Из чего делается тесла

Обновлено: 15.05.2024

Литий- ионная аккумуляторная батарея находится в днище автомобиля, вследствие чего автомобиль имеет очень низкий центр тяжести, а значит и прекрасную управляемость. Батарея установлена на быстросъемных кронштейнах и её замена занимает порядка полутора минут. Стоимость — 45000 долларов.

Конструктивно аккумуляторная батарея состоит из 16 параллельно соединенных блоков, которые надежно защищены от внешних воздействий прочным водонепроницаемым корпусом. Масса аккумулятора — 540 кг, выдаваемое напряжение — 400 В, емкость — 85 кВт/ч, запас хода при этом составляет около 400 км. В каждом из 16 блоков уложены по 74 накопительных элемента по виду очень напоминающих обычную батарейку.

Также при сборке аккумуляторов используются комплектующие из КНР, Мексики, Индии и других стран, финальная сборка производится в США. Гарантия завода — 8 лет.

В США для зарядки Тесл существует достаточно обширная сеть зарядных станций, медленная зарядка занимает около получаса и является бесплатной, а быстрая (замена батареи на заряженную) — 1,5 минуты и стоит 80 долларов.

Напряжение с аккумуляторных батарей снимается инвертором (у тебя дома он есть в стиральной машине и сплит- системе), в инверторе в зависимости от поставленной контроллером (читай- педали газа) задачи преобразует ток в переменный и питает им электродвигатель.

Электродвигатель, используемый в Тесле, не является каким-то передовым и уникальным.

Используется трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором, первый экземпляр которого был испытан ещё в 1883 году Николой Теслой.

Не обошлось, конечно, без новшеств: система охлаждения — водяная через полый ротор. Сам двигатель очень технологичный — ротор практически целиком выполнен из меди, что позволяет повысить КПД. Частота вращения двигателя может достигать 16000 об/мин. Во время торможения двигатель используется как генератор и позволяет вернуть часть энергии на подзарядку батарей. Передача всего одна, двигатель механически связан с колесами.

На автомобили ставят двигатели разной мощности, самый мощный выдает — 310 кВт (416 л. с.) и паровозные 600 Н*м крутящего момента.

Существуют различные варианты комплектаций электродвигателями.

Версии, в которых электромотор установлен еще и в передней оси, являются полноприводными. Самая мощная Тесла имеет два двигателя общей мощностью 772 л.с. (259 л.с. на передней оси, 503 на задней), разгон до сотни занимает — 3,4 секунды.

Такая компоновка силовой установки позволяет создать просторный салон, машина имеет два багажника — спереди и сзади.

В салоне — торжество роскоши и цифровых технологий, вместо традиционной приборной панели — дисплей, на который можно вывести любую интересующую информацию об автомобиле. Материалы отделки салона отличного качества.

В США и странах Западной Европы, несмотря на высокую цену, машина расходится огромными тиражами, сказывается многое: и инновационность машины, и её экологичность, и финансовые льготы, предоставляемые властями многих стран при покупке электромобилей. В нашей стране Тесла — большая редкость, которую можно встретить только в крупных федеральных центрах.

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.

Как выглядит электрический двигатель Tesla?

Любой знаток автомобильной марки Tesla знает, что название компании выбрано не случайно. Tesla Motors (Тесла Моторс) названа в честь создателя двигателя Николы Тесла, жившего в 19 веке. Практически каждый автомобиль, который производит компания Tesla – от родстера до модели S и Х, оснащается 3-фазным асинхронным двигателем переменного тока, концепцию которого и придумал легендарный изобретатель.

В течение десятилетий после изобретения электродвигатель Николы Тесла работал от стационарной 3-фазной электрической розетки переменного тока. Примерно в 1990 году инженер-индивидуалист Алан Коккони разработал один из ранних портативных инверторов –устройство, которое превращает постоянный ток (DC) в батарее электромобиля в переменный ток (AC), необходимый для работы асинхронного двигателя.

Комбинация инвертор/электродвигатель была впервые использована на электроавтомобиле General Motors EV1. Позже итальянский физик Джузеппе Коккони создал улучшенную версию этой трансмиссии, которая появилась на автомобиле AC Propulsion Tzero. Но до серийного производства этого автомобиля не дошло. Зато на эту электромашину обратил внимание будущий соучредитель компании Tesla Motors Мартин Эберхард, основавший компанию в честь великого физика Николы Тесла вместе с Марком Тарпеннингом, к которым позже присоединился Илон Маск.

В итоге компания Tesla получила лицензию на технологию электромотора автомобиля tZERO для своего родстера. Так на автомобилях Tesla появился асинхронный двигатель, который, кстати, претерпел ряд изменений и улучшений.

Прелесть асинхронного двигателя в том, что он не требует постоянных магнитов. Постоянные магниты достаточной мощности для вращения двигателя электроавтомобиля обычно изготовлены из редкоземельных материалов. А, как известно, редкоземельные магниты имеют огромную первоначальную стоимость. Также такие магниты имеют свойство размагничиваться. Но главное, что цены на редкоземельные материалы зависят от их добычи, что приводит к большим биржевым колебаниям цен.

Двигатель Тесла, принцип работы

Самым главным узлом в автомобиле является асинхронный двигатель, который разработал великий ученый Никола Тесла. Давайте разберем принцип работы асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель состоит из двух частей: статора и ротора

Как же работает асинхронный двигатель? Асинхронный двигатель – это трехфазный двигатель переменного тока с вращающимся магнитным полем.

Вращающееся магнитное поле образуется в обмотках статора. Оно в свою очередь приводит в движение ротор.

Также нельзя забывать тот факт, что в асинхронном двигателе скорость вращения самого ротора будет меньше, чем скорость вращающегося магнитного поля, которое образуется в статоре двигателя.

Но и это еще не все. Частота вращения такого двигателя зависит от частоты переменного тока, поступающего на его обмотки. Чем больше частота, тем быстрее будет вращается двигатель. Поэтому, управляя частотой, мы можем управлять вращением двигателя, а следовательно, и скоростью самого автомобиля. То есть все управление автомобилем сводится к тому, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный трехфазный и возможностью менять частОты переменного трехфазного тока. Это простое преобразование постоянного тока в переменный ток нужной частоты делает автомобили Тесла простыми и надежными.

Переменный ток

DC — постоянный ток, AC — переменный ток

Постоянный ток непрерывно течёт в одном направлении; переменный ток меняет своё направление 50 или 60 раз в секунду и у него можно изменять напряжение до высоких уровней, минимизируя при этом потери мощности на больших расстояниях. Позже напряжение переменного тока можно понижать, чтобы использовать его на заводах или в жилых домах. Тесла понял, что будущее принадлежит переменному току.

Ниже мы как раз и поговорим об этих машинах и о том, как в США внедрялась многофазная система электроснабжения.

Почему асинхронный двигатель лучше, чем ДВС

График зависимости крутящего момента (Н⋅м) от оборотов двигателя внутреннего сгорания (ДВС) выглядит примерно вот так:

Поэтому, соединять вал двигателя ДВС напрямую с колесами – так себе идея.

В этом случае требуется трансмиссия и коробка передач

Также не забывайте, что линейное движение поршней должно быть преобразовано во вращательное движение. Это очень трудоемкий процесс, так как приходится балансировать весь двигатель, чтобы было как меньше вибраций при работе.

Да и для того, чтобы запустить такой двигатель, нам также понадобится стартер. А как вы знаете, без аккумулятора стартер не заведется. Ну или “с толкача”).

Еще один минус ДВС в том, что выдаваемая им мощность очень неравномерна, поэтому надо использовать маховик.

К очевидным минусам ДВС можно также добавить его высокую стоимость, выбросы выхлопных газов в окружающую среду, высокую стоимость топлива, ограниченный ресурс, так как очень много трущихся деталей, низкий КПД, сильный шум, большой вес, замена расходников, а также, как мы уже говорили, требуется обязательно коробка переключения передач.

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!

Платформа из аккумуляторных батарей

Асинхронный двигатель надо чем-то питать. Поэтому, в автомобилях Тесла используется блок-платформа из литий-ионных аккумуляторов. Этот блок из батарей выдает постоянный ток.

Такой блок состоит из маленьких простых li-ion батареек

Решетка, которая частично держит батарейки, также является радиатором, по которой бежит антифриз

такой тип радиатора очень эффективен, так как он охлаждает все батарейки равномерно.

Все эти батарейки собираются в небольшие модули

Платформа состоит из нескольких таких модулей

В живую это выглядит примерно вот так:

Антифриз, который охлаждает платформу из батарей, охлаждается в передней части автомобиля на автомобильном радиаторе

Также можно увидеть, что тяжелая платформа из батареек близко находится к земле, поэтому низкий центр тяжести улучшает управляемость и стабильность автомобиля.

Стоимость такой батареи-платформы более 12 000 долларов, а вес более полтонны. Пока что платформа-батарея является самой дорогой частью автомобиля. Да и вообще, проблема всех электрокаров – это дорогие аккумуляторы. Если ученые разработают дешевые и очень емкие аккумуляторные батареи, то придет конец эпохе ДВС.

Коробка передач

Как же передается вращение от двигателя к колесам?

Для этого используется коробка передач

В автомобилях Тесла используется простая односкоростная коробка передач, так как крутящий момент двигателя почти равномерный на всех оборотах.

Если разобрать коробку, то можно увидеть ее простую конструкцию

Вращение вала двигателя приводит к вращению шестеренки, которая передает вращающий момент на колеса автомобиля

Даже обратный ход достигается тем, что инвертор меняет две фазы на асинхронном двигателе местами, и двигатель будет вращаться в другую сторону.

Рекуперативное торможение

В автомобиле Тесла всего две педали и подножка для левой ноги, чтобы было куда ее девать при вождении)

На самом же деле управлять автомобилем можно всего с помощью одной педали: педали газа. На английский манер такой способ вождения электрокаров называется one pedal driving

. Почему это возможно на электрокарах?

Давайте для начала разберемся, как вообще происходит торможение в простом автомобиле на ДВС?

Когда мы нажимаем педаль тормоза, у нас тормозные колодки прижимаются к тормозным дискам, и автомобиль начинает тормозить. Куда уходит вся кинетическая энергия движущегося автомобиля? Она превращается в тепло и рассеивается в окружающем пространстве. Можете потрогать тормозные диски после длительного торможения. Они будут очень горячие.

Но вот в автомобилях Тесла торможение происходит совсем по другому принципу. Да, там тоже имеются тормозные колодки и диски, но они используются намного реже, чем у авто с ДВС. Как происходит торможение в Тесла? Как только вы отпускаете педаль газа, автомобиль начинает останавливаться, то есть активируется система рекуперативного торможения. В этом случае двигатель превращается в генератор электрической энергии. Куда уходит энергия от торможения? Если в простых автомобилях она уходила в тепло, то здесь двигатель в роли генератора начинает подзаряжать аккумуляторы. То есть можно сказать, что вся кинетическая энергия автомобиля превращается в электричество и запасается в аккумуляторах. Но почему же происходит процесс торможения? Дело в том, образующееся магнитное в обмотках статора будет тормозить ротор, поэтому и происходит торможение вала двигателя.

Для полной остановки электромобиля потребуется педаль тормоза, которую нажимают в самом конце остановки. Отсюда следует, что тормозные колодки на Тесле надо менять в разы реже, чем на автомобиле с ДВС.

Как работает электродвигатель?

В электромобиле нет генератора переменного тока. Как же заряжается аккумулятор? Когда нет отдельного генератора переменного тока, двигатель в электромобиле действует и как двигатель, и как и генератор. Это одна из причин, почему электромобили настолько уникальны. Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, которые вращают шины. Этот процесс происходит, когда нога находится на ускорителе — ротор тянется вдоль вращающегося магнитного поля, требуя большего крутящего момента. Но что происходит, когда отпускают ускоритель?

Когда нога сходит с акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от того, чтобы его тянуть вдоль магнитного поля). Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает батарею, действуя как генератор переменного тока.

Автопилот Тесла

По-моему, это самая крутая вещь, которую воплотила в жизнь команда Илона Маска. Автопилот использует систему обратной связи из 8 камер, которые охватывают угол обзора все 360 градусов на дальности в 250 метров, 12 сенсоров, которые помогают в опасных ситуациях, а также помогают парковаться, и есть также функция Summon, которая помогает перемещать автомобиль, например, из гаража, либо вывести с парковки с помощью мобильного приложения.

