Двигатель тесла принцип работы
Обновлено: 30.06.2024
В предыдущей моей заметке про мотор первой TESLA MODEL S ( Почему тесла такая мощная ) для многих стало неожиданностью использование в этом автомобиле асинхронного электродвигателя. Не буду скрывать, что когда сам узнал об этом был изумлен не меньше и долго копался по сети думая, что меня обманывают. Но нет, все правильно.
По преданию именно Никола Тесла придумал асинхронный мотор и поэтому компания Илона Маска использовала этот мотор. Или наоборот, использовала асинхронный мотор и поэтому назвала автомобиль в честь Николы Теслы. Вопрос курицы, яйца и религии.
Напомню, что в асинхронном моторе Теслы переменный ток подается на обмотки статора, которые индуцируют электромагнитную силу в медном роторе. Под воздействием переменного тока в статоре ротор начинает раскручиваться. Поэтому если не применять никаких дополнительных устройств а питать мотор прямо "из розетки" он всегда будет работать на одной частоте вращения.
В автомобиле нет переменного тока. Батареи выдают постоянный ток. Поэтому этот постоянный ток преобразуется в инверторе в переменный с переменной частой. Короче, с помощью хитрого электрического устройства можно заставить асинхронный мотор крутиться с разной частотой.
Но у асинхронного электродвигателя есть свои достоинства и недостатки. Во-первых он сильно греется, во вторых обладая отличной мощностью, он не очень эффективен на низких оборотах.
Казалось бы, что следующим шагом Теслы будет использование синхронного электродвигателя с магнитным ротором. Это пожалуй самое распространенное на сегодня решение в электротранспорте на батарейках. Но нет.
В недорогие (в России от 3,5 млн) Tesla Model 3 стали ставить моторы у которых ротор состоит из редкоземельных магнитов склеенных магнитную сборку Хальбаха, что позволяет добиваться большей производительности чем у конкурентов.
К сожалению, Тесла пока не делиться всеми секретами создания таких высокопроизводительных электродвигателей, и приходится наслаждаться только результатами реверс-инжиниринга.
Вот на фото ротор мотора Tesla Model 3
Для того что бы мотор крутился, инвертор берет постоянный ток из батареи и создает бегущую волну в статоре, за которой пытаясь ее догнать вращается и ротор.
Господа, возникло подозрение, что информация о том что в моторе Тесла Модел 3 нет магнитов неверная. Я изучу вопрос и вернусь с ответом
_____________________________________
Такой мотора обладает более высокой эффективностью в 97% против 93% асинхронника от Tesla Model S, но не может похвастаться столь же впечатляющими характеристиками. Самая "простая" Tesla Model 3 оснащается одним мотором с мощностью всего 193 кВт.
Зато она обладает лучшей эффективностью.
Этот же мотор теперь применяется и на всех двухмоторных Теслах. Такое использование позволяет комбинировать достоинства каждого вида электродвигателя. Так асинхронный мотор позволяет добиваться впечатляющей динамики разгона, а синхронный экономит электричество при равномерном движении, когда асинхронник находится в полусонном состоянии.
Содержание:
- Двигатель Tesla Model S.
- Чем асинхронный электромотор Тесла переигрывает ДВС?
- Аккумуляторы Тесла.
- Инвертор Тесла.
- Редуктор Tesla.
- Рекуперативное торможение Тесла.
- Автопилот Tesla.
- Краш-тесты Тесла.
- Достоинства электромобилей Тесла.
- Минусы электромобилей Тесла.
- Настоящее и будущее марки Tesla.
Двигатель Tesla Model S
Начнём с силового агрегата автомобиля, без сомнений представляющего интерес для поклонников современной, экологически частой техники, да и не только для них. Итак, перед нами асинхронный электромотор, разработанный великим сербским изобретателем Николой Теслой (Nikola Tesla). Далее, разберём его устройство и принцип работы.
