成本的理念才是关键。

Model 3 、 Model Y 的问世以及上海工厂的成立,这三者有个共同的特点是低成本和高效。

汽车工程师 Sandy Munro 曾在 2020 年发过一篇名为《 Tesla ’ s Inverter Technology Versus Other BEVs 》的视频课程。

他在视频中比较了当时比较流行的 10 个品牌的电驱系统,捷豹 I-PACE 、特斯拉 Model 3 、奥迪 e-tron 、宝马 i3 、雪佛兰 Bolt 、雪佛兰 Volt 、日产聆风和丰田普锐斯。

其中最强的是特斯拉 Model 3 ,是 Model 3 电驱系统的性能有多强吗?并不是,而是它极致的性价比。

以电驱系统中的逆变器为例, Munro 强调,同样都是逆变器特斯拉仅有 4.81 公斤,而捷豹的逆变器 11.15 公斤,日产的 8.23 公斤。2018 年特斯拉 Model 3 逆变器的成本约为 810 美元,而 2020 年 Model Y 中使用的逆变器成本仅为 522 美元左右。

这是特斯拉作为一个造电动车的新兴公司,还能保持 25% 利润率的关键原因之一,而此时的日产、现代、捷豹、大众和奥迪都还处在能否盈利的边缘。

而特斯拉之所以能把利润率保持的这么好,其实中国供应链企业功不可没。均胜电子为特斯拉提供电驱电控系统,宁德时代提供动力电池,车身是旭升股份、底盘是拓普集团、内外饰是宁波华翔。

而且根据最新的消息,特斯拉为了开展自己的于墨西哥的新莱昂州工厂, “ 强迫 ” 中国供应商们去墨西哥建厂,如果这些供应商在 2025 年未能完成本地化生产,不仅难以获得特斯拉墨西哥工厂的新订单,还会失去原本出口特斯拉美国工厂的订单。

都这样了,中国车企完全可以找本土的供应商合作,何必去抄特斯拉的专利?

退一万步讲,如果真有车企想照抄袭特斯拉的电驱系统,那这家车企可能早已经被淘汰了。

因为能活下去主机厂,更倾向于采购扁线、定转子、电机控制模块,自己研发电机,打造属于自己平台的电驱动系统。

2021 年,比亚迪的 e3.0 平台上正式推出八合一电动力总成。将电机、电机控制器、变速器、 PDU 、 DC-DC 、 OBC 、 VCU 、 BMS 高度集成。

系统占用空间更小,重量更轻。整体性能较上一代功率密度提升 20% ,整机重量和体积分别降低 15% 、 20% ,系统综合效率达到 89% ,支持 400 V 中压和 800 V 高压。

我们再以 BMS 为例,即便是采购,供应商也更喜欢一张白纸的主机厂。

某外资头部半导体公司的技术人员告诉我们,电池管理系统 BMS 针对不同的车型、配备不一样的电池, BMS 的设计也肯定是完全不同的。

这是因为在设计和开发 BMS 时,工程师需要充分考虑众多变量,包括电池技术、车辆类型、性能需求和安全要求等方面的差异。

例如,不同车型搭载的电池组数量,不同电池组内装载的电芯数量、甚至是不同车体结构导致的散热布局区别,都会对 BMS 标定构成影响。针对现在流行的 800 V 高压平台,还需要增加更多的隔离部分、继电器,通信也需要使用传输能力更强的菊花链。

说白了,如果你主机厂东抄西抄一些东西,还想让供应商在你抄的东西上做开发,基本不可能。

说到这,我们可以下个结论。电池因为技术路线根本上的不同,所以压根不存在专利抄袭的可能性。而电机和电控方面,特斯拉如此依赖中国的供应商产业链也说明了一切问题。

这就好比是同样价格的 iPhone ,屏幕供应商不只有三星,还有 LG 甚至以后的京东方。苹果只会选择性价比最高的那家,而特斯拉也一样,上海超级工厂生产的特斯拉车型,基本实现全供应链的国产化。这些供应链的企业也会供给别家车企,特斯拉开放专利对于供应链的变化趋势影响几乎为零。

除了三电,网上争议最多的就要数辅助驾驶。总能听到这样那样的声音说国内主机厂的自动驾驶都是抄特斯拉。

虽然在特斯拉公开的 361 项专利中没有任何一项是涉及辅助驾驶的,但既然热度这么高,我们也顺便挖一挖。

这块要承认的是,特斯拉的 FSD 确实很强, AI day 上也能看出他们的技术领先,可以完全依靠 Tesla Vision 视觉算法来实现各种辅助驾驶功能。但其归根结底还是利用 Transformer 去全尺寸暴力搜刮每一个像素之间的关联,寻找到模型的规律,从而应用到 BVE 俯瞰视角里。

那咱们中国车企真的有抄吗?或者说,真的需要抄吗?

首先,辅助驾驶这块,最基本的那套东西是完全开源的,无论是 Transformer 还是 BEV 。大家现在都是基于同一套或者几套理论,例如视觉、规则模型又或是端到端来发展自家的辅助驾驶。除了用博世等第三方成熟供应商方案的车企,基本腰部以上的车企都是完全自研。

不论是小鹏的 XNGP 、理想的 NOA ,还是蔚来的 NAD 。相比特斯拉,国内车企会更偏爱使用先进的激光雷达与毫米波雷达,且与高精地图相结合。特斯拉则始终强调自身 FSD 的 “ 无图 ” 属性。我们虽然也强调无图,但是在强调安全冗余的国内,有哪个车企不装激光雷达?

大部分车企甚至还在做有图的 NOA ,更别提大疆车载的双目立体视觉技术做出来的 “ 灵犀智驾 ” ,又是另一个技术路线的玩家。还有年底即将放开全国高阶智驾的华为 ADS2.0 ,不说遥遥领先吧,国内这些头部也称得上与特斯拉齐头并进。

除此之外,特斯拉这 361 项专利中还有着各种奇奇怪怪的存在。

像是用来清洁充电枪触头的 “ 充电接口的清洁功能 ” 、用来点缀车门把手的 “ 车辆用照明装置 ” 、用来自动感应打开充电舱盖的 “ 带电磁闩锁组件的充电端口门 ” ,以及用来打开天窗玻璃的 “ 带双电机的天窗 ” 。我们对这些专利的评价就是:额。。。有总比没有好。

那我们从技术的角度说完,再从公司风险的角度看看特斯拉专利真的 “ 免费 ” 用吗?

虽然马斯克的博客说的冠冕堂皇,但特斯拉官网的措辞给公司留下了非常宽泛的操作空间,例如其对 “ 善意使用方 ” 做出了十分严格的界定:

“ 只要一方及其相关或附属公司没有:

- 主张、帮助他人主张或在以下任何主张中拥有经济利益: ( i ) 针对特斯拉的任何专利或其他知识产权,或 ( ii ) 针对第三方使用电动汽车或相关设备相关技术的任何专利权 ;

- 挑战、帮助他人挑战任何特斯拉专利,或在任何针对特斯拉专利挑战中拥有经济利益;

- 营销或销售任何山寨产品( 例如,通过模仿或抄袭 Tesla 产品的设计或外观而创建的产品,或者表明与 Tesla 存在关联或得到 Tesla 认可的产品 ),或向这样做的另一方提供任何物质帮助。”

我们还特意咨询了熟悉美国专利法的律师对特斯拉官网的这部分内容做出解读。律师表示: “ 要获取特斯拉的专利,不仅会丧失对特斯拉提出专利主张的能力,而且还会丧失针对任何使用这些专利来制造电动汽车的公司提出专利主张的能力。 ”

那么最极端情况就是,不管之后特斯拉怎么霸凌你,你都不能去跟特斯拉打官司。一旦跟特斯拉打官司,他就可以吊销你免费使用其专利的权力。更强势的是,特斯拉可以强制要求用了它专利的公司也要开放全部专利。

对于使用特斯拉专利的企业来讲,特斯拉很可能会用自己的 361 项开放专利去换其他车企的上万项专利,这种风险车企必须考虑。

假设有一天,库克也效仿马斯克,开放 iPhone 的部分专利,然后整套和特斯拉差不多的 “ 友善使用 ” 条款来要求别的手机厂商也开放专利。华强北这批小作坊肯定是乐开了花,连夜搬着小板凳排队申请授权,毕竟他们自己手上也没啥专利,光脚的不怕穿鞋的。

但像华为、小米、 OPPO 、 VIVO 这样的正经手机大厂可就要好好掂量掂量了,毕竟自己手上的专利也不少,很多方向上的技术还优于苹果。这时候还去做这样的不公平交易,就真的是得不偿失了。

文章写到这里,我们发现 “ 要不是当初特斯拉开放专利,中国新能源车企压根发展不起来 ” 这句话其实非常的可笑。

我们认为 2014 年的特斯拉选择高调开放专利,这件事噱头和口号的意义远大于实际意义,那时候的特斯拉以一己之力在和数百年的油车巨头们做对抗,他需要伙伴,他需要告诉所有人,特斯拉可以造电车,你们也可以。

这更像是作为行业的领军角色,在面对对强大敌人时,给后辈们留下的自己的 “ 波纹 ”。

接收到波纹的后辈们获得鼓舞,一起在汽车电动化事业上添砖加瓦,这是一个神话般美好的故事。

至于照抄专利?那也太小瞧我们中国车企了。