Автопилот Тесла может полностью водить автомобиль в автономном режиме. Он также может предупреждать владельца об опасных ситуациях на дороге.

Недостатки электромобилей Тесла

Долгое время зарядки

Высокая стоимость

. Цены на новые модели Теслы в бомж комплектации в Америке начинаются от 43 000 $. По нашим деньгам это около 2 800 000 рублей. В Москве цены начинаются от 3,5 млн рублей. Не очень то и дешево для электрокара.

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.: 100×6=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.

Смотрите также: Почему Tesla Model S не подходит для спортивного использования?

Благодаря же транзисторам асинхронный двигатель можно использовать с обычными магнитами. В асинхронном моторе используются электромагниты (катушки проволоки и т. д.), которые можно включать и выключать или переключать много раз в секунду благодаря транзисторам с эзотерическими названиями, такими как дополнительный полевой транзистор на основе оксида металла (MOS) -FET) или биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).

Асинхронный двигатель, конечно, потрясающий мотор. Но не идеальный. В двигателе Tesla используется дорогостоящий и сложный в изготовлении ротор, изготовленный из меди. А благодаря особенности работы асинхронных двигателей ротор имеет тенденцию нагреваться и даже перегреваться. Тепло – это потраченная впустую энергия (известная как потеря i 2 r). В электроавтомобиле это имеет огромное значение. Асинхронный электромотор также не так эффективен на низких скоростях, в отличие от других двигателей. Поэтому эта технология открыта для новых решений, которые бы привели к созданию более эффективных электродвигателей, а также к снижению затрат себестоимости.

В зависимости от модели автомобили Tesla оснащаются одним или двумя электродвигателями. Например, заднеприводная модель Tesla Model S оснащается 3-фазным 4-полюсным асинхронным двигателем (вверху справа). Электроника привода инвертора (слева). Редуктор 9.73:1 и задний дифференциал (в центре) собраны в одну маслонаполненную часть, расположенную в задней части машины. Задние колеса приводятся в движение непосредственно этим устройством.

Полноприводные модели Tesla Model S оснащены аналогичным передним приводом со вторым асинхронным двигателем и редуктором 8.28:1, который и приводит непосредственно в движение передние колеса.

В Tesla Model 3 на задних колесах используется вот этот двигатель:

Этот трехфазный 6-полюсный двигатель с постоянным магнитом с переключаемым сопротивлением (справа), электроникой привода инвертора (слева), редуктором 9:1 и задним дифференциалом (в центре) собран в едином блоке, который и вращает задние колеса.

В моделях с полным приводом в Tesla Model 3 используется 3-фазный 4-полюсный асинхронный двигатель и редуктор, которые непосредственно и приводят передние колеса в движение. На скоростях этот асинхронный мотор немного более эффективный, чем задний двигатель PM-SR. Именно поэтому он используется для обеспечения большей части крутящего момента.

Двигатель PMSR заднего привода Tesla модели 3 (статор и ротор) (технология Bloomberg). Трехфазный 6-полюсный двигатель с постоянным магнитом и переключаемым сопротивлением (PM-SRM) имеет даже более высокую производительность и эффективность, чем асинхронные двигатели, используемые в других автомобилях Tesla.

Ротор двигателя PMSR заднего привода Tesla Model 3 (технология Bloomberg)

Статор PMSR заднего привода Tesla Model 3 (технология Bloomberg)

За последнее десятилетие Tesla превратилась из амбициозной выскочки в мирового лидера электрических автомобилей. Ее седан Model S стал ориентиром для конкурентов, спортивный внедорожник Model X теснит кроссоверы ведущих компаний, и ее новые модели устраивают рекорды по продажам.

Обе машины изготавливаются на заводе во Фримонте в США. Как и следовало ожидать от компании Илона Маска, завод Tesla является одним из самых передовых автомобильных заводов в мире. Он оснащен более чем ста роботами.

Предлагаем вам небольшую экскурсию по легендарной Tesla Factory.

1. Завод Tesla расположен на 150 гектарах земли во Фримонте, штат Калифорния, США.

2. Первые 20 лет своего существования этот завод являлся сборочным подразделением General Motors, пока не был закрыт в 1982 году. В 1984 году завод вновь открылся как NUMMI, или New United Motor Manufacturing Inc.

4. Совместное предприятие NUMMI прекратило свое существование в 2009 году, что позволило Tesla купить завод в 2010 году.

5. Верьте или нет, но это последний оставшийся крупный автомобильный завод в Калифорнии.

6. Возле завода Tesla целый ряд электрических седанов Model S заряжает свои аккумуляторы на станции SuperCharger.

7. Поблизости можно увидеть новые брендовые автомобили Model S рядом с центром сбыта.

8. В конце концов мы оказываемся внутри огромного предприятия. Площадь производственных помещений завода составляет около полумиллиона квадратных метров.

9. Как работники передвигаются по длинным заводским цехам? С помощью велосипедов!

10. Рядом со входом в цех выставлен целый ряд прототипов Tesla.

11. Они варьируются от этого деревянного композитного макета Tesla Roadster, созданного для испытаний в аэродинамической трубе…

12. …до первых макетов Model S.

13. Это Red Alpha — первый движущийся прототип Model S. В Tesla говорят, что они потратили на него примерно 2,2 млн долларов.

14. Вы никогда не задумывались, как Tesla выглядит без кузова? Именно так.

15. Это передний двигатель.

16. При входе в производственные цеха завода у всех посетителей создается впечатление необычайной чистоты и аккуратности.

17. С помощью этого 7-этажного пресса Schuler на заводе штампуют панели алюминиевых корпусов автомобилей Tesla.

18. Как утверждает Tesla, этот пресс является крупнейшим в Северной Америке.

19. На этих стеллажах расположены панели, ожидающие сборки.

20. Завод Tesla состоит из двух основных производственных линий. В настоящее время одна линия выделена под Model S, а вторая отвечает за Model X.

21. Эта Model S начинает принимать свою форму.

22. В то время как эта только что прошла через контрольную проверку качества сварных швов.

23. Эти автомобили только что из цеха окраски.

24. Пакеты аккумуляторных батарей!

25. Эти роботы собирают в одно целое электрическую трансмиссию Tesla.

26. Море электродвигателей.

27. Это меньший из двух двигателей, которые предлагает Tesla.

28. Один из них направился к Model X.

29. Таинственная Model S в чехле.

30. Робот Mystique собирает Model S. Большие роботы завода названы в честь персонажей из X-Men.

31. Два самых крутых робота на заводе работают в тандеме друг с другом. Они называются Росомаха и Айсмен.

32. Вот как они работают. Эта Model S приближается к роботам…

33. Росомаха активизируется.

34. Она поднимает автомобиль вверх и поворачивает на 180 градусов.

35. В этот момент активизируется Айсмен и получает машину от Росомахи.

36. Айсмен поворачивает автомобиль еще на 180 градусов, после чего позволяет ему продолжить дальше свое путешествие по производственной линии.

37. Производственная линия Tesla оборудована более чем 150 роботами.

38. Тем не менее роботы здесь делают далеко не все. На заводе работают несколько тысяч человек.

39. Многие части автомобиля, такие как внутренняя отделка, пока могут быть установлены только вручную.

40. Эти Model S ожидают свой интерьер.

41. Здесь пока некуда сесть.

42. И вуаля! Собранная Model S.

43. Однако работа еще не завершена. Собранные автомобили отправляют в динамометр для измерения мощности, и только после этого они готовы к отгрузке.

44. Tesla производит около 1000 седанов Model S в неделю и в ближайшем будущем будет наращивать производство Model X.

Отдельные фото из моих репортажей можно смотреть в инстаграме инстаграме. Жмите на ссылки, подписывайтесь и комментируйте, если вопросы по делу, я всегда отвечаю.

Также на ютюбе выходят мои интереснейшие ролики, поддержите его подпиской, кликнув по этой ссылке — Как это сделано или по этой картинке. Спасибо всем подписавшимся!

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?

А теперь посмотрим, что нам предлагает движок моделей Тесла:

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

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.

2. Экологическая чистота

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

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.

Читайте также: