Как устроен электромобиль tesla

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.

Текст: Владислав Ларин

• Первый в истории электростартер и автомобильные стартерные аккумуляторы
• Признаки неисправности стартерной аккумуляторной батареи
• Как устроен и работает датчик дождя

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Автоэлектрика

Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день

Поделитесь этой статьей с друзьями:

Как работает автомобиль Tesla: Мега-Авто за электромобили

Компания Мега-Авто готова доставить по разумной цене авто из США любой специфики, в том числе уверенно завоевывающий мировую автомобильную аудиторию электрокар марки Тесла. Мы постоянно отслеживаем конъектуру рынка и на сегодня утверждаем, что возрастает количество автомобилистов, как в России, так и в странах СНГ, желающих приобрести такой экологичный автотранспорт. Мы уже не раз пригоняли электромобиль в зону Евразийского союза и готовы это сделать снова – оставляйте заявку на сайте или обратитесь на телефонную контактную линию. А для начала, предлагаем ознакомиться с историей и техническими особенностями этого, как утверждают его создатели, «автомобиля будущего».

Как все начиналось

2014 год стал для автомобильной промышленности в некотором роде юбилейным. Немногим более 10 лет назад порог малоизвестной на тот период американской фирмы Tesla переступил компьютерный гений – Илон Маск. Примечательно, что кроме наличия массы креативных революционных идей в голове, он обладал еще и солидным капиталом. К слову, именно ему принадлежит идея создания мировой электронной платежной системы PayPal.

В Tesla Маск пришел не интереса ради, а принес конкретный хорошо просчитанный бизнес-план. А его единомышленниками по стартапу стали суперталантливые, но безденежные ребята из «Кремниевой долины». Возглавив совет директоров компании, бизнесмен вложил в ее развитие на начальном этапе 7,5 миллионов долларов. Именно такое начало было у предприятия, которому судьба уготовала роль законодателя моды в отрасли, которая сейчас известна, как производство элекрокаров.

На первый взгляд

Электромобиль Tesla отличается от классического авто даже визуально. Это сопряжено с конструктивными особенностями электрокара. В моторном отсеке он не оснащается большим тяжеловесным двигателем, поскольку нет необходимости во взрывании бензина (дизельного топлива) и дальнейшем преобразовании полученной энергии в работу по вращению колес. Вместо привычного силового агрегата в пространство между задними колесами помещается индукционный электродвигатель величиной не больше арбуза. При этом по утверждению авторов такого силового решения, а у нас нет повода им не доверять, эффективность такого мотора в 3 раза выше по сравнению с показателем КПД традиционного двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Также отсутствие двигателя с большими габаритами, топливного бака и других объемных штук, без которых обычная машина просто не сможет работать, гарантирует получение большого свободного пространства в различных частях электромобиля. К примеру, в заднем багажнике, если такой предусмотрен кузовной конструкцией, можно оборудовать дополнительно два сиденья. Там даже можно перевозить детей. Согласитесь, для седана, такая трансформация – очень даже неплохой бонус.

Особенное внимание аккумуляторам

Неотъемлемым конструкционным наполнением любой модели Теслы является блок аккумуляторов. Если, к примеру, взять нынешний флагман – новую Tesla Model S, то у него аккумуляторы размещаются в нижней части авто, что в сочетании с сравнительно легким алюминиевым кузовом обеспечивает образование центра тяжести на 45-сантиметровом уровне. Если сказать проще – это очень низко. При этом не секрет, что чем ниже этот самый центр, тем машина будет более управляемой на дороге и послушнее при выполнении маневров. Нагрузка же, между передком и задком, распределяется по соотношению 47:53.

Комплектация автомобиля может быть выполнена с использованием батарей емкостью 60 кВт*ч-85 кВт*ч. Соответственно они способны обеспечить запас хода от 330 до 425 км. Для справки: разработкой и производством таких специфических АКБ занимается японский бренд Panasonic.

Принцип работы элекродвигателя Tesla

Мотор находится сзади и функционирует по понятному индукционному принципу, применяемому при создании большинства бытовых приборов, используемых нами в каждодневном обиходе. В статоре имеются катушки, на которые подается электрический ток, а возникающая электромагнитная индукция приводит в движение ротор. Если рассматривать упомянутую выше Model S, то в ее конструкции применяется 4-х полюсной 3-х фазный двигатель. Его охлаждение реализуется за счет циркулирующей жидкости. Эта агрегат способен выдать мощность в 416 «лошадок» при крутящем моменте в 600 Нм. Благодаря, таким параметрам машина с места достигает первой сотни за 4,4 секунды. Правда, приведенные характеристики относятся к топовой комплектации.

Главная «фишка» – экологичность

Итак, успех такой затеи, как машина на электрической тяге, стал возможным в немалой степени тому, что люди поняли разрушающее действие выхлопных газов, ежесекундно выбрасываемых в окружающую среду миллионами авто с ДВС. Электромотор, как известно, эти самые газы не производит, что соответственно и является его самым большим плюсом. Кроме того, он имеет немало и функциональных достоинств. Так, при работе двигателя, отсутствует этап подачи топлива, также отсутствует затрата усилий по превращению энергии сгорания в силу вращения колес. Другими словами, задержка времени между нажатием педали газа и выдачей мощности фактически нулевая.

Наличие системы рекуперации дает возможность водителю почти не использовать тормозную падаль при передвижении по городу. Хотя, рабочая интенсивность этой функции настраивается вручную.

«Больное» место Теслы

У любого электрокара, в том числе и у автомобилей марки Tesla, самым слабым звеном является место и время зарядки. Инженеры американской компании предложили потребителям систему «суперзарядки». Она позволит в течение получаса добавить электрокару до 275 км хода. Только вот специальные заправки имеются не везде, а вероятность проезжать мимо них у конкретного владельца Теслы ничтожно мала. Выход из такой ситуации, конечно же, авторами электрического автомобиля предусмотрен. Используя адаптер, электромобиль можно заряжать от обычной бытовой розетки, правда в этом случае потребуется много времени – не менее 15 часов при силе тока в 20 А.

Кроме того, несколько лет назад Tesla презентовала новый «наворот» для собственных моделей. Их владелец имеет возможность заменить батареи, отдавшие своей ресурс, заряженными элементами всего за 90 секунд. По времени эта процедура занимает столько же, сколько требуется для заправки машины бензином. Правда, выполняют такую замену специалисты на фирменных станциях Tesla, примерно, за $60-80. В Америке за эти деньги можно полностью наполнить бензобак.

Автомобиль Тесла — как работает электромобиль

Неуклонно повышается популярность легковых транспортных средств с электродвигателем в качестве силового агрегата. Пионер инновационного развития автотехники ‒ компания Tesla во главе с Илоном Маском ‒ бесспорный лидер рынка электромобилей.

Почему брендовая серия машин Тесла Model, выпуск которой начался всего 9 лет назад, уже стала культовой и сверх престижной? За счет чего электромобили вытесняют авто с ДВС, производителям которых удалось добиться впечатляющего прогресса в улучшении показателей экологичности, экономичности, безопасности? В чем конструктивные отличия электрокара от авто с топливными двигателями?

Давайте выясним, как Тесла Motors серийным производством своих высокотехнологичных изделий, указала приоритетное направление в развитии легкового автотранспорта.

Устройство автомобиля Тесла

Определяющими конструктивными компонентами Тесла являются:

1. Электродвигатель: асинхронного типа, переменного тока; индуцирует 4-х полюсное магнитное поле, прокручивающее ротор.
2. Инвертор: выполняет трансформацию постоянного тока, поступающего с батареи, в переменный 3-х фазный, поступающий на двигатель.
3. Подвесная часть: независимая 2-х рычажная передняя и 5-ти рычажная задняя.
4. Аккумуляторная батарея (тяговая ~ 400 V): осуществляет питание электродвигателя.
5. Кузов: рамной конструкции из алюминия с ребрами жесткости, обеспечивающими безопасность при столкновении.
6. Электронная система управления: анализирует, координирует и управляет работой устройств автомобиля.
7. Трансмиссия: одноступенчатый редуктор, передающий вращение ротора на ведущие колеса.
8. АКБ (12 V): снабжает энергией бортовую сеть.

В электрическом автомобиле полностью отсутствуют: ДВС, сцепление, стартер, системы зажигания, приготовления рабочей смеси, многоступенчатая коробка передач.

Принцип работы двигателя Тесла

Это установка асинхронного типа, создающая, за счет электродвижущей силы вращающегося в неподвижном статоре магнитного поля, условия для вращения ротора короткозамкнутого типа.

