Все, что нужно знать об электромоторе Tesla

Все, что нужно знать об электромоторе Tesla

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.

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.

В машине нет сцепления и трансмиссии (нет переключения передач, нет режима «Нейтраль»). Можно запустить двигатель «вперед» для движения вперед и «назад» для движения назад. Питание

400 В пост. тока поступает от аккумуляторной батареи через два тяжелых оранжевых кабеля, подходящих к инвертору, где он преобразует электричество в 3-фазный переменный ток.

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)

Немного информации о движущей силе Tesla Model S

Всем Hi.
Сегодня я расскажу как же устроена трансмиссия революционного электромобиля от компании Tesla Motors.
Топовая модификация Tesla Model S P100D представляет собой пятидверный fastback с полностью алюминиевым кузовом. В маркировке P100D первая бука P — это Perfomans версия авто, буква D говорит нам о том что перед нами автомобиль с приводом 4х4 ( Dual Motor т.е. по одному электромотору на каждую ось).

Слева задний привод (один большой электромотор). В центре полный привод сток авто(два маленьких электромотора). Справа спорт версия Performance (маленький + большой электромотор).

Заявленная мощность топового авто аж 773 Hp (270 Hp спереди и 503 Hp сзади). Так за счет чего добились таких впечатляющих показателей?
Ответ прост, они не изобретали ничего нового. Был взят старый добрый асинхронный двигатель, его крепко доработали и форсировали по оборотам (Max RPM 16 000 об/мин). Да, да я не ошибся нолями!
Тяговый электродвигатель в своих автомобилях Tesla называет Drive Unit ( Привод).

Передний Drive Unit для 4*4 Performance версии (в обычной версии авто 4*4 это мотор ставят и спереди и сзади)

Задний Drive Unit

А вот так он выглядит на автомобиле

Коробка передач на автомобиле отсутствует совсем. Её заменил редуктор с передаточным числом 9.73. Передача всегда одна, электродвигатель механически постоянно связан с колесами.

На фото ниже, приведен модифицированный редуктор от компании Saleen с прямозубыми шестернями и самоблокирующимся дифференциалом, передаточное число увеличено до 11.39. На стоковом авто такие редукторы не применяют.

Схема работы всей трансмиссии достаточно проста. Инвертор электродвигателя питается от тяговой батареи с напряжением 400 Вольт постоянным током. Затем преобразует его в переменный ток и питает ним электромотор. Пиковые значения тока могут достигать громадные 1400 Ампер!

К сожалению заявленные 773 л.с. это всего лишь пиковое кратковременное значение максимальной мощности автомобиля. На практике наблюдается более низкая мощность, но об этом мы поговорим позже.
Всем стабильных 50Hz!

Комментарии 47

Заявленная мощность очень круто для такого маленького асинхронника. Интересный выбор двигателя. Я, честно говоря, думал что там стоит синхронник с ротором на постоянных магнитах… Так понимаю, что добились такой мощности за счет медного ротора, жидкостного охлаждения, и, видимо, очень умных алгоритмов работы инвертора?

Да, все верно. Мощность пиковая и доступна на короткое время.

Заявленная мощность очень круто для такого маленького асинхронника. Интересный выбор двигателя. Я, честно говоря, думал что там стоит синхронник с ротором на постоянных магнитах… Так понимаю, что добились такой мощности за счет медного ротора, жидкостного охлаждения, и, видимо, очень умных алгоритмов работы инвертора?

на передней оси BLDC стоит, сзади асинхронник

либо моя ошибка в том что электродвигатель теслы имеет нихрена не постоянный момент, не зависящий от количества оборотов

Ребят, помогите разобраться.
Имеем формулу связи мощности, момента и оборотов:
P = (Mкр * N : 9549) * 1,36
Р — Мощность в киловаттах
Мкр — крутящий момент в ньютон-метрах (Нм)
9549 — поправочный коэффициент для удобства подсчетов, чтобы не вдаваться в тяжелые вычисления математических функций таких как косинус-альфа.
1,36 — коэффициент необходимый для перевода киловатт в лошадиные силы.
Формула рабочая, проверил на характеристиках нескольких двигателей.
Получается что двигатель теслы момент равен скромных 220 нм. Не понимаю как так получается. Я ездил на тесле, там явно больше.
Тем кто захочет углубиться в дебри передаточных чисел кпп и редуктора сразу скажу что в мощностных характеристиках всех авто указывается мощность именно двигателя без всяких трансмиссий и редукторов.

Наверняка ассинхронником управляют в режиме постоянной мощности, тоесть чем выше обороты, тем ниже момент.

ампераж у 100D доходит до 1600А, при этом вольтаж ввб проседает до 320В

Интересно, если передачи косозубые в стоке, то почему же звук характерный, как у дрели. Или это все таки шум трансмиссии, который мы не слышим из-за ДВС в обычных авто? Но если на скорости 100 км/ч выключить ДВС и ехать накатом, то кроме шума ветра и покрышек ничего больше.

Я это шум нагруженного моментом редуктора на больших оборотах

ну так на что смотреть когда выбираешь ведро ? На мощность или момент ?

Конечно же главное это крутящий момент! Именно на нем автомобиль ездит 99% своей жизни. Максимальная мощность важна только для достижения максимальной скорости движения авто. Как сказал Энцо Феррари «Лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки»

ну так на что смотреть когда выбираешь ведро ? На мощность или момент ?

Номинальная мощность тягового генератора: 750 кВт
Номинальная мощность тягового электродвигателя: 320 кВт
Номинальная мощность тормозной резистивной установки: 2х600 кВт
Номинальная частота вращения тягового генератора: 1900 об/мин
Максимальный момент на валу тягового электродвигателя: 8490 Нм
Номинальный КПД тягового генератора: 95%
Номинальный КПД тягового электродвигателя: 94%
Охлаждение агрегатов КТЭО: воздушное

Выбери БелАЗ 🙂 Советская пасхалка как сын говорит тесле.

это откуда числа ?

ну так это совсем другое, это считай электрическое сцепление

БелАЗ-75131.
Прочие показатели таковы: Длина – 11,5 метров; Ширина – 6,4 метров; Высота – 5,9 метров. Масса снаряженного автомобиля – 107,1 тонн; Полная масса автомобиля – 243,1 тонны. Грузоподъёмность – 130 тонн (для самосвала с диагональными шинами); 136 тонн (для самосвала с радиальными шинами). Объём кузова – 104 кубических метра. Высота погрузки – 4,8 метра. Колёсная база – 5,3 метров. Дородный просвет – 600 мм. Мощность тягового генератора (ГСН-500 / СГД-89/38) – 1000 кВт. Мощность тягового электродвигателя (ЭК-420/ТЭД-6/ЭК-590) – 420/520/590 кВт. Размерность шин – 33.00 R51. («БелШина»); давление в шинах – 7 атмосфер.

а вот
Трансмиссия Как уже было отмечено, БелАЗ-75131 – это родоначальник семейства карьерных самосвалов с электромеханической трансмиссией. Она бесступенчатая, превосходно сочетающая мощностные и скоростные характеристики. Параметры системы привода оптимизируются алгоритмом системы управления. В составе электромеханической трансмиссии БелАЗа – электропривод переменно-постоянного тока с тяговым генератором, двумя тяговыми электродвигателями, редукторами электромотор-колёс, аппаратами регулирования, микропроцессорной системой управления и приборами контроля. Редуктор мотор-колеса является двух-ступенчатым, с прямозубыми шестернями. Передаточное число – 30,36.

что и повторили в тесле уменьшив в масштабе
и в передаточном 9.73. Передача всегда одна, электродвигатель механически постоянно связан с колесами.

Правда об «убийце» ДВС и СТО: почему «битки» Tesla ввозить уже выгодно, но они все равно катаются вокруг своей домашней розетки

Увидеть в одном месте сразу шесть Tesla! Как вам такое, если вы не в Америке и не Илон Маск?! Даже для жителя Минска это возможно только во сне, но в том-то и дело, что нахожусь я лишь в паре кварталов от одной из наиболее оживленных магистралей самого продвинутого города Беларуси.

Все просто. С локальным скоплением Tesla я столкнулся, приехав в автосервис, который занимается ремонтом и обслуживанием электромобилей и заряжаемых гибридов. И сразу вспомнились слова руководителя СТО, сказанные при нашем знакомстве, что электромобили — гибель авторемонта. Отсюда и первый вопрос:

— Я от своих слов не отказываюсь, — отвечает мой собеседник, пожелавший остаться безымянным. — В основном автосервисы зарабатывают на хлеб заменой технических жидкостей и деталей с ограниченным сроком службы, или, другими словами, «расходников»: фильтров, ремней и цепей ГРМ, свечей, деталей тормозов, подвески и системы питания, элементов выхлопной системы. Ремонты двигателей и коробок передач сравнительно редкие и специфические работы, за которые, кстати, не все СТО даже хотят браться — много мороки, а выгода невелика. Лучше 10 раз масло заменить, чем один раз мотор перебрать.

Ходовая часть электромобилей в принципе идентична автомобильной, но ДВС и коробки передач нет вовсе, значит, на сервисах и мастерах, которые на их ремонте специализируются, можно ставить крест. Нет ДВС — нет топливной аппаратуры, зажигания, системы смазки, выхлопной системы с постоянно прогорающими глушителями и так далее. Нет коробки — нет сцепления или гидроблоков, соленоидов и гидротрансформаторов, как в «автоматах». А нет их — нет и связанных с ними ремонтов.

Тяговые электромоторы, как показывает практика, гораздо надежнее и долговечнее ДВС. А случится с электродвигателем что, чего, кстати, на нашей 3-летней практике еще никогда не бывало, проще и дешевле его заменить, чем ремонтировать.

Та же Tesla — она как конструктор Lego. Одно достал, другое поставил — никаких проблем. Надо только внести в бортовой компьютер изменения, но и это не такой уж сверхсложный вопрос.

А один раз в 40 тысяч километров залить полтора литра свежего масла в редуктор, раз в 4 года заменить антифриз и тормозную жидкость — разве по периодичности и затратам на техническое обслуживание электромобиль можно сравнивать с автомобилем? За счет чего жить автосервисам?

— Но что тогда все эти Tesla у вас делают?

— К сожалению, законодательство в нашей стране устроено так, что подталкивает желающего стать владельцем Tesla привезти именно ударенную машину.

В этом случае он заплатит за «биток» с доставкой и таможенными пошлинами, условно говоря, 20-25 тысяч долларов, вложит в восстановление 15-25 тысяч и получит на выходе машину за 40-50 тысяч.

А если взять небитую Tesla, она сразу обойдется в 55 тысяч плюс 21 тысяча за растаможку. Вот в экономии на растаможке и состоит выгода покупки «битка». В Украине отменили растаможку — там сразу стали меньше ввозить «битки».

Кроме моей личной Tesla, все другие, которые вы увидели, находятся на восстановлении. Опять-таки, к сожалению, процедура эта небыстрая.

Машины, которые ввозят, как правило, идут битыми спереди. Сейчас ощущается сильный дефицит запчастей по передней части, потому что именно они нужны всем, все их ищут.

Чаще всего требуются бампер, капот и фары. За бампером находятся датчики, радары для автопилота, затем радиаторы — как правило, они тоже страдают в ДТП.

Tesla из Америки заряжается от однофазной сети, а из Европы — от трехфазной. Это связано с разными стандартами электрических сетей. Скорость зарядки «европейки» и «американки» одинаковы, но наша сеть не сможет выдать 80 ампер по одной фазе, зато из трехфазной сети относительно легко можно получить по 32 ампера по каждой из трех фаз.

Если не поменять бортовой charger, или, другими словами, встроенную зарядную станцию, а также зарядный порт, не внести изменения конфигурации в компьютере, то «американка» из нашей розетки будет набирать заряд со скоростью 40 километров за час, в то время как «европейка» за тот же час наберет 100! Поэтому некоторые американские Tesla по приезде мы переделываем под европейскую систему.

— Чем сильнее машина бита, тем она дешевле. Где предел цены, ниже которой Tesla лучше не покупать?

— Конечно, та, что больше разбита, будет дешевле, но больше денег потребуется на восстановление. В итоге получается, что конечная сумма не станет меньше, чем в случае машины, которая разбита несильно. Как показывает практика, к окончанию работ они подойдут с примерно одинаковым результатом, но, как правило, он не превышает 50 тысяч долларов.

Что на самом деле нежелательно — покупать машину с поврежденным силовым каркасом кузова. С восстановлением такой Tesla можно запросто выйти за пределы указанной суммы. Но помните, я говорил про Lego? Даже если в Tesla передний лонжерон в гармошку, главное, чтобы за ним с кузовом все было нормально. Передние лонжероны стоят на заклепках и болтах — смятый вынимается, ставится другой.

И я всегда рекомендую покупать машину с более слабой батареей. Изначально Tesla S 75D дешевле, чем другие версии. Затем у нас ее можно переделать. Повторю снова — Lego.

Сейчас у нас на станции есть машина, которую из 85D мы превратили в 100DL. Если сразу везти из Америки «сотку», она после восстановления обойдется гораздо дороже, чем переделанная 75. Установили и прописали все, что возможно. Я не говорю, что это просто, — взять и прописать. Чтобы это освоить, мы три года потратили, но ведь освоили…

— 50 тысяч — сумма кругленькая, не каждому по карману. Высокая стоимость и есть тот недостаток, из-за которого встретить Tesla на наших дорогах сродни чуду?

— Это можно считать недостатком, но скорее это особенность моделей Tesla. Да, цена действительно делает Tesla доступными лишь лицам с твердым финансовым положением. Но если судить по количеству свежих Mercedes, BMW, Porsche или Audi, которые у нас встречаются и тоже очень недешевы, в Беларуси людей, способных приобрести Tesla, хватает. Посмотрите, сколько вокруг новых Land Cruiser — думаете, они дешевле?

А что такое Tesla Model S? Это средний бизнес-класс, по потребительским параметрам вполне сопоставимый с Mercedes E-класса, BMW 5-й и 7-й серий или Audi А6 и А8. При этом, поскольку электромотор развивает максимальный крутящий момент сразу, не требуя в отличие от ДВС раскручивания до каких-то оборотов, среди этих моделей у Tesla конкурентов по динамике нет.

И уж точно они не соперники Tesla по стоимости проезда. Куда им против 2-2,5 рублей, которые за 100 километров пробега заплатит владелец Tesla?

Вот в ответах на вопрос, почему люди, которые могли купить машину бизнес-класса с потрясающей динамикой, смешной стоимостью проезда и, как я говорил, практически «нулевым» техобслуживанием, не стали этого делать, и надо искать недостатки, а также главные проблемы эксплуатации в Беларуси Tesla в частности и электромобилей вообще.

— И в чем они заключаются?

— У электромобилей маленький запас хода — это первый минус. Второй — время зарядки. Tesla — единственная машина, у которой с пробегом между зарядками батареи все более-менее. Однако даже Tesla не хватит, чтобы съездить, например, в Брест и вернуться. Машину придется заряжать.

Но «Белоруснефть» устанавливает зарядные станции на 50 киловатт. На 200 километров пробега она будет заряжать Tesla целый час. Какой из двух машин — с электромотором или ДВС — отдаст предпочтение человек, который часто ездит далеко, если он знает, что за 5 минут зальет в бак горючего для ДВС на 800-1000 километров и поедет дальше? И где будет через час автомобиль, пока электромобиль на это время привязан к розетке, а его владелец нервно курит в сторонке? Время — деньги, про это всем известно.

Был недавно в Китае и своими глазами видел станции, где в одном месте сразу 50 зарядных терминалов на 120 киловатт. Такой за 25 минут заряжает батарею Tesla на 300 километров пробега. В США появились станции, которые заряжают со скоростью 1600 километров пробега за час. 20 минут такой зарядки — и у вас запас хода на 500 километров. Вот что надо желающим ездить на электричестве.

Надеюсь, вы поняли, в чем заключаются коренные проблемы электромобилей. А мне непонятно, почему организацией инфраструктуры занимается «Белоруснефть», ведь это предприятие получает прибыль от продажи нефтепродуктов, а значит, никак не заинтересовано в развитии электротранспорта. Скорее наоборот — больше электромобилей, меньше продашь бензина и дизтоплива. Почему не поручить инфраструктуру Минэнерго? Это же и есть продавец электроэнергии в нашей стране. Чем больше он ее продаст, тем больше получит прибыли. У него есть прямая выгода развивать электротранспорт.

— А батарея, ее стоимость — разве это не недостаток?

— С другими причинами выхода батареи из строя, если она не была утоплена либо механически повреждена из-за удара, мы пока не сталкивались.

И это редкие случаи, причем утопленные батареи в основном удавалось оживить. Почистили, просушили, исправили изоляцию — она заработала.

Сама батарея состоит из 16 модулей, а они набраны из «пальчиковых» элементов. Меняется модуль.

Один «бэушный» модуль стоит 450-600 долларов. А сколько будет стоить заправить бензином полный бак литров на 70? Максимум 10 заправок равны одному модулю. Батарея не проблема.

Запас хода — вот проблема, а самое больное место — отсутствие широкой сети зарядных станций и малая мощность тех, что устанавливают. Пока нет нормальной инфраструктуры, электромобили не будут востребованы, а на их владельцев будут смотреть как на чудаков, которые катаются только вокруг своей домашней розетки.

Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора
ABW.BY

Пока редкий автомобилист может позволить себе ездить на машинах будущего, стоит присмотреться к «старым добрым» авто с ДВС. Хотя у нас в базе есть и те, и другие

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.

Двигатель Тесла

Никола Тесла – легендарный создатель в области электро- и радиотехнике, создатель переменного тока. В его честь, в 2003 году, была открыта компания по производству автомобилей, которые ездят на электричестве.

Технические характеристики

Основателем автомобильной компании Tesla стали Илон Маск, Джей Би Штробель и Марк Тарпеннинг. Прежде всего, основателям компании необходимо было разработать мощный электродвигатель и батареи, чтобы привести в работу ведущие колёса. Для создания первого прототипа автомобиля потребовалось почти 3 года.

Первый электрокар Tesla Roadster был презентован 19 июля 2006 года. Презентация автомобиля прошла успешно, но спортивный электрический автомобиль имел ряд недостатков. 2009 года была презентована 5-дверная Model S, двигатели которой устанавливаются на транспортные средства по этот день с небольшими доработками.

Технические характеристики силового агрегата электромобиля Tesla:

Обслуживание и эксплуатация

Обслуживание силового агрегата начинается с диагностики работоспособности электромотора, который непосредственно подключён к электронному блоку управления автомобилем. Если обнаружены ошибки, то мастера находят непосредственную причину. Сервисное и техническое обслуживание двигателей Тесла стоит проводить на сертифицированной станции, поскольку только у них имеется необходимое оборудование для всех ремонтно-диагностических и восстановительных операций.

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.

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.

Забавные факты

Чтобы не делал человек, другой человек способен это изменить и модернизировать. Так и с засекреченными автомобильными технологиями. Джейсон Хьюз (Jason Hughes) большой поклонник Tesla и электромобилей компании. Но ему нравится не только кататься на таких электромобилях, но и знать, как они работают. Джейсон — довольно известная личность в сообществе поклонников Tesla. К примеру, именно ему удалось извлечь из обновлённой прошивки автомобиля некоторые данные о новой модели электромобиля. Если точнее, речь идёт про обнаружение записи «P100D» в прошивке Tesla 7.1.

Но сейчас ему удалось гораздо большее. Он смог достать задний привод Tesla Model S, и научился им управлять. Откуда получен привод, Хьюз не говорит, но это не так уж и важно. Гораздо более важно то, что он смог получить полный контроль над всеми функциями этого узла.

Первым шагом, в этом непростом проекте, стала подача питания на привод с одновременным сниффингом CAN-шины на предмет обнаружения отдельных команд управления. На это ушло около 12 часов, но, в конце концов, мотор удалось заставить вращаться. Мастеру пришлось повозиться — мало того, что данные работы движка пришлось расшифровывать, но и для управления его работой Джейсон написал специальное ПО. На этом этапе речь шла только о том, чтобы заставить движок работать. На то, чтобы перехватить и расшифровать команды CAN, у него ушло ещё 3 часа.

После этого дело пошло уже легче — Хьюзу удалось найти полный пакет команд управления. К примеру, он смог подключить систему водяного охлаждения, и приводил её в действие во время работы привода (в определённом режиме работы система заявляла о скорости в 188 километров в час). Двигатель удалось ввести и в режим генерации энергии. Система рекуперации энергии, введённая инженерами Tesla, позволяет во время торможения использовать двигатель машины в качестве генератора. Сейчас Джеймс может по своему усмотрению устанавливать различные параметры питания движка и генерации им энергии.

В итоге ему удалось даже создать собственную плату управления задним приводом. Интересно, что мотор был извлечён из автомобиля с прошивкой 7.1, которая включала ряд схем безопасности, предотвращающих вмешательство в нормальную работу системы. Но Джейсону удалось обойти эти препятствия.

Наиболее сложной задачей было заставить движок слушаться команд самодельного контроллера, но и это, оказалось, по силам умельцу. По его словам, он собрал свою плату буквально из мусора. Для того чтобы обезопасить движок, мастер использовал относительно низкий ампераж. Это не первый случай «хака» движка Tesla Model S. 11 месяцами ранее другому умельцу, Джеку Рикарду, также удалось заставить электромотор слушаться команд контроллера собственного изобретения. Но здесь речь идёт об использовании лишь двигателя и контроллера.

Стоит помнить, что обновлённая модель электромобиля Tesla Model S поставляется с 70 кВт·ч аккумулятором, который на самом деле имеет ёмкость в 75 кВт·ч, но часть батареи, если так можно выразиться, залочена программно. Компания продавала эти авто в течение месяца, и только сейчас об этом стало известно. Как же владелец такой машины может получить 5 дополнительных кВт·ч? Очень просто — доплатить $3250 для «разлочки».

Процесс апгрейда полностью программный, и производится «по воздуху». Работникам компании физический доступ к авто нужен только для того, чтобы сменить бейдж Tesla Model S 70 на бейдж Tesla Model S 75 (делается в сервисном центре). Идея компании проста, хотя и немного странная — позволить покупателям Tesla Model S 70 платить меньше на $3000, чем покупателям Tesla Model S 75. Причём «железо» у обеих моделей абсолютно одинаковое. В компании рассудили, что не всем нужна увеличенная ёмкость батареи, и тем, кому она не нужна, разрешили платить меньше. Разница в расстоянии, которое могут проехать обе модели в автономном режиме — около 35 км.

Кстати, не так давно для той же Tesla Model S было выпущено специальное программное обеспечение, позволяющее водителю управлять машиной при помощи «силы мысли». Мысленными командами можно заставить автомобиль проехать немного вперёд или же включить заднюю передачу. При этом считывание сигналов электрической деятельности мозга производится при помощи специального шлема. Сигналы анализируются специальной программой, после чего они передаются в бортовой компьютер для управления транспортным средством.

Вывод

Двигатель Тесла – представитель электрических автомобильных двигателей, который является самым мощным электромотором в мире. Обслуживание и ремонт проводятся только в условиях автосервиса. Это поможет избежать неприятностей.