以下文章来源于欧洲汽车那些事儿 ，作者车叔
这篇比较长，主要是拆成两篇的话可能里面逻辑会断。之前本来一直没有打算写这一篇，因为以前就有很多讲解特斯拉热管理系统的文章了，而垂直整合这个话题又太大，很难真正理解并且讲明白。不过从很早之前就开始把这两个话题的笔记一点一点记录下来，后来发现拼拼凑凑基本上可以算成一篇，所以就花了点时间整理了一下。也要特别感谢英国马勒的敖总，聊过很多热泵的设计。
内容主要包括：
特斯拉热管理系统
1.1. 特斯拉热管理演变
1.2. 除了章鱼阀之外的一些细节
自研和垂直整合的思路
最后的一点其他讨论
建议有时间的话整篇连着读，能够通过热管理系统的案例理解特斯拉的垂直整合是具体怎么实现的。如果对热管理一点兴趣没有，只关注垂直整合的话，那就直接跳到第2部分吧。如果是热管理专家，那也跳过第1部分吧，respect 【抱拳】。
1. 特斯拉热管理系统
这篇就不具体细讲特斯拉热管理系统了，以前网上就有资料了。但是车叔会把特斯拉几款车型的热管理系统的特点和演变简单提一下。另外会简单聊一下特斯拉最新热管理系统，章鱼阀背后的其它细节，以前应该没多少资料聊过。
1.1. 特斯拉热管理演变
Model S上配备的是一个相对来说更标准和传统的热管理系统。虽然有个4通阀来改变冷却管路串并联来实现用电驱桥加热电池，或者冷却。另外加上几个旁通阀提供额外的自由度。但是车前端仍然是多个散热片，可以说是在标准热管理构架上做了一定调整。
图片来自Caner Ezeroglu
Model 3 在2017年上市时配备了包含名为Superbottle（中文超级水箱？）的系统。整体系统的原理和整体构架和Model S的上一代系统类似，但是这个Superbottle上把水泵、交换器、5通阀等等集成在了一体，简化了管路和连接件，减重和减空间。可以说是在Model S的构架上进行了集成的创新。比较有意思的是电机在软硬件上增加了新的功能，可以主动调整idiq降低电机效率并把热量传给电池。
图片来自Caner Ezeroglu
Model Y 在去年上市后，这个热管理系统的话题也比较火。空调制冷回路在车前端省去了散热器，而前端只有水路的一个散热器。下面用一个图示意一下就不多讲原理了，总之是通过9通阀（Octovalve，章鱼阀）和空调回路里的几个阀实现10几种不同的串并联和制热制冷模式。同时还增加了将车内热量通过与水路的热交换转移到电池包内，把电池包作为热能存储装置的功能，然后在需要的时候把热传出来加热驾驶舱。
图片来自Youtube频道Untangle Club
除了省去了空调系统的前端散热器以外，还省去了高压PTC。在一般低温环境下热泵制热，在极低温度情况下，通过以下方法制热。网上有资料推算虽然没有高压PTC，理论制热能量也达到7-8千瓦，与高压PTC相当。不过车叔估计其中的热抵消功能效率和电机降效制热的效果肯定会有损失，毕竟热传导的能力不会有专门的热交换器好，但是估计达到至少5千瓦以上应该是问题不大的。
空调系统里的驾驶舱冷凝器和蒸发箱同时工作，加热和制冷抵消的同时，压缩机的几千瓦能耗相当于给系统带来了热量，相当于把压缩机当做高压PTC，而在这个特殊工况下的COP可能还不如PTC。
采用低成本的低压PTC来弥补。
鼓风机电扇电机提供了类似上一代Model 3电机主动降低效率来制热的功能。
比上一代的Superbottle更进一步，这次整个空调系统，水路制冷系统，热交换器，章鱼阀等等都集成在了一起。这个热管理单元和12V电池挂在一个横梁上，相比很多其他车型，Munro提到过估计仅是热管理系统就能减重最少15-20公斤。车叔认为这个可能有点高估，因为还增加了小散热器和阀等等，但是最少10公斤减重是有的，还有可观的空间的节省。
图片来自Munro
