На чем работает тесла автомобиль

24.04.202325.04.2023 admin 0 Comments

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.

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

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.

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)

Источник

Автомобили Тесла – машинки на батарейках для взрослых

Автомобили, работающие на электричестве, имели место ещё в середине 19 века, и если бы не сложность подзарядки, могли бы составлять здоровую конкуренцию своим бензиновым собратьям. В начале 21 века многие компании начали продвигать свои электромобили, и почти ни одна модель не могла конкурировать с обычными авто по ходовым качествам. Но появление на арене Tesla Motors в некоторой степени исправило ситуацию, и многие считают, что будущее за электромобилями производства Tesla. Так ли это? – Время рассудит! Но давайте посмотрим, чем на сегодняшний день могут похвастаться автомобили Tesla.

Немного о компании Tesla Motors

Началось всё в 2003 году, когда двое энтузиастов Мартин Эберхард и Марк Тарпеннинг основали компанию, которая символично была названа в честь Николы Теслы. Этот учёный сконструировал электромотор ещё 100 лет назад.

С самого начала целью деятельности компании являлась коммерциализация электромобилей. Первоочерёдной задачей было создание спорткара премиум класса, дабы показать, что электрические транспортные средства могут составлять конкуренцию даже на высоком уровне. Со временем планировался серийный выпуск подобных авто в различных кузовах, которые должны стать доступными для среднего потребителя. Правда, пока Tesla-мобили в нормальной комплектации обходятся ориентировочно в 100 000 долларов…

Ребятам нужны были хорошие инвестиции, и они в скором времени обратились к Илону Маску. Он очень заинтересовался проектом, ведь электромобили могут сделать мир лучше, хотя бы частично сняв его с нефтяной иглы. «Хорошо, я в деле!» – сказал Маск, став основным акционером президентом компании. Его энтузиазм и, конечно же, финансовые средства подарили будущее Tesla Motors.

Сегодня Илон Маск является лицом компании. Он не только сделал огромные инвестиции во всё это предприятие, но и инициировал внедрение некоторых технологических и дизайнерских решений для автомобилей Tesla.

Одним словом, Tesla Motors получили должную поддержку и финансирование, особенно после презентации первого спортивного электрического авто

Они продолжают двигаться заданным курсом и готовятся к выпуску уже четвертого электромобиля. Хотя стоит отметить и тот неприятный факт, что компания в последние годы работает в конкретный убыток.

Что делает Tesla-мобиль особенным

В каждой модели электрокара от Tesla появлялись новые фишки, о чём мы ещё поговорим, но главные технологические решения прослеживаются во всём модельном ряде.

Конструкция

Всем известно, что автомобили на жидком топливе имеют сотни движущихся элементов, но в случае с нашими электрическими друзьями всё немного проще – их работа обеспечивается лишь четырьмя основными системами:

Таким образом, электромобили имеют меньший вес, больше полезного пространства внутри (два багажника) и меньшую вероятность поломки из-за относительно небольшого количества деталей.

Автопилот

Внимания заслуживает и продвинутый автопилот Tesla. Пока всё ещё не исключается присутствие водителя за рулём, но Илон Маск обещает, что уже скоро машина сможет проехать от одного американского побережья к другому без участия водителя, которому даже подзарядкой не придётся заниматься – всё сделает искусственный интеллект.

Автопилот может передвигаться по дороге, придерживаясь своей полосы, рулить и притормаживать, чтобы не сталкиваться с другими авто, контролировать скорость с учётом интенсивности движения и выполнять много других полезностей.

Актуальные модели могут самостоятельно (без водителя) преодолевать до 12 метров, например, для того, чтобы припарковаться или заехать в гараж.

Автопилот действии:

Минимализм в салоне

Центральная консоль представлена огромным сенсорным экраном (размер зависит от модели), с помощью которого и происходит основное управление. Никаких тумблеров и кнопочек вы не найдёте. На месте привычной приборной доски также расположен дисплей со всей нужной информацией.

Сам интерьер соответствует цене автомобиля, но не будем его сильно расписывать, т. к. на вкус и цвет товарищей нет.

Батареи

Источник питания – то без чего электромобиль не поедет. До этого использовались большие гальванические элементы, однако Tesla Motors пошли другим путём. Их автомобили питаются от аккумулятора из нескольких тысяч литий-ионных батареек производства Panasonic, похожих на те, что используются в устройствах бытовой техники.

В Tesla Roadster аккумулятор располагался позади сидений, а уже в Model S его разместили в полу автомобиля. Такое решение позволило сохранить полезное пространство и улучшить управляемость.

Сеть «Суперзарядок»

Владельцы автомобилей Tesla должны рассчитывать на длительные поездки, поэтому были разработаны Supercharger – зарядные станции для электромобилей. В перспективе они должны быть такими же доступными и распространенными, как обычные заправки.

На сегодняшний день сеть «Суперзарядок» неплохо развита в США: можно доехать от одного до другого побережья, не боясь, что в дороге у вас сядет батарея и негде будет зарядиться. Потихоньку Supercharger появляется в Европе, Азии и даже в России такое чудо кое-где можно увидеть.

Зарядить батарею можно менее, чем за час.

Изначально для владельцев Tesla-мобилей подзарядка была бесплатной, однако недавно производитель сообщил, что по новым правилам плата взиматься всё же будет. А если точнее, то каждому владельцу такого автомобиля будет выдаваться ежегодный купон на 400 кВт/ч бесплатной зарядки, и когда лимит исчерпается, придётся платить из своего кармана. Расценки пока неизвестны.

Модельный ряд Tesla

С 2006 года было презентовано и выпущено в производство всего 4 Tesla-мобиля:

Интересно, что для покупки автомобиля Tesla необходимо оставлять заявку на официальном сайте компании. Это нетипично для автомобильного рынка, ведь обычно продажи происходят через дилеров.

Tesla Roadster

Дебютная работа Tesla Motors – спортивный электромобиль Roadster выпускался с 2008 по 2012 год. За этот период с конвейера сошло около 2600 автомобилей.

Сам кузов и шасси были позаимствованы у автомобиля Lotus Elise. Это был своеобразный взлом стереотипа, что все электромобили не отличаются элегантным внешним видом. Tesla Roadster выглядит, как настоящий спорткар.

Электрический индукционный двигатель весит всего 32 кг, при этом Tesla Roadster может разогнаться до 100 км/ч всего за 4 секунды, а максимальная скорость составляет 201,1 км/ч. На одном заряде можно проехать до 400 км. В базовой комплектации он стоил 109 000 долларов.

Благодаря особенностям двигательной реакции отпала необходимость в сложных передачах. В Roadster их всего три: две переднего хода и одна заднего.

Кроме таких плюшек, как подогрев сидений, стереосистема, АБС, в этом авто появились следующие новшества, которые есть и в последующих моделях:

Интересно, что первый Tesla Roadster на презентации в 2006 году мог ездить не более 5 минут по причине перегрева батарей.

Одним словом, выпустив Roadster, производители смогли по-настоящему заявить о себе и продемонстрировать новые технологические решения в плане производства электрического транспорта.

Tesla Model S

Этот седан был презентован в 2009 году во Франкфуртском автосалоне, и уже в 2012 началось его серийное производство.

Model S может проезжать на одном заряде 458 км – это стало рекордом среди других электрокаров. Правда для этого нужно заказывать авто с модернизированным аккумулятором.

Цена вирируется от 75 тысяч до 105 тысяч долларов.

Именно на этом автомобиле впервые была продемонстрирована автоматическая замена батареи как альтернатива подзарядке. Такая услуга стала доступна на заправочных станциях Supercharger и стоит около 80 долларов.

Model S некоторые журналисты уже успели окрестить лучшим автомобилем. Конечно, утверждение спорное, но, например, в плане безопасности он действительно превосходит многие другие авто на рынке. Всё это благодаря конструктивным особенностям электрокара:

Отличительной особенностью Model S является тот факт, что это первый электрокар, собранный с нуля. Для других подобных авто использовались готовые базы бензиновых моделей.

Просто так заряжать машину от розетки не поучится. Для этого придётся дополнительно покупать зарядную станцию или постоянно посещать Supercharger.

Model S даже побывала на «Большом тест-драйве»:

Данный электромобиль стал очень востребованным и обогнал по продажам даже такие авто как Mercedes-Benz S-класса и BMW 7-й серии. В той же Норвегии Tesla Model S в сентябре 2013 года стал самым продаваемым. Этому во многом содействовала государственная поддержка электромобилей в виде налоговых послаблений, а также высокие цены на бензин.

Tesla Model X

Продажи этого электрического кроссовера начались в 2015 году. Model X сделан на платформе Model S и доступен в трёх комплектациях: 75D, 90D, P90D, которые в основном различаются мощностью батарей. Уже