В состав конструкции входит два основных элемента: статор и ротор
А как же функционирует это высокоэффективное устройство? Асинхронный электромотор — это 3-х фазный движок с вращающимся магнитным полем, образующимся в обмотках статора. Это самое поле заставляет вращаться ротор, а работает аппарат на переменном токе.
В асинхронном электродвигателе скорость вращения ротора, ниже скорости вращения магнитного поля. Частота вращения данного мотора имеет зависимость от частоты переменного тока, подаваемого на его обмотки. Чем она больше, тем с большей скоростью будет работать движок. Из этого следует, что манипулируя частотой, мы манипулируем вращением электродвигателя и естественно, скоростью самого средства передвижения. Всё управление Model S сводится к преобразованию постоянного тока в переменный 3-фазный и возможности менять его частоты. Эта трансформация делает все модели Тесла простыми и надёжными в эксплуатации.
Чем асинхронный электромотор Тесла переигрывает ДВС?
Рассмотрим приведённое ниже изображение, на котором представлен график зависимости тяги ДВС от его оборотов:
Не мудрено, что стыковать вал ДВС с колёсами напрямую — не самая лучшая идея. Тут уж никак не обойтись без трансмиссии и КПП.
Также не стоит забывать, что в ДВС, возвратно-поступательное движение поршней должно ещё преобразовываться во вращательное. Данный процесс является весьма трудоёмким, так как конструкторам нужно балансировать весь силовой агрегат, дабы максимально уменьшить вибрации при функционировании.
Помимо перечисленного, для запуска ДВС нам понадобится ещё и стартер, а для него, аккумуляторная батарея. Кроме того, мощность двигателя работающего на горючем весьма неравномерная, поэтому инженеры приспособили тяжёлый маховик. Нельзя сбрасывать со счетов и высокую себестоимость традиционных моторов работающих на бензине либо дизтопливе.
Негатива прибавляют выбросы вредных веществ в атмосферу, постоянно растущие цены на топливо, ограниченный ресурс работы из-за наличия большого количества трущихся деталей, не высокий КПД, шумность, большая масса, замена расходников.
А теперь посмотрим, что нам предлагает движок моделей Тесла:
Частота вращения может доходить до отметки 18 000 об/мин и как видно из приведённого выше графика, тяга практически равномерно распределилась по всему диапазону оборотов. Что это нам даёт? Очень даже существенные выигрыши: не нужна сложная трансмиссия и КПП.
Второе чем бьёт асинхронный агрегат — отношением массы к производимой мощности. У ДВС — это 0,8 кВт/кг, а у электромотора — 8,5 кВт/кг. Что тут и сказать: выигрыш более чем в десять раз не может не восхищать!
Аккумуляторы Тесла
Естественно, электрический двигатель должен брать откуда-то энергию, поэтому производитель организовал на своих моделях блок из Li-ion накопителей, выдающих постоянный ток.
В состав блока входят маленькие Li-ion батарейки:
Решётка частично удерживающая батарейки, одновременно является и радиатором, по которому двигается антифриз:
Кстати сказать, такой тип системы охлаждения является весьма эффективным, так как происходит равномерное и качественное охлаждение батареек, которые при таких благоприятных условиях прослужат дольше.
Батарейки собираются в небольшие модули:
В состав платформы входит несколько таких модулей:
Антифриз охлаждающий платформу с батареями подвергается охлаждению во фронтальной части авто, для чего приспособлен специальный радиатор:
Нельзя не заметить и низкое расположение весьма нелёгкой аккумуляторной платформы, что положительным образом влияет на управляемость электрокара и его стабильность на дороге:
Передовые технологии никогда не стоили дёшево, аккумуляторное оборудование от Теслы, естественно исключением из правил не является. При массе более 500 кг, платформа затянула на не малую сумму в 12 тыс. долларов, став самой дорогостоящей частью электромобиля Тесла.
Инвертор Тесла
Для чего нужно это приспособление? Как уже упоминалось ранее, аккумулятор выдаёт постоянный ток, а вот асинхронный мотор функционирует на переменном. Инвертор отвечает за преобразование прямого тока в переменный, однако это не единственная его функция. Он также контролирует частоту вращения электромотора и его мощность, а следовательно, скоростной режим электрической машины и её ускорение.
Редуктор Tesla
В преимущества электромобилей Тесла записано отсутствие КПП, но естественно остаётся вопрос — а как тогда, при такой конструктивной особенности, тяга передаётся на ведущие колёса? Всё просто, для этого манёвра конструкторы применили редуктор, который, в принципе, можно назвать односкоростной КП.
В разрезе устройство выглядит так:
Просто и соответственно надёжно и недорого! Ещё один интересный вопрос: как задействуется задний ход? А вот за этот процесс отвечает как раз таки не редуктор, а инвертор, меняющий две фазы на движке местами, после чего, электромотор просто начинает вращаться в противоположном направлении.
Рекуперативное торможение Тесла
Тут всё дело в присутствии системы рекуперативного торможения, несмотря на то, что транспортные средства на электрической тяге имеют в своём распоряжении такие же тормозные механизмы, как и автомобили оборудованные ДВС. Просто используются они не так часто, как на традиционных машинах. На Тесле, как только вы начинаете попускать педаль акселератора, авто начинает замедляться — это происходит за счёт включения в работу рекуперативной системы торможения. Асинхронный электродвижок просто перестраивается на режим генератора и начинает при этом вырабатывать электрическую энергию. В обычных машинах энергия торможения превращается в тепло, а в средствах передвижения оборудованных электродвигателем, она идёт на подзарядку аккумуляторной батареи, посредством преобразования кинетической энергии в электрическую. Говоря точнее, авто будет замедляться за счёт того, что в обмотках статора образовывается магнитное поле замедляющее ротор двигателя.
Если требуется полная остановка электрического транспортного средства, то в помощь водителю педаль тормоза, на которую следует воздействовать в самом конце замедления. Данное обстоятельство, даёт выигрыш: на моделях Тесла, тормозные колодки нужно менять гораздо реже, чем на средствах передвижения оснащённых ДВС.
Автопилот Tesla
А вот эта технология выводит модели известного элитного производителя электрических автомобилей совсем на другой уровень. Автопилот задействует систему обратной связи состоящей из восьми камер, охватывающих угол обзора в 360 градусов на расстоянии 250 м. Присутствуют двенадцать сенсоров, которые могут сослужить добрую службу при возникновении опасных ситуаций, а кроме того, помогают в процессе парковки. Имеется и функция Summon, помогающая перемещать электрокар, к примеру, из гаража, также его можно вывести из места парковки воспользовавшись мобильным приложением. Система автопилотирования может управлять машиной в полностью автономном режиме, к тому же в её обязанности входит предупреждение водителя об небезопасных обстоятельствах на дороге.
Краш-тесты Тесла
Здесь у Tesla всё в порядке: результаты испытаний показали твёрдую пятёрку, так что, владельцы таких машин могут чувствовать себя за рулём практически в полной безопасности.
Достоинства электромобилей Тесла
1. Заправка электроэнергией более выгодна, чем заправка горючим
Причём выгода весьма существенная и для полного понимания этого обстоятельства, мы проведём некоторые не сложные расчёты.
Возьмём за пример самые мощные аккумуляторы, которые можно встретить на электромашинах Тесла — 100 кВт⋅ч. Такой девайс будет обеспечивать запас хода приблизительно около 500 километров. В Москве стоимость 1 кВт⋅ч составляет около 6 руб. Для заправки нашей 100-киловаттной Теслы понадобится всего 600 руб.: 100x6=600. Делим сумму 600 руб. на пробег 500 км и получаем стоимость 1,2 руб. за 1 км пробега.
А как обстоят дела с бензином? Здесь мы возьмём за пример автомобиль массового производства — Lada Granta, потребляющий 7 л горючего на 100 км пути. При приблизительной стоимости бензина в Москве 43 рубля за литр, на сто километров дороги придётся потратить около трёх сотен рублей: 300/100=3 руб. на 1 км. В общем-то, практически такое же соотношение можно наблюдать по всему земному шару.