去年在Model 3 上市3年后，这套系统也从Model Y移植到了Model 3。有网友实测在0度左右的环境温度下，升级后的高速续航能耗比本就很高效的Model 3老版降低了7%左右。这个结果也和网友对其他车型有无热泵对比的结果相似，系统重量和空间却比别的有热泵的车型还低。当然这只是一个测试，环境因素很多。
所以在短短的几年时间里，特斯拉热管理系统从Model S到 Model 3到Model Y一直在大跨步进化，并且反哺将老车型升级。不过，网上基本都没谈这套系统的局限。车叔认为这套系统在几个特定工况下的效率会有限制，因为空调系统必须经过水路和外界进行热交换。毕竟这套系统内的几个子系统相互十分依赖，在每个不同模式下的自由度受限。不过整体来看，这套系统得比失大很多。
再下一步进化的话，车叔能想到的也许除了每个零部件的sizing和选型进一步优化外，可以考虑的就是针对空调系统冷热抵消工况下的效率改善，以及增强控制来提升自由度和解耦。比如通过热传导效率等尽量把加热制冷抵消工况的制热效率弥补到和PTC接近。另外就是增强阀的控制，提供更高的灵活度来将两套系统解耦。不过这都只是猜想，要做大量仿真模拟和实际数据分析来找到短板根源再优化。
网上有一些在-30度左右的实测视频，问题不大，只是在很难测试的长时间静置的极端测试也许会有影响，不过这种工况还有手机APP预热功能来缓解，用软件功能来一定程度上弥补硬件。另外，低温静置一晚之后，玻璃上会有结冰，有些地区也有交规要求玻璃上有可见度之后才能把车开上路。所以车企会需要制定合理的用户使用Duty cycle来作为工程设计的目标，如果Duty cycle的定义就不准确，就是输在起跑了。
1.2. 除了章鱼阀之外的一些细节
比较有意思的是，特斯拉热管理系统里面的水泵电机控制，是集成在了车辆前端域控制器里，直接从低压供电经过mosfet转为三相后从域控制器输出给电机。而这个前域控制器就是包含了替代保险盒的智能12V管理系统的那个ECU，直接负责车辆的大部分12V power management。
这里要插一句，这一步集成的设计，应该会带来一定的减重，节省空间等作用。但是车叔认为，如果不考虑其他因素的话，对多数其他车企来说，单纯为了这部分改善而调整域控制器或者自己inhouse开发，代价未免太大。而特斯拉本来内部就有域控制器开发和电机控制的开发，这样往前再多迈一步的额外成本就小很多。所以特斯拉的模式不是照抄就行的。
特斯拉的前域控制器已经有4代了，而到现在为止并不长的时间内，并不多的车型和平台。特斯拉在持续更新方面，不仅仅是看得到的ota，还包括车里的硬件，比如最新的Model 3在一些硬件层面也已经和刚上市时有较大区别了。这对于常规3-4年左右facelift小改，5-8年左右换代的步伐来说，可以说特斯拉是一直在小跑。
3. 自研和垂直整合
前面用热管理系统举了个例子，其他不多说了，热管理系统只是特斯拉持续迭代的系统之一。以前，各车企对车型更新换代的方案基本收敛到上面提到的这个大小改模式。大家基本一致认为过于频繁的升级换代会导致投入的成本过高，最终企业无法盈利。但是特斯拉走了快速迭代的路线，仍然能够实现毛利率能达到25-30%，EBITDA净利润20%左右，这个数字对于传统制造业来说是非常难了。可以说，这就像是在一个数学方程里找到了另一个最优解，和以前大家收敛到的解并不是同一个。当然，其实这有可能是由于行业变化导致数学方程本身和以前有了区别，所以有了新的解，也有可能是Elon确实聪明，能够跳出原来的收敛找到新的解，或者也许是两个因素都有。不过等传统车企转过身来之后，是否还能维持这个利润率才是真的挑战。到底哪一个才是现在这个数学方程的全域内最优解，需要拭目以待。
用这个图来分析传统车企近几年的情况，也可以理解。站在自己的原本的山峰向周围望去，确实已经最高。但是无从知晓的却是，在远处也许还有一个另一座山。
这个情况出现有很多原因，但是我们放到今天聊的垂直整合话题里，尝试去理解这个新的解为什么会存在。试想如果特斯拉把Model 3上重要零部件设计都交给供应商，经过商业合同和各种正式文件约束的产品需求以及价格产量供货时间等关键规划，把自己局限在纸面上的话，应该很难达到这个迭代的速度。所以特斯拉在一些领域包揽了原本供应商的工作，是实现了1+1>2产生了附加价值，而不仅仅是把上下游公司的投资/营业额/利润做简单加法。
相信每一个团队的管理者都会考虑的问题就是团队的组织构架，尽量把需要频繁沟通的两者之间的沟通距离缩短，应该是几乎每个管理者都会照顾到的一个方面。像下面这个组织构架图里，两个团队间没有直接连线或者高效沟通渠道的话，所有重要问题都要层层上报解决，汇报到同一人所经过的路径越长，效率就越低。那么把同样的道理套用到车企和供应商的合作里，尤其是在核心领域并且对创新和速度有需求的领域，某种程度上就是特斯拉的思路了，重要问题横跨两个CEO来解决就是下面这个图的放大版了。
特斯拉热管理系统的思路就是把几乎所有零部件集成到一个单元里。整个公司的思路也是把包括充电网络（自己设计/生产/布局充电桩），制造设备（比如除了自己开发电芯之外，电芯的生产设备也自己搞），销售等都放到一个盘子里，尤其是涉及到企业核心竞争力的、整车成本占比高的、需要持续创新迭代的、技术路线相对清晰的、或者直接涉及客户体验的领域等等。
但是现在的核心领域太多了，而且不仅仅是研发和生产，还有销售网络，充换电设施，软件和生态，原材料和回收等等。可以说现在整个行业对于车企在投资方向上有更高的要求。很少有车企能够钱多到每个领域都重点把控亲力亲为，所以对于方向的选择以及资金使用效率就要求很高，各家都会有一条自己独特的路线进行扩张，合理使用现金流，来适应自己的产品定位。
插一句，从这个角度来看特斯拉的高市值，除了科技股本身的光环以及对今后发展的看好外，可能也代表了投资者花钱买的不只是一个车企，而是还包含了车企连带的一串Tier1 以及Tier 2。因此特斯拉的股价本身也不该和福特通用等传统车企直接对比。
而接下来的几年应该是一个非常有意思的时间段。前几年大家都正在起步，甚至有的没有起步，少量玩家争夺增量市场相对容易，给了车企时间和机会来构建版图，从众多核心领域中选择自己需要的棋子先放进场打响第一炮，可以说是各有特点，也各自都获得了特定客户群的信任支持。接下来几年，几十名新老玩家带着各路车马炮要开始混战，留给大家再去慢慢布局的时间不多了。
其实我们能看到的是，即使是特斯拉这样在相对早期就进行大量自研布局的车企，也仍然在继续扩大自己的版图进行更多的垂直整合。所以，对于每个车企来说，在某个时间点上的整合程度是一方面，另一方面是把时间轴拉长之后随着资金逐步充裕的再优化的过程。创业是一件非常辛苦的事，要能够在持续变化的市场环境中一直抗压前进才能存活，几乎没有任务达成后可以养老的时候。
其实Make or Buy 这个问题是很常见的，在各种商业教科书里都会有。肯定不是自研就一定正确。这个模式是需要大量投资的，也就带来很大的风险。早些年特斯拉险些挂掉，也一定程度是这个情况。但是，一旦成型，这个就成了商业壁垒了，门槛比较高。对于其他玩家来说，要想从0开始快速成型追赶的话，更需要额外的投资，可以说不走资本路线是通不了的。自研和垂直整合不是目的，而通过自研enable的高效快速迭代，从而实现保持技术优势才是目的之一。这其实也是为什么特斯拉不怕公开专利，很多公司搞出专利就守着专利赚钱，但是特斯拉能够做到的是就算公开专利让人抄，仍然自信在持续创新的条件下不被超越。
从整体来看，一定程度上，供应商存在的意义是给整个行业带来分摊成本和风险的可能性。开发一个技术或者产品，用在多个品牌的车型上，这样每个车企都划算。但是如果某个核心零部件或者系统只有一家车企在用，并且还持续在快速迭代升级，拿来inhouse做就是值得考虑的事了。
主要要看从各个系统到tier1/2/3这个链条里，能够在跨车企间相对通用的部件到底在哪一级，那么这条oem和供应商的分水岭可能就需要往哪里靠拢。但是长远看，也许当整个出行模型大规模改变加上拥有属性的改变后，车内一些系统的价值调整，再加上一些技术发展的收敛，很可能过些年又导致在一些领域的一轮从车企到供应商的研发回流。确实是三十年河东三十年河西。
这其实和去年发的汽车软件文章相关（可惜后续文章一直在草稿里没有完成）：
Autosar vs特斯拉vs苹果，展望汽车软件(一) - 行业对比
特斯拉这种自研和垂直整合的模式，需要能够掌握绝对的技术优势，持续创新保证永远在对手前面，这样第二阵营的对手不管是照抄还是结成联盟，都无法超越。在一段时间内持续创新并保持技术优势不容易，更难的是长期一直保持这个状态。最近这一段时间，整个行业大变，提供了技术创新的增长点。但是这不一定是永恒的，在行业趋于稳定和收敛的时候，增长点会更少，直到下一个轮回。
所以从这个角度看，试图回答前面的问题，特斯拉的这个数学解为什么存在？选择合适的行业变革时间点提供了创造和搭乘增长点的机会，垂直整合的思路和模式适合技术快速迭代的需求，足够的技术实力把垂直整合的高度集成产品实现，加上运气不差在快死的时候没死掉，还有资本的推动。
所以垂直整合这个路线并不会适合所有的车企。不是简单向上向下垂直就完了，还要能够做系统整合，更关键的是能够在技术上保持行业领先，还要合适的时间点和足够的资本。商业教程里最基础的一个讨论，关于是去做领先者还是快速跟随者，其实也和这个话题有一定相关性。
如果有一天特斯拉失去技术优势地位，或者比如苹果OS的性能上无法领先安卓，那么第二阵营联盟的成本优势又会回来碾压特斯拉。脑补一下，如果这个情况发生，特斯拉挂了，那第二梯队就要开始分崩离析了。滚滚长江东逝水。。。
4. 写在最后
对于特斯拉的车，网上的评论有很多，有捧有踩，车叔就不过多的评价了。车叔认同的是摆事实讲证据，不揣测。车叔之所以一直比较关注特斯拉，是因为好奇这样一个在巨大汽车产业里特立独行的企业，会持续给观众带来什么样的技术和思维创新，来开拓我们的思维。不管特斯拉最终结局怎样，起码给我们从业人员带来了很多新的思考。
而除了技术本身之外，特斯拉更让车叔关心的是商业模式的创新。商业模式不该一成不变，总是要适合当下的企业和产业状态，所以车叔也很关注这方面的演变过程，特斯拉和其他车企的这出汽车行业大戏会演成什么样，相信是现在这个时代汽车行业从业者非常幸运能够欣赏和参与到的，无论最后谁输谁赢，都不虚此行。
各位其实也能发现，这篇本来从特斯拉热管理聊起来，但是还是难免扯到了很多其他方面。这也是因为特斯拉车上各个系统和战略思路一致，高度跨域集成，各个领域都有密切的联系。把同样的工程人员技术实力放到其他汽车行业的公司，可以想到在比较典型的分山头的组织构架和文化下，也会很难发挥优势。当然，这个说起来容易，要把团队集成起来改善企业文化和思维，就比技术上的集成更加难以实现了。下面的这篇文章里也浅谈到了一些这方面：
V流程和敏捷二者如何选择？传统造车和互联网思维？
对车企组织构架的想法 （一）- 项目管理制
随着汽车技术路线的演变，这方面的挑战会越来越大，也有待企业管理者们寻找更优的解决方案。下面列出几个有意思的话题留给各位饭后聊吧，基本都是原本可以通过简单拆分而把整车开发任务分解，但是逐渐有由简至繁的趋势的领域：
Cell to Body将电驱动系统和车身系统集成
从分布式ECU到域控制器再到区域控制器
轮毂电机甚至滑板底盘将底盘系统和电驱动系统集成
车叔可以想象这里面对于团队协作，流程，企业文化，组织构架等方面都有很大挑战。
最后，我们有很多技术论坛和峰会给大家讨论技术问题的平台，但是也许我们还需要一些讨论管理的平台，尤其是应用在汽车领域的话题。好了，扯太远了，继续搬砖带娃吧。
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