特斯拉電動(dòng)皮卡Cybertruck的新科技

2019年11月特斯拉發(fā)布了全新電動(dòng)皮卡Cybertruck，馬斯克給Cybertruck定的起售價(jià)是不到4萬(wàn)美元，電池續(xù)航能力高達(dá)800km，發(fā)布不久就收獲訂單50萬(wàn)臺(tái)，到2021年訂單累計(jì)100萬(wàn)臺(tái)，根據(jù)最近發(fā)布的數(shù)據(jù)截止到2023年中旬訂單快達(dá)200萬(wàn)臺(tái)。

在時(shí)隔整整4年后的2023年底，Cybertruck終于開始在北美交付了，其實(shí)4年的時(shí)間，傳統(tǒng)汽車主機(jī)廠應(yīng)該都快搞出一臺(tái)車了，中國(guó)新勢(shì)力估計(jì)都發(fā)了幾臺(tái)車了。而特斯拉Cybertruck交付的起步車型價(jià)格上漲了2萬(wàn)美金,但續(xù)航卻降低到了400km，要再背上一個(gè)Range Extender才能夠到700km的續(xù)航里程，與當(dāng)時(shí)目標(biāo)還差100多公里。另外作為皮卡其有效載荷也沒有那么多，牽引的重量也沒有承諾的那么多。

根據(jù)摩根士丹利的推測(cè)，到 2025 年，預(yù)測(cè) Cybertruck 占特斯拉收入的比例將低于 5%，利潤(rùn)接近于 0%。所以從商業(yè)上講Cybertruck短時(shí)間內(nèi)并未給特斯拉帶來(lái)特別大的轟動(dòng)，那么Cybertruck是不是一款失敗的產(chǎn)品呢？

但其實(shí)從汽車新技術(shù)來(lái)講，Cybertruck卻又一次開創(chuàng)了一些新的領(lǐng)域，例如48V電子電氣架構(gòu)，線控轉(zhuǎn)向，后輪轉(zhuǎn)向，不銹鋼車身等。所以本文將從技術(shù)角度去了解和分享Cybertruck的以下新技術(shù)：不銹鋼車身；48v電子電氣架構(gòu)；線控轉(zhuǎn)向（AWS前后輪轉(zhuǎn)向）；電動(dòng)，電氣化；其他

希望能帶來(lái)一些智能電動(dòng)汽車的前沿科技趨勢(shì)信息。

不銹鋼車身

特斯拉Cybertruck車身采用的不銹鋼車身，這些車身不銹鋼面板既充當(dāng)框架又充當(dāng)車身。不過(guò)不銹鋼做車身并不是特斯拉首家，1981年美國(guó)汽車界有家新勢(shì)力叫DMC，量產(chǎn)了采用304不銹鋼的DeLorean，可惜這家公司不到兩年就破產(chǎn)了，這款車也僅僅生產(chǎn)銷售了不到1萬(wàn)臺(tái)。

不過(guò)馬斯克表示Cybertruck采用的是“超硬 30X 冷軋不銹鋼”，和其在SpaceX火箭上的面板類似。這種不銹鋼面板厚度為 3 毫米，可防彈 9 毫米手槍。不用噴涂，它耐腐蝕、堅(jiān)固且價(jià)格實(shí)惠強(qiáng)。

有消息稱這種不銹鋼將來(lái)自美國(guó)的Steel Dynamics，也有消息來(lái)自于outokumpu，另外有消息特斯拉最近提交了稅收排除申請(qǐng)，要求從法國(guó)Aperam Genk進(jìn)口總計(jì)17萬(wàn)噸的不銹鋼冷軋卷，用于生產(chǎn)電動(dòng)汽車，有可能用于Cybertruck，不過(guò)按照美國(guó)對(duì)鋼鐵的應(yīng)用歷史，從美國(guó)海外購(gòu)買鋼鐵也算是對(duì)美國(guó)制造業(yè)的羞辱。

典型的汽車車身蒙皮板厚度僅為 0.65 毫米，為了抵抗屈曲，Cybertruck 的車身面板達(dá)到3毫米，是一般車輛的差不多5倍了，這樣重量也會(huì)是普通車輛重量的5倍。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，特斯拉車身面板既充當(dāng)框架又充當(dāng)車身。

當(dāng)然這3 毫米厚不但意味著車身質(zhì)量的巨大增加，也意味著制造它的沖壓設(shè)備必須大很多倍才能成功沖壓更厚的 3 毫米材料。傳統(tǒng)汽車的車身是使用運(yùn)行成本昂貴且需要大功率的機(jī)器沖壓而成。但是特斯拉用于制造 Cybertruck 的新型不銹鋼合金太硬，無(wú)法沖壓，所以特斯拉Cybertruck車身更多采用平面設(shè)計(jì)。

特斯拉采用制造方法是使用相對(duì)便宜的機(jī)械將板彎曲成型（在彎曲內(nèi)部形成深刻痕后），然后將一塊非常大的不銹鋼板用激光切割或水射流切割，最后將其焊接成型。

有消息表示特斯拉Cybertruck目前的鋼材沖壓設(shè)備是新投入使用的 Giga Press，它用于制造 Cybertruck 的底盤。新型 Giga Press 的重量為 9,000 噸，比 Model Y Giga Press 大 50%，能夠以極高的效率和精度生產(chǎn)復(fù)雜的零件。

據(jù)透露，特斯拉Cybertruck試驗(yàn)車車身的做法是，將不銹鋼板彎曲成 Cybertruck 平面形狀的過(guò)程是對(duì)不銹鋼板進(jìn)行刻劃并彎曲，就像折紙一樣，然后將其焊接成型。簡(jiǎn)單理解就是將一塊非常大的不銹鋼板用激光切割或水射流切割成平面圖案，然后拼接起來(lái)。

另外關(guān)于不銹鋼車身的產(chǎn)量，有外媒消息，激光切割和彎曲鋼板之所以“便宜”，是因?yàn)椴恍枰厥獾墓ぞ撸瑹o(wú)需前期投資。采用的方式類似于使用手動(dòng)加載、自動(dòng)夾緊裝置來(lái)固定面板，手動(dòng)將它們釘在一起，然后用 TIG 焊接結(jié)構(gòu)。但缺點(diǎn)是這種方法很慢！所以當(dāng)前Cybertruck無(wú)法上量估計(jì)特斯拉還沒有解決不銹鋼車身量產(chǎn)問(wèn)題。這也就是為什么馬斯克表示Cybertruck要到 2025 年才能達(dá)到每年 25 萬(wàn)輛的生產(chǎn)目標(biāo)。

那老馬如何解決30X冷軋不銹鋼車身批量生產(chǎn)？Jack猜應(yīng)該只有兩種方式：

新型大型沖壓設(shè)備，例如流體液壓成型，與金屬?zèng)_壓不同，液壓成形使用單個(gè)模具，并使用高壓液壓油施加壓力來(lái)使金屬成形。另外一個(gè)方式利用其Optimus機(jī)器人取代人工，采用其試制方式。

根據(jù)量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，很有可能是第一種，切割焊接的方式如之前拍攝到手工試制的Cybertruck，存在車身面板間隙或?qū)R問(wèn)題。

如果馬斯克采用或者革新了新型大型沖壓設(shè)備，那么特斯拉將繼續(xù)創(chuàng)新高端制造業(yè)。

當(dāng)然Cybertruck的不銹鋼車身，不需要噴涂，更能抵抗輕微損壞，同時(shí)也是一體式?jīng)_壓，從而實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)潔的制造復(fù)雜度，但是這種車身未來(lái)事故的修復(fù)任何凹痕或刮痕可能更具挑戰(zhàn)性。

48v電子電氣架構(gòu)

一般我們講電子電氣架構(gòu)，牽扯的方面主要是三個(gè)：

硬件架構(gòu)，主要是物理硬件以及之間的連接和電力供應(yīng)，也是48V電氣架構(gòu)屬于這個(gè)里面的power distribute電力分配。軟件架構(gòu)，SoC以及MCU等的系統(tǒng)軟件交互。通信架構(gòu)，信號(hào)傳輸以及通訊。

顯然特斯拉的48V電子電氣架構(gòu)，主要是指電子電氣中的電力分配采用48v電壓而不是傳統(tǒng)的12v電壓。

其實(shí)汽車最早的電器是大燈，大概是1900年出現(xiàn)，至于為什么是6v電壓無(wú)從考證，但大概率是跟隨大燈而來(lái)，到了1950年左右隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排量的變大，電啟動(dòng)需求更高功率的需求推動(dòng)采用12V 電力應(yīng)用。到 20 世紀(jì) 60 年代末，美國(guó)銷售的幾乎所有汽車都使用 12V 電氣設(shè)備——電動(dòng)車窗、車內(nèi)照明、點(diǎn)煙器、剎車燈、點(diǎn)火火花、電池等都圍繞這一通用電壓標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。零件變得更加標(biāo)準(zhǔn)化（而且更實(shí)惠、更可靠），最終 12V 成為車輛電氣的通用標(biāo)準(zhǔn)。

48V 車輛電源系統(tǒng)在汽車中應(yīng)用最早主要用于越野車輛和其他專業(yè)中需要較大功率的大型泵和執(zhí)行器例如增壓泵，絞盤，主動(dòng)懸架等。

而到了現(xiàn)在電氣化的來(lái)臨，特別是歐洲為首的混動(dòng)車型，由于對(duì)油耗的更加嚴(yán)格，使用電氣化來(lái)減少車輛某些工況例如起步時(shí)候內(nèi)燃機(jī)直接負(fù)載，或者電機(jī)助力來(lái)降低油耗。這是通過(guò)使用48V動(dòng)力轉(zhuǎn)向、空調(diào)和冷卻劑泵等其他原來(lái)需要直接借用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的高功率附件功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

48v的好處，降低電耗，實(shí)現(xiàn)更高的功率，以及減重。隨著人們對(duì)車輛要求越來(lái)越高，例如保證車輛動(dòng)態(tài)響應(yīng)更好的轉(zhuǎn)向，制動(dòng)，主動(dòng)懸架，保證更好舒適的空調(diào)，一般他們都是功率越大那么其響應(yīng)和延遲都小，這些都能夠增加車輛的感知性能。但如果他們的功率提高了，電壓不變，以及相同線束的情況下，能量損耗就越多，熱管理也麻煩；如果電壓不變，提升功率，那么只有降低電阻，降低電阻就會(huì)導(dǎo)致用材料的增加，從而增加重量，顯然都不劃算。

而使用 48V 系統(tǒng)，不但可以承載更高功率需求的電器，還可以節(jié)省電纜中的大量銅，因?yàn)楣β适?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%94%B5%E6%B5%81/">電流和電壓的乘積。如果電壓變?yōu)樗谋?，則電流可以變?yōu)樗姆种?，就可以輸送相同的功率。由于電纜中的功率損耗隨著電流強(qiáng)度的增加而增加，因此由于傳輸電阻損耗的功率會(huì)低得多。

所以有消息說(shuō)特斯拉48v電氣架構(gòu)減少80%的線束。

48V的電子電氣架構(gòu)，并非沒有挑戰(zhàn)。主要障礙之一在于需要對(duì)車輛的電氣系統(tǒng)進(jìn)行徹底的重新設(shè)計(jì)，這需要大量的研發(fā)投資，以及供應(yīng)鏈支持，因?yàn)楝F(xiàn)在電器大部分都是12v供應(yīng)鏈，所以特斯拉內(nèi)部要開發(fā)48v的照明、絞盤和空氣壓縮機(jī)。這也就是為什么特斯拉要把48v電氣架構(gòu)分享給ford等其他車廠，希望能夠拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈走向48v從而減低自己供應(yīng)鏈先鋒的負(fù)擔(dān)。

線控轉(zhuǎn)向（AWS前后輪轉(zhuǎn)向）

Cybertruck采用前后輪線控轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)后軸線控轉(zhuǎn)向與傳統(tǒng)的前輪轉(zhuǎn)向相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)有條件的四輪轉(zhuǎn)向，從而減少低速時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑并提高高速時(shí)的穩(wěn)定性。

特斯拉Cybertruck的前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用線控連接的兩個(gè)電機(jī)（執(zhí)行器）控制前輪的方向。駕駛員輸入的轉(zhuǎn)向信號(hào)被輸入控制器（計(jì)算機(jī)），控制器決定電機(jī)（執(zhí)行器）的動(dòng)作以及車輪應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的程度。他有以下三個(gè)亮點(diǎn)：

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有三重冗余，以提供更好的安全功能，如果兩個(gè)傳感器產(chǎn)生錯(cuò)誤，第三級(jí)傳感器可以識(shí)別正確的輸入。提供可變轉(zhuǎn)向比，方向盤最大旋轉(zhuǎn)角度可達(dá)170度。連接的傳感器具有以太網(wǎng)通信功能，使轉(zhuǎn)向快速、平穩(wěn)且穩(wěn)健。

相對(duì)于有轉(zhuǎn)向柱的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，線控轉(zhuǎn)向的優(yōu)勢(shì)有：

• 由于方向盤沒有機(jī)械連接到前軸，因此在發(fā)生正面碰撞時(shí)，線控轉(zhuǎn)向比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更安全。由于車軸上沒有柱（桿）連接，因此駕駛室內(nèi)有更多的空間可供使用，布置空間更加靈活。沒有轉(zhuǎn)向采用機(jī)械連接，減少振動(dòng)以及噪聲傳遞，從而增強(qiáng)了駕駛體驗(yàn)。減少了零部件更輕，減少?gòu)?fù)雜度。

后輪轉(zhuǎn)向，后輪轉(zhuǎn)向的主要目的是使后輪與前輪相反地轉(zhuǎn)動(dòng)，以獲得最大的機(jī)動(dòng)性，為駕駛員提供了更好的過(guò)彎體驗(yàn)。所以可以看到Cybertruck 尺寸更大，但仍具有 Model S 的轉(zhuǎn)彎半徑。特斯拉表示，后輪轉(zhuǎn)向賦予卡車“跑車的操控性，以及大多數(shù)運(yùn)動(dòng)型轎車的轉(zhuǎn)彎半徑”。目前，Cybertruck 后輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度為3 度，特斯拉表示軟件更新后可轉(zhuǎn)動(dòng)至 10 度。

Tesla 總的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有三個(gè)電機(jī)，前部轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩個(gè)冗余電機(jī)，后部一個(gè)電機(jī)，它們共同為車輪提供5 馬力（3.7 kW）的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。其實(shí)豐田，英菲尼迪早就采用過(guò)此類方案，另外供應(yīng)鏈中ZF，博世、耐世特、韓系萬(wàn)都、日系捷太格特（JTEKT）也都有類似產(chǎn)品，后輪的轉(zhuǎn)向角度大概都在10度左右。根據(jù)特斯拉一貫使用韓系mando萬(wàn)都的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這次的線控轉(zhuǎn)向很有可能也是來(lái)自于萬(wàn)都。

一般線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這意味著方向盤與車輪沒有物理連接。方向盤的運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)化為電脈沖，并由執(zhí)行器復(fù)制到下游。低延遲通信系統(tǒng)可確保車輪重復(fù)轉(zhuǎn)向命令，不會(huì)出現(xiàn)明顯的延遲。但是，線控轉(zhuǎn)向的手感反饋模擬確是最難的！當(dāng)需要人機(jī)共駕的時(shí)候，方向盤手感卻是提升駕駛信心的一個(gè)重要方向，所以在之前的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖然有各種好處，但是卻很難把轉(zhuǎn)向反饋?zhàn)龊谩?/p>

所以最近特斯拉發(fā)布其線控轉(zhuǎn)向?qū)＠彩怯休斎?，反饋，?zhí)行幾大部件。

總的來(lái)講，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供應(yīng)鏈還是比較完善，并不是特斯拉的特產(chǎn)，線控轉(zhuǎn)向目前的難點(diǎn)除了安全冗余，還有上文講到的人機(jī)交互以及調(diào)教畢竟還需要與人交互駕駛。

電動(dòng)化，電氣化部分

特斯拉電氣化部分主要亮點(diǎn)是4680電池，800v電氣化架構(gòu)，增程器，“Powershare”對(duì)外放電等。4680電池，800v架構(gòu)，這些不在這里寫了，我們之前文章《2023上海國(guó)際車展-動(dòng)力電池趨勢(shì)，46系列大圓柱國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈崛起》分享過(guò)，目前中國(guó)技術(shù)以及供應(yīng)鏈極其完善。

特斯拉cybertruck的增程器，目前沒有主要信息，根據(jù)相關(guān)信息大概是47kWh的4680電池包，售價(jià)可能是16,000 美元，有人推測(cè)這塊電池可能有300多公斤，顯然安裝和移動(dòng)都是問(wèn)題。

所以有人推測(cè)，特斯拉cybertruck的增程器可能永遠(yuǎn)不會(huì)出售，他只是為了實(shí)現(xiàn)馬斯克當(dāng)年吹800km續(xù)航的牛，同時(shí)為了保持整車價(jià)格在8萬(wàn)美金之下，確保車主拿到7500美元的稅收抵免。

當(dāng)然還有人推測(cè)，是不是未來(lái)采用氫能源電池，或者類似于中國(guó)國(guó)內(nèi)燃油增程器等等拓展的大型發(fā)電設(shè)備。

“Powershare”車輛對(duì)外放電功能，特斯拉宣稱Cybertruck 的輸出功率高達(dá) 11.5kW，超過(guò)了福特 F-150 Lightning 的 9.6kW 車載功率或 GMC Sierra Denali EV 的 10.2kW。

這個(gè)東西也是我們常說(shuō)的V2L或者V2G設(shè)備，在國(guó)內(nèi)很火，一般場(chǎng)景用于露營(yíng)和戶外活動(dòng)供電。Cybertruck上提供的“Powershare”功能被特斯拉宣稱使用場(chǎng)景類似，它將允許 Cybertruck 車主在停電期間為他們的露營(yíng)設(shè)備、電動(dòng)工具甚至整個(gè)房屋供電，只需將他們的電動(dòng)卡車用作移動(dòng)充電寶即可。該卡車的后車廂還設(shè)有一個(gè) 240 伏插座，可用于為其他電動(dòng)汽車充電。

目前國(guó)內(nèi)車型這一塊也比較完善，對(duì)外放電功能提供有2-15kw，他的主要技術(shù)就是車輛小三電里面的DC-DC。

其他

其他的例如所有 Cybertruck 均配有可調(diào)節(jié)空氣懸架，可動(dòng)態(tài)升高或降低，并提供超過(guò) 400mm的離地間隙。再加上 35 度接近角和 28 度離去角，特斯拉皮卡可能會(huì)成為一款強(qiáng)大的越野機(jī)器。自適應(yīng)空氣懸架系統(tǒng)，這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)內(nèi)也是日漸成熟，空氣懸架部分技術(shù)以及內(nèi)容可以點(diǎn)擊我們之前文章《懸架系統(tǒng)簡(jiǎn)介101以及自動(dòng)化，電氣化未來(lái)發(fā)展》查看。

250kw的超充能力在中國(guó)一眾350kw的超充電前面也是不足為提。

當(dāng)然，關(guān)于Cybertruck的智能駕駛以及座艙，提供前部的18.5英寸，第二排9.4英寸觸摸屏，計(jì)算單元以及傳感器來(lái)自于HW 4.0，了解HW4.0點(diǎn)擊之前文章《特斯拉Model 3 的Project Highland以及HW ?4.0》。

最后

汽車一直是高端制造的屬性，智能電動(dòng)汽車來(lái)臨，又給高端制造賦予了科技AI等屬性，例如Cybertruck不銹鋼車身應(yīng)用，加速高端制造業(yè)的升級(jí)應(yīng)用，形成高端制造下的產(chǎn)品平臺(tái)，而智能座艙以及駕駛又讓AI等科技能夠落地到這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行應(yīng)用，最后汽車產(chǎn)生的巨大的移動(dòng)應(yīng)用需求場(chǎng)景讓這個(gè)產(chǎn)業(yè)普及和巨大。

汽車產(chǎn)業(yè)在基建開始逐步完善放緩的情況下，是唯一一個(gè)能夠產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)體量的產(chǎn)業(yè)，所以變革下的汽車產(chǎn)業(yè)大有可為。

*未經(jīng)準(zhǔn)許嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載和摘錄-獲取參考資料方式：加入我們的知識(shí)星球Vehicle?可以下載公眾號(hào)海量參考資料包含以上參考資料。