Все эти расчёты говорят о том, что заправка транспортного средства электрической энергией обойдётся почти в три раза дешевле, чем если расходовать бензин.
2. Экологическая чистота
Электрокары превосходят машины оборудованные ДВС не только технически, они ещё и окружающую среду не загрязняют. Для человека атмосфера вздобренная вредными выбросами не проходит бесследно: дают о себе знать самые различные заболевания, которые больше всего угрожают гражданам проживающим в мегаполисах. Электромобили в этом плане не наносят никакого вреда — у них просто нет выхлопа. В некоторых странах, в борьбе за чистоту экологии, правительство освобождает владельцев электрических автомобилей от уплаты транспортного налога.
3. Бесшумность
Прислушайтесь к электрокарам Тесла во время их движения — что вы реально слышите? Только шуршание колёс и не более того, ведь электродвигатель находящийся на борту машины практически не издаёт никакого шумового сопровождения.
4. Чувствительность педали акселератора
Падаль газа в моделях Tesla отличается отзывчивостью, поэтому у обладателей подобной техники не должно возникнуть проблем ни при ускорении, ни при замедлении (когда педаль газа отпускается, в игру вступает замедляющая ход система рекуперации). Самые выдающиеся результаты по динамике демонстрирует Tesla Roadster, который набирает первую сотню за просто невероятные 1,9 сек.
5. Автопилот
Безусловно — это очень хороший помощник в некоторых ситуациях и признак того, что американский производитель находится на высочайшем уровне технического развития.
6. Отсутствие коробки передач
Она здесь просто не нужна, так как тяга на всех оборотах имеет практически одинаковый показатель.
7. Низкая себестоимость обслуживания
Двигатель внутреннего сгорания с электромоторами и сравнивать нечего: у последних нет большого количества трущихся, а значит изнашивающихся со временем деталей, да и масло с фильтрами тоже менять не нужно. К этому выгодному списку стоит добавить и отсутствие коробки передач, которая также нуждается в обслуживании. Не трудно подсчитать, какая именно разновидность транспортных средств обходится дешевле по ходу эксплуатации.
8. Программное обеспечение
Минусы электромобилей Тесла
1. Продолжительное время подзарядки
2. Высокая цена
В принципе, удивительного здесь ничего нет — высокие технологии всегда стоили не мало. Самая скромная комплектация, в США затянет на ценник от 43 тыс. долларов, это 2,8 млн. руб. Речь идёт о новой машине, но в любом случае, даже для электромобиля такая себестоимость для многих не приемлема.
Настоящее и будущее марки Tesla
Что светит Тесле в будущем? Вот это действительно интересный вопрос! Конечно, никто не сомневается, что электрокары впоследствии практически полностью вытеснят транспорт загрязняющий окружающую среду и поглощающий остатки нефтяных запасов. Но не стоит также забывать, что миром правят деньги и погоня за прибылью, может привести к каким угодно последствиям для любого производителя. По этой самой причине, мы будем рассматривать Теслу с точки зрения инвесторов, которые готовы либо не готовы вкладывать свои средства в эту популярную среди любителей электромобилей марку.
Ниже приведён график стоимости акций фирмы, по состоянию на июнь 2019-го года:
Видно, что начиная с 2013-го года акции начали подниматься в цене. Приблизительно в этот период производитель начал поставлять первые партии своих электрокаров. Пронырливые инвесторы сразу учуяли выгоду и естественно вложились по полной. В итоге, акции за пару лет поднялись почти в шесть с лишним раз: с 30 долларов, до 200 долларов за штуку.
Но всё ли так безоблачно у Теслы? Смотрим финансовый отчёт по годам:
Вот так незадача! Оказывается популярный американский разработчик электрических машин терпит убытки, проще говоря, их специалисты работают себе в убыток.
Как сейчас обстоят дела с творением Илона Маска? Смотрим отчёты по кварталам:
Заключение
Ну что же, с технической стороны дела, к электрокарам производства Tesla, не придерёшься, а вот что касается финансового положения, то невозможно дать однозначный ответ. Бесспорно, Илон Маск заслужил у людей доверие и вроде бы его автомобили на электрической тяге пользуются стабильным спросом. Но, глядя на приведённые графики, хочется сказать — имеем то, что имеем! Будем надеяться, что это временные спады, которые могут постигнуть любого автопроизводителя и в дальнейшем у компании дела будут идти хорошо, ведь лидером всегда быть не легко, поэтому недочёты случаются у многих.
Как это сделано, как это работает, как это устроено
Самое познавательное сообщество Живого Журнала
С тех пор, как я увидел год назад передачу посвященную этой машине, можно сказать, что она стала моей мечтой. Подумайте только - электромобиль который не нужно кормить дорожающим каждый день бензином или дизелем, который не загрязняет окружающую среду, и который признан самым надежным и экологичным автомобилем в мире!
Сегодня специально для сообщества kak_eto_sdelano небольшой рассказ об электромобиле Tesla Model S.
Когда я узнал, что один из экземпляров легендарного электромобиля появился в Москве, я решил познакомиться с его владельцем и увидеть машину воочию, однако она оказалась очень востребованной среди фанатов электромобилей и экологических движений, потому я нашел ее на мероприятии посвященном защите окружающей среды.
Немного расскажу о машине: Tesla Model S — пятидверный электромобиль производства американской компании Tesla Motors. Прототип был впервые показан на Франкфуртском автосалоне в 2009 году. Поставки автомобиля в США начались в июне 2012 года. Компания называет свой автомобиль с таким типом кузова "фастбэк", который нам известен как "хэтчбэк".
По итогам первого квартала 2013 года в США было продано 4750 экземпляров Tesla Model S. Таким образом, модель стала самым продаваемым люксовым седаном, опередив, в частности, Mercedes-Benz S-класса и BMW 7-й серии. Прорыв произошел и в Европе. В Норвегии за первые две недели сентября 2013 Tesla Model S - самый продаваемый автомобиль (322 шт), обошедший Volkswagen Golf (256шт).
Под капотом нет всего того, что мы привыкли видеть в машине с двигателем внутреннего сгорания. Здесь вместо него багажник.
Сзади то же самое. Багажник довольно объемный, при желании здесь можно установить детские кресла, обращенные лицом к стеклу.
Согласно US Environmental Protection Agency (EPA) заряда литий-ионного аккумулятора емкостью 85 кВт⋅ч хватает на 426 км, что позволяет Model S преодолевать наибольшую дистанцию из доступных на рынке электромобилей. Изначально в планах Tesla было начать в 2013 году производство автомобилей с аккумуляторами емкостью 60 кВт⋅ч (335 км) и 40 кВт⋅ч (260 км), однако из-за малого спроса от модели на 40 кВт⋅ч решено было отказаться. Базовая модель S использует жидкостное охлаждение двигателя переменного тока, который производит 362 лошадиных силы.
В основе аккумулятора автомобиля (их 16 блоков) находится около 7 тысяч пальчиковых батареек уложенных с особым распределением положительных и отрицательных контактов, который хранится в секрете.
Два нижних фото взято у sevruk
Заглянем внутрь машины. Вместо привычных приборов на панели, здесь жк монитор, на котором все нужные функциональные кнопки и информация о рабочем состоянии автомобиля.
В данный момент автомобиль стоит на зарядке и вместо спидометра отражается информация о том, насколько заряжен электромобиль, и на сколько километров хватит его хода. Вместо тахометра на дисплее показываются данные амперметра.
Сзади довольно просторно.
Окна на двери без рамок.
На поворотнике - символ компании Tesla Motors, лаконичный и красивый.
Напоследок расскажу о том, как заряжается батарея электромобиля словами его владельца the-bpah
Как заряжать теслу? Простой ответ - легко и просто.
Простая математика и базовый курс электротехники, 8й класс средней школы.
Помним что мощность выражается в киловаттах и равна силе тока в амперах, помноженной на напряжение в вольтах.
А емкость батарейки теслы равна либо 60 КВт-ч, либо 85 КВт-ч, в зависимости от модификации.
И еще помним что штатное зарядное устройство работает в диапазоне 100-240V 50-60Hz. Проблем с российскими электросетями нет никаких.
Главное три фазы не подать :) но абстрактный имярек без бойца-электрика с этой задачей не справится, а неумные бойцы-электрики в природе встречаются крайне редко, естественный отбор все дела.
Итак поехали. Куча опций.
Вариант 1. Всегда и везде.
Штатный блок питания, обычная розетка 220В.
12 ампер, 220 вольт = примерно 2.5КВт.
Полная зарядка батареи - полтора суток (указано для большой батарейки 85, для маленькой указанное время делим на полтора).
Важно иметь работающую "землю" на розетке, без этого не работает.
Техническая сложность - все разъемы зарядного устройства идут по заокеанским стандартам.
Решение - либо переходник с американской розетки на российскую (китайские переходники для айфонов не годятся, они хлипкие ппц, пускать по ним 12А вдолгую просто страшно), либо банальная скрутка. Цепляем к американским разъемам на скрутку отрезанный от полотенцесушителя или микроволновки кабель с вилкой. Работает.
Вариант 2. Дешево и сердито.
Второй разъем зарядного устройства. Стандарт NEMA 14-50, американская силовая розетка.
Берем американскую розетку стандарта NEMA 14-50 (важно озаботиться купить заранее, лучше сразу десяток про запас), зовем бойца-электрика. Просим или требуем выдать 50 ампер на одной фазе.
В зависимости от степени мотивации и мотивации бойца-электрика и возможно бойца-энергетика, получаем или 25А, или 32А, или 40А.
Дальше боец-электрик ставит на стену заранее запасенную американскую розетку и подключает ее. Бойцы-электрики этому обучены, коммутация проблем не вызывает (цепляются ноль-земля-фаза, нейтраль не нужна). Схемы коммутации ищем в википедии.
Итог - время полной зарядки сокращается до 18/14/11 часов.
Уже намного лучше, за ночь батарейка зарядится.
Как выглядит процесс зарядки по вариантам 1 и 2.
Открыл багажник. Вынул зарядное устройство. Вставил в розетку, дождался когда побегут зеленые огоньки. Вставил в машину, дождался пока замигает зеленым. Пошел спать. Минута-полторы на все про все.
Не уверен в возможности уличной установки. Визуально на IP44 не очень похоже, реально - надо читать спецификации. Варианты выкрутиться точно есть.
Вариант 3. Wall connector.
Процесс организации практически полностью аналогичен варианту 2.
Отличия:
- бойцам-электрикам и бойцам ставится боевая задача обеспечить 80 ампер на одной фазе. Возможно, бойцы с этой задачей не справятся, 80А это много. Тогда можно ограничиться 40А.
- вместо розетки NEMA 14-50 на стену вешается настенное зарядное устройство.
Процедура зарядки существенно упрощается. Снял со стены штекер, воткнул в машину, пошел спать. Секунд 15 и никаких проводов под ногами.
Время полной зарядки (если удастся организовать 80А) сокращается до 5-6 часов.
Уличное исполнение - да. Защита IP44.
Важный момент - убедиться при заказе что тесла умеет заряжаться током 80А. Если не умеет - вопрос потенциально можно решить заменой блока зарядки в тесле.
Но он дорогущий, проще купить не эту а другую теслу, где блок стоит штатно.
Для обособленно живущих замкадышей также доступна опция зарядки от однофазного дизеля. Особенностей абсолютно никаких, с коммутацией легко справится боец-электрик.
Пока это всё что есть.
Пока в России нет ни суперчарджеров (110КВт мощность, заряжает за 40 минут) ни станций battery swap (меняют батарейку на новую заряженную за 2 минуты).
Все будет. Год-два максимум.
Никаких технических сложностей нет, особенно в суперчарджерах. Вопрос ровно в том когда Элон Маск вспомнит про poor Russia. Скоро вспомнит, скоро :)
Что еще надо учитывать.
Что реальный расход электричества, в режиме уличных гонок (по-другому я на ней пока не езжу) в 1.5 раза выше номинального. Запас соответственно не 400 км, а 250-300.
Что реальный дневной пробег типового внутримкпадыша - в пределах 100-150км. Замкадыши ездят 150-200км. Соответственно каждый день нужно заряжать не всю батарею а половинку или 2/3. И не 10 часов, а 5-6-7.
Это всё. Больше никаких особенностей и откровений.
Просто каждый вечер ставим на зарядку айфон, айпад, макбук и теслу.
Жми на кнопку, чтобы подписаться на "Как это сделано"!
Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках, в ютюбе и инстаграме, где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс видео о том, как это сделано, устроено и работает.
Как устроены и работают электромобили Tesla
Идея электромобиля совсем не нова. Но только сейчас стало возможно создать быстрый, красивый и престижный автомобиль, лишённый всех недостатков автомобиля, использующего в качестве топлива бензин или природный газ.
Огромные инвестиции, сделанные в течение последних 15 лет в возобновляемые источники энергии, позволили – кроме всего прочего – научиться производить аккумуляторные батареи с невероятными прежде характеристиками. А талант и упорство инженеров и дизайнеров из Силиконовой долины создали автомобили, о которых можно не только мечтать, но на которых можно ездить в любых климатических условиях уже сейчас.
Много десятилетий инженеры разных стран трудились над созданием совершенного автомобиля – мощного, быстрого, бесшумного, лишённого опасных выхлопов. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), похоже, исчерпал свои возможности для усовершенствования. Кроме того, инженеры стали утрачивать интерес к этой работе.
И на смену двигателям внутреннего сгорания постепенно приходят новые решения, среди которых электромобиль с высокотехнологичной аккумуляторной батареей (АКБ) занимает лидирующие позиции.
Ещё несколько лет назад ёмкость всех широко распространённых типов аккумуляторных батарей не позволяла электромобилям соревноваться в дальности пробега на одной заправке с большинством типов бензиновых автомобилей. Но всё быстро меняется, когда появляется цель, мобилизующая большие инвестиции.
Электромобили против бензиновых машин:
Если вы следите за новостями об аккумуляторах для всяких портативных электрических устройств вроде мобильных телефонов, ноутбуков или аккумуляторного электроинструмента, то могли заметить, что за последние годы на рынке появились аккумуляторы, существенно превышающие прежние возможности по всем важным для пользователя характеристикам: продолжительности работы, скорости зарядки, весу и даже стоимости за единицу ёмкости (смотрите - Какие аккумуляторы используются в современных электромобилях).
Это стало результатом того, что ряд стран с высоким интеллектуальным и финансовым потенциалом пришли к пониманию неизбежности отказа от бензинового транспорта, для начала в городах. Были установлены достаточно жёсткие сроки перевода городского транспорта на альтернативные виды топлива.
Они хотя и различаются в разных странах, но в большинстве стран ориентированы на горизонт до 2025 г. И одними троллейбусами и трамваями, связанными прочными узами с контактной сетью, дело явно не ограничится.
Для реализации этой амбициозной цели требуются аккумуляторные батареи, лишённые недостатков широко распространённых в настоящее время автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторов, среди которых в первую очередь вспоминается большой вес, невысокая ёмкость и экологическая опасность, связанная с производством и переработкой свинца и серной кислоты.
Да и вообще главной проблемой, которую необходимо решить для перевода современной энергетики на возобновляемые природные ресурсы, является поиск способов аккумулирования производимой энергии.
Почему будущее за литий-ионными аккумуляторами?
Как работает литий-ионный аккумулятор:
Наиболее заметные успехи в деле построения электромобиля ХХI века связывают с компанией Tesla motors, созданной в 2003 г. группой инженеров, которые были убеждены, что электромобиль по всем характеристикам не просто способен, но и должен превзойти автомобиль с двигателем внутреннего сгорания.
Как известно, наиболее передовые технологии рождаются в США, на территории широко известной Силиконовой долины. С компанией Tesla всё получилось именно таким образом.
Её сотрудники сразу поставили перед собой масштабную цель – внести вклад в развитие транспорта будущего, основными характеристиками которого должны стать большая мощность, постоянный крутящий момент и нулевая эмиссия отравляющих веществ.
Именно в Калифорнии, известной своими высокими экологическими стандартами, должен был появится автомобиль будущего.
В результате этой работы в 2008 г. появился спортивный автомобиль – Tesla Roadster, своими формами напоминающий известный кабриолет Lotus, способный разгоняться до 100 км/ч за 3,7 с и проезжающий 400 км на одной зарядке литий-ионной аккумуляторной батареи.
В 2012 г. компания начала работу над новой моделью электромобиля, получившего название Tesla S, который с самого начала был задуман как разработанный с нуля первый в мире седан премиум класса на электрической тяге.
Его характеристики впечатляют: места для 7 пассажиров (семейный автомобиль), объём багажника 1800 л (причём багажников два – спереди и сзади), разгон до 100 км/ч за 5 с и наивысший рейтинг безопасности – 5 звёзд, по оценке U.S. National Highway Traffic Safety Administration.
Плоские аккумуляторные батареи интегрированы в подвеску и располагаются под кузовом, что придаёт автомобилю ещё большую устойчивость. Там же располагаются электромоторы, приводящие в движение колёса, в результате чего освободился моторный отсек, где у автомобиля с двигателем внутреннего сгорания расположен двигатель, а у электромобиля – чемоданы и сумки владельца.
Как работает электромобиль на примере Tesla Model S:
Инженеры Tesla Motor шокировали всех, когда отказались от универсального асинхронного двигателя в автомобилях Model 3. Они использовали совершенно другой двигатель под названием IPM-SynRM. Давайте разберемся, почему инженеры Tesla внесли это важное изменение в конструкцию:
В сравнении с бензиновыми автомобилями стоимость электромобилей Tesla всё ещё достаточно высока. Но в условиях массового производства она быстро снижается. При этом надо понимать, что стоимость зависит не столько от конструкции автомобиля, сколько от смежных технологических проблем, связанных с наличием у него аккумуляторных батарей, стоимость которых в настоящее время составляет более 30% от общей стоимости электромобиля.
Презентация новой Tesla Model S версии Plaid:
Вся идеология электромобилей Tesla изначально была построена на том, что зарядка автомобиля производится бесплатно (смотрите - Электрозаправки Tesla Supercharger).
Кроме того, при кажущейся сложности, в действительности у электромобиля практически нечему ломаться, поскольку в нём сравнительно немного движущихся или нагревающихся деталей (в сравнении с автомобилями c двигателями внутреннего сгорания). А это значит, что его содержание обходится существенно дешевле, чем содержание бензинового автомобиля.
Ещё одна идея, связанная с выработкой электроэнергии для зарядки аккумуляторов, заключается в том, что это будет энергия от альтернативных источников – солнечных элементов, ветровых установок и гидроэлектростанций. И это обещает реальный прорыв к той чистой энергии, о которой мечтали столько поколений жителей планеты.
Как сказано на официальном сайте компании, Tesla позиционирует себя не просто как производитель автомобилей, а как технологическая и дизайнерская компания, фокусирующая свою деятельность на инновациях в области энергии.
Именно поэтому руководство компании решает не единственную задачу – создать электромобиль, а более широкую – создание и внедрение новых типов аккумуляторных батарей для развития энергетики будущего.
Думается, что под такую задачу инвесторы ещё долго будут готовы предоставлять деньги, поскольку её решение действительно сможет изменить образ энергетики – от дымной, шумной и радиационно-опасной к чистой, солнечной, бесшумной и достаточно безопасной.
Читайте также: