Все, что нужно знать об электромоторе Tesla

Из чего состоит автомобиль Тесла
Давайте мысленно откинем кузов и рассмотрим основные узлы автомобиля.
шасси автомобиля Тесла
Под кузовом можно увидеть асинхронный двигатель (он же индукционный) и инвертор

Из чего состоит автомобиль Тесла

Давайте мысленно откинем кузов и рассмотрим основные узлы автомобиля.

автомобиль тесла строениешасси автомобиля Тесла

Под кузовом можно увидеть асинхронный двигатель (он же индукционный) и инвертор

основные узлы автомобиля теслаинвертор и асинхронный двигатель

в живую это выглядит примерно вот так:

инвертор и двигатель автомобиль теслаинвертор и асинхронный двигатель вживую

А также платформу из литий-ионных батарей, которая устанавливается на днище автомобиля

аккумуляторная батарея автомобиль теслабатарея на автомобиль Тесла

Всем этим делом управляет электроника, которая встроена в бортовую панель автомобиля Тесла

салон автомобиль теслабортовая панель Тесла

Высокая цель

Главный исполнительный директор Tesla Илон Маск сообщил, что амбициозная цель состоит в том, чтобы обеспечить работу силовых агрегатов Теслы на миллион миль. Подразумевается также, что они практически никогда не должны будут подвергаться износу.

На пути к этой цели компанией было внедрено несколько улучшенных аккумуляторов, инверторов и электродвигателей “Тесла”.Теперь производитель автомобилей представляет еще одно обновленное устройство.

Недавно Tesla сообщила, что запускает серию новых моделей двигателей улучшенной производительности S и Model X. Эти электродвигатели “Тесла” могут использоваться только на новых транспортных средствах, которые построены на сегодняшний день. В новом оборудовании установлена обновленная версия заднего двигателя Tesla.

Автомобиль будущего

Флагман «Образа жизни»

Компания Jaguar последовала примеру LR и разделила весь свой модельный ряд на три семейства: «Спорт», «Образ жизни» и «Роскошь». I-Pace, как и два остальных кроссовера Jaguar, относится к «Образу жизни». Электрический SUV, видимо из-за цены, позиционируется как флагман семейства.

Стоит модель в России 5,8 млн рублей (87,5 тыс. долларов). Примерно как Tesla Model 3.

По размерам «ай-пейс» схож с кроссоверами С-SUV, поэтому ни о каком «ответе» Tesla Model X речи не идет. Новинка Jaguar, как и Audi e-tron, представляет собой компактный SUV, с которым в будущем, возможно, сразится Tesla Model Y (на базе Model 3). Но из-за малого количества EV-моделей электрокары трудно классифицировать, поэтому обычно их сравнивают по цене, а не типу кузова. Получается, человек, выбирающий I-Pace, может посматривать в сторону Tesla Model 3. Для того чтобы определиться, достаточно изучить салоны обеих машин хотя бы по фотографиям.

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 Тесла

Асинхронный двигатель состоит из двух частей: статора и ротора

асинхронный двигатель ротор и статорстатор и ротор асинхронного двигателя

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

Автомобиль Тесла, принцип работывращающееся магнитное поле

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

вращающееся магнитное полеподключение асинхронного двигателя к трехфазному питанию

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.

Почему асинхронный двигатель лучше, чем ДВС

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

крутящий момент от оборотов ДВСГрафик зависимости крутящего момента от оборотов в ДВС

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

Автомобиль Тесла, принцип работы

В этом случае требуется трансмиссия и коробка передач

Автомобиль Тесла, принцип работытрансмиссия и коробка передач в автомобилях с ДВС

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.

принцип работы двигателя ДВСпринцип работы двигателя ДВС

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.

Автомобиль Тесла, принцип работы

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.

Зависимость крутящего момента от оборотов электродвигателя на автомобилях Тесла выглядит так

индукционный двигатель тесла

Скорость вращения двигателя может быть от нуля и до 18 000 оборотов в минуту! Как вы видите, почти во всем диапазоне эта зависимость почти равномерная. Значит, нет надобности в трансмиссии и коробке передач.

Если даже сравнивать ДВС и асинхронный двигатель, то можно увидеть существенную разницу весе и выдаваемой мощности. Отношение веса к выдаваемой мощности у ДВС 0,8 кВт/кг, а у асинхронного двигателя 8,5 кВт/кг. Разница более, чем в 10 раз!

ДВС и электродвигательсравнение двигателя ДВС и асинхронного двигателя

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.

батарея теслаплатформа из аккумуляторных батарей в автомобилях Тесла

Такой блок состоит из маленьких простых li-ion батареек

батарейки теслаЛитий-ионные аккумуляторы в аккумуляторной платформе автомобилей Тесла

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

охлаждение батарей тесларадиатор для аккумуляторных батареек

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

Все эти батарейки собираются в небольшие модули

модуль батареи тесламодуль из батареек

Платформа состоит из нескольких таких модулей

состав батареи автомобиля Тесла

В живую это выглядит примерно вот так:

батарея от автомобиля теслааккумуляторная платформа автомобилей Тесла

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

радиатор охлаждения тесларадиатор, охлаждающий батарейки

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

Автомобиль Тесла, принцип работынизкий центр тяжести в автомобилях Тесла

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.

Неисправности и ремонт

Ремонт, как и обслуживание, стоит проводить на специальном оборудовании у специалистов. Основными и частыми неисправностями является быстрая потеря ресурса батареи. Первые модели Тесла имели слишком малый запас энергии, а поэтому была высока вероятность «застрять» на трассе.

Двигатель Тесла

Ещё один факт – неисправность в системе автопилота. Эта проблема стала причиной гибели американского гражданина Джошуа Браун в 2016 году. Расследование причин аварии показало, что автопилот не видит поперечно идущий транспорт. Данная неисправность на стадии усовершенствования.

Редуктор Tesla

reduktor.jpg

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:

korobka-peredach-v-razreze.jpg

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.

vraschenie-vala.jpg

Рекуперативное торможение

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

педали автомобиля теслапедали в автомобиле Тесла

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.

Безопасность автомобиля Тесла

Думаю, вы все в курсе, что электромобили намного безопаснее, чем авто с двигателями ДВС. На момент написания этой статьи известны 2 случая со смертельным исходом. В обоих случаях была вина именно водителей.

В передней части автомобиля можно увидеть багажник для перевозки груза. Также этот багажник служит для смягчения удара при лобовом столкновении

передний багажник автомобиля теслапередний багажник в автомобилях Тесла

Краш-тесты Тесла

tesla-krash-test.jpg

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.

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.

Электрические автомобили и окружающая среда

С точки зрения крупномасштабных перспектив, есть несколько преимуществ для роста электромобилей:

  • снижение шумового загрязнения, поскольку шум, электрический двигатель намного более подавлен, чем двигатель с газовым двигателем;
  • электромоторы не требуют смазочных материалов и технического обслуживания, как газовый двигатель, химикатов и масла.
Защита экологии

Недостатки электромобилей Тесла

Долгое время зарядки. В то время, как простой автомобиль с ДВС можно заправить буквально за 5 минут, Тесле поребуется около часа. Но и здесь опять же есть подвижки. В настоящее время компания стремится к тому, чтобы сделать время заряда как можно меньше. Для этого она строит так называемые Supercharger stations по всему миру. Эти заправочные станции, как говорят в Тесле, будут совершенно бесплатны, а ваш автомобиль сможет зарядиться на 80% за 30 минут! То есть пока вы пьете кофе, ваш авто уже будет снова готов покорять просторы) Полная зарядка на таких заправочных станциях длится около полутора часов. Пока что таких заправочных станций не так много, но я считаю, что ситуация все равно будет меняться в лучшую сторону.

заправки superchargerзаправка Supercharger

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.

Будущее компании Тесла

Есть ли у компании будущее? Здесь большой вопрос. Все понимают, что будущее должно быть за электрокарами, но также не забывайте, что мы живем в абсолютно другом мире – в мире капитализма, где основная цель большинства людей – это деньги. Поэтому, чтобы посмотреть, как идут дела у компании, мы рассмотрим его с точки зрения инвестора, который готов или не готов вложиться в эту компанию.

Итак, на рисунке ниже мы видим график стоимости акций компании Тесла на июнь месяц 2019 года.

акции компании Теслаграфик стоимости акций Тесла

Как вы могли заметить, начиная с 2013 года акции полетели вверх. Где-то приблизительно в это время началась поставка первых автомобилей. Инвесторы увидели перспективу и кинулись покупать акции, что послужило их дальнейшему росту. Если акции в среднем стоили около 30$ за штуку, за пару лет их цена взлетела до 200$ за штуку! То есть акции Тесла подорожали почти в 6 с лишним раз!

Но все ли так гладко в компании? Для этого надо посмотреть финансовый отчет по годам.

прибыль компании тесла по годамприбыль компании Тесла по годам

Как вы видите, из года в год компания получает убыток, то есть как говорится по-русски, работает в минус.

Как же сейчас обстоят дела у компании? Для этого открываем квартальные отчеты

прибыль компани тесла по кварталамквартальный отчет компании Тесла за 2018-2019 год

Видим, что за 3 и 4 квартал 2018 года компания получила неплохую прибыль, но за первый квартал 2019 года опять “ушла в минус”.  Чего ожидать дальше, пока никто не знает, хотя Илон Маск уверяет, что с компанией все будет хорошо. Выпускаются новые модели, покоряются новые рынки. Ну что же, поживем  – увидим.

Материал подготовлен по видео:

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...