Принципиально работа электромотора выглядит следующим образом: ток постоянных значений, преобразованный инвертором в переменный, поступает на полюса 3-х фазного статора → происходит вращение в статоре электромагнитного поля и образование (индукция) эдс → воздействие на роторную обмотку создает вихревые токи якоря → их взаимодействие с полем статора приводит к вращению ротора → воздействие на «газ» увеличивает частоту тока статора и, соответственно, число оборотов якоря.

В отличие от синхронных двигателей, где вращение полей в тандеме статор-ротор идентично, в асинхронном агрегате происходит «отставание» ротора от оборотов статорных полей (на величину относительного скольжения).

Движение задним ходом в Тесле обеспечивается переключением полярности стартерных катушек. При полном отпускании акселератора электромотор автомобиля выполняет функцию генератора, ‒ трансформирует механическую энергию от вращения колес в электрическую для зарядки АКБ.

Преимуществами использования асинхронных силовых устройств в автомобилях Тесла является:

• простая конструкция и обслуживание;
• допустимость кратковременных перегрузок;
• пуск ‒ непосредственно от аккумуляторного блока;
• эффективный отбор крутящего момента;
• работа в режиме генератора (рекуперация при отпускании «газовой» педали).

В зависимости от модификаций, на Тесла устанавливаются 1 или 2 двигателя: 1 ‒ на заднеприводные, 2 ‒ на полноприводные ТС.

Преимущества асинхронного двигателя перед ДВС

В сравнении с топливными силовыми агрегатами, достоинства электрических моторов неоспоримы:

• 100% экологичность;
• масса в 6 раз меньше ДВС;
• бесшумность;
• показатель зависимости массы к производимой мощности у электродвигателя больше в 10 раз (8,5 против 0,8 кВт/кг);
• КПД ‒ > 95% ( у ДВС ‒ ≤ 25%);
• «приемистость» (ускорение с места до 100 км/ч: 3,5 ‒ 5,5 сек);
• ресурс ‒ > 1,6 млн. км пробега;
• равномерная выдача мощности на всех оборотах (0 ‒ 18000 об/мин);
• для передачи усилия на колесную пару не требуется дорогостоящая трансмиссия;
• обслуживание и ремонт ‒ проще и доступнее по стоимости;
• нет необходимости в регулярных заменах моторных и трансмиссионных масел, уплотнителей, сальников, «расходников».

Познавательно

В разработках новых версий электромобиля инженеры Тесла добились уникальной динамики ‒ разгон до 100 км/ч за 1,1 секунды (Roadster 2)!

Аккумуляторные батареи электрокара

Источником питания для двигателя Тесла является тяговый аккумулятор. Он представляет собой платформу из литий-ионных «пальчиковых» элементов Panasonic 18650.

Конструкция

Батарейный отсек автомобиля ‒ последовательно соединенные 16 модулей с плотно «упакованными» батарейками. Модули разделены на группы по 6 элементов, удерживаемые решетками, выполняющими, также, роль проводника охлаждающей жидкости для предотвращения перегрева аккумуляторного узла. В модуле элементы соединены по алгоритму: в группах ‒ последовательно, между группами ‒ параллельно.

В каждом блоке, в зависимости от версии автомобиля, находится от 312 до 444 мини-аккумуляторов, что обеспечивает суммарную емкость 60 ÷ 84 кВт×часов (Model X P100D ‒ 100 кВт×ч/537 км) при номинальном напряжении 400 V. Общее число элементов в платформе ‒ 5040 ÷ 7104. Заявленный пробег без зарядки ‒ 330 ÷ 425 км.

Габаритные характеристики и расположение в автомобиле

Масса ‒ 383 ÷ 540 кг; длина × ширина × высота (см) ‒ 210 ×150 × 15. Платформа размещается в днище на высоте 45 см от земли, что оптимизирует управляемость Тесла.

Зарядка и время

Полностью зарядить аккумуляторную платформу на 60 кВт×ч можно от:

1. Бытовой розетки евростандарта (V = 220 В; I = 16 A (Ампер)) ≈ 17 ч.
2. 3-х фазной розетки (с Mobile Connector) ≈ 6 ч.
3. Зарядной станции Tesla Wall Connector ≈ 3,2 ч.
4. Станций ABL, Schneider Electric, KEBA ≈ 2,4 ч.
5. Скоростными зарядками ChaDeMo/Supercharger ≈ 72 мин.

Полезная информация

Автомобили, произведенные для американского рынка, не имеют опции заряда от 3-х фазной розетки.

Инвертор

Устройство с электронным управлением трансформирования постоянного тока в переменный. Функционирует посредством двухэтапного преобразования напряжения изменением параметров частоты тока.

Воздействуя на акселератор, водитель автомобиля увеличивает частоту поступающего на двигатель переменного тока, ‒ возрастает скорость вращения статорных электромагнитных полей и число оборотов ротора.

При рекуперации инвертор Тесла выпрямляет вырабатываемый двигателем знакопеременный ток и распределяет на подзарядку тяговой батареи/АКБ (12 V).

Познавательно

При движении автомобиля отпускание газовой педали определяется датчиками, ‒ Тесла программно переводится в режим рекуперации: прекращается подача тока с тягового аккумулятора → возникает «обратная» эдс → переход двигателя в режим генератора → снижение оборотов ротора/торможение автомобиля → выпрямление инвертором вырабатываемого двигателем тока → подзарядка источников энергии.

Как передается вращение от двигателя к колесам?

Способность электромотора Тесла равномерно передавать крутящий момент позволяет отказаться от ступенчатой коробки передач. Обороты от вала ротора на ведущую колесную пару передаются посредством одноступенчатой шестеренчатой передачи, состоящей из 4-х зубчатых колес спирального типа.

Спиральная конструкция шестерен обеспечивает плавность передачи вращения. Смазка подшипников и зубчатых колес производится принудительной циркуляцией трансмиссионного масла.

Преимущества и недостатки автомобиля Тесла

Стильные, инновационные электрокары Tesla ‒ законодатели мод в автомобилестроении. На Тесла равняются мировые производители легковой автотехники, переходящие на выпуск электромобилей.

Отметим основные преимущества автомобилей бренда:

• Экологическая чистота и бесшумность.
• Экономичность: сравнение стоимости зарядки Тесла и заправки автомобиля с ДВС в Украине указывает на 4-х кратную экономию Тесла.
• Функция автоматического вождения (автопилот): искусственный интеллект способен брать управление автомобиля в свои руки, контролируя дорожную обстановку в радиусе 250 м.
• Высокая технологичность: софт автомобиля мониторит и координирует функциональность механизмов Тесла.
• Безопасность: машины имеют высшую оценку экспертов по гарантиям защищенности находящихся в автомобиле пассажиров и водителя.
• Изысканный, «космический» дизайн. Интерьер и экстерьер Тесла отличается от автомобилей других производителей модерновыми дизайнерскими решениями.
• Вместительность. Отсутствие топливного двигателя «добавило» передний багажник.

К недостаткам Теслы можно отнести продолжительность зарядки/подзарядки и «неподъемную» для среднего автомобилиста стоимость машин.

С 2022 г. Тесла намерена развернуть в Украине станции быстрой зарядки, «заправляющих» фирменные автомобили за 30 ‒ 40 минут. Такое решение повысит количество желающих приобрести Теслу и оценить на практике передовые технологии.

Высокая цена на автомобили с электродвигателем предопределена стоимостью тяговых батарей (32% в смете расходов на изготовление Тесла Model). Глава компании анонсировал разработку и производство более дешевых и «вместительных» по емкости аккумуляторов, что дает возможность снизить стоимость автомобилей.

Где можно купить запчасти на Тесла в Украине

Даже самому совершенному и надежному автомобилю может потребоваться ремонт с заменой отдельных узлов и деталей. Приобрести запасные части ко всем модификациям Тесла по лучшей в Украине стоимости всегда можно на странице.

В каталоге ‒ только оригинальные изделия бренда, с технической документацией и гарантийными обязательствами. При отсутствии нужной продукции, магазин организует экспресс-доставку деталей. Автозапчасти-UA ‒ надежный партнер, ценящий каждого клиента.

Автомобиль Тесла, принцип работы

Автомобиль Тесла — это электромобиль нового поколения. Из этой статьи вы узнаете, из чего состоит Тесла и принцип ее работы на примере Tesla model S.

Из чего состоит автомобиль Тесла

Давайте мысленно откинем кузов и рассмотрим основные узлы автомобиля.

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

в живую это выглядит примерно вот так:

12 недорогих наборов электроники для самостоятельной сборки и пайки

Моя личная подборка конструкторов с Aliexpress «сделай сам» для пайки от простых за 153 до 2500 рублей. Дочке 5 лет — надо приучать к паяльнику))) — пусть пока хотя-бы смотрит — переходи посмотреть, один светодиодный куб чего только стоит

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

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

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.

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.

Зависимость крутящего момента от оборотов электродвигателя на автомобилях Тесла выглядит так

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!

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.

Инвертор

Как же нам преобразовать постоянный ток, который выдает нам большая аккумуляторная батарея Тесла в переменный ток, который требуется для асинхронного двигателя? Вот здесь в дело вступает инвертор

Он не только преобразовывает постоянный ток в переменный, но также и контролирует скорость вращения двигателя и его мощность, а следовательно, скорость автомобиля и его ускорение.

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.

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

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.

Краш-тест

По результатам краш-тестов Тесла получает твердую пятерку. Подробнее об этом можно прочитать в этой статье.

Да и вообще, вся линейка автомобилей Тесла признана самыми безопасными автомобилями в мире.

Преимущества автомобиля Тесла

Электричество вместо топлива. Заправлять автомобиль электричеством намного дешевле, чем жидким топливом. Давайте сделаем простые расчеты…

Самые мощные батареи, которые устанавливаются на Теслу — это 100 кВт⋅час. Запас хода при этом составляет что-то около 500 км. Итак, 1 кВт⋅час для Москвы стоит где-то около 6 руб. Итого, чтобы заправить наш авто, потребуется 100 х 6 = 600 рублей. Итого 600/500=1,2 руб/км.

Что с бензином? Простой ВАЗ типа Гранты будет кушать примерно 7 литров на 100 км пути. Литр бензина на момент, пока пишется статья, составляет по Москве 43 рубля. Итого, чтобы на 100 км пути потребуется около 300 рублей. 300/100=3 руб/км

В принципе, почти то же самое соотношение получается и по всему миру.

О чем это говорит? Да о том, что заправлять автомобиль электричеством обходится почти в 3 раза дешевле, чем бензином.

Экологичность. После сжигания горючего жидкого топлива в атмосферу выбрасывается масса продуктов горения, которые очень сильно вредят окружающей среде. Отсюда разные болезни, особенно у жителей мегаполисов. Электричество в этом плане не выдает никаких вредных веществ в атмосферу.

Да, некоторые защитники могут сказать, для того, чтобы получить электричество, нам надо опять же сжигать газ, уголь, строить атомные реакторы, строить плотины и тд. Но чтобы получить бензин, надо строить нефтеперерабатывающие заводы, нефтепроводы, надо заниматься траспортировкой бензина на АЗС и тд. Не проще ли тянуть провода с какой-нибудь ГЭС?

Кстати, некоторые продвинутые страны очень приветствуют электромобили и снимают с них транспортный налог.

Бесшумность. Звук электродвигателя почти незаметен, поэтому в Тесле вы не услышите никакого рева мотора, так как стоит электродвигатель). Максимум, что вы можете услышать — это гул покрышек при езде.

Отзывчивость педали газа. Педаль газа в Тесле очень отзывчива к нажатию и СРАЗУ же воздействует на динамику разгона и торможения. В этом случае говорят, что при разгоне «вдавливает в кресло». На Тесле так оно и есть. Современный Tesla Roadster вообще разгоняется до сотки за 1,9 секунд!

Автопилот. О нем я говорил выше в статье.

Безопасность. Пока что автомобиль Тесла признан самым безопасным авто в мире, получив наивысший рейтинг.

Нет коробки передач. Крутящий момент двигателя на требуемых оборотах до 18 000 почти везде одинаков. Поэтому, коробка передач для Теслы не требуется.

Низкая цена обслуживания. Так как Тесла не имеет коробки передач, а также мало изнашиваемых деталей, то ее обслуживание в разы дешевле, чем у автомобиля с ДВС. В автомобиле с ДВС обязательно надо менять масло в коробке, масло в двигателе, тормозные колодки, каждые 3-4 года покупать новый аккумулятор.

Программное обеспечение. В Тесле сидят не только конструкторы, но также и программисты. Поэтому, автомобили Тесла могут похвастаться самым передовым программным обеспечением и контролем за силовыми частями цепи, то есть за аккумуляторами, инвертором, двигателем. Все это вкупе работает как часики. Также компания не забывает обновлять программное обеспечение по «воздуху».

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.

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.

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.

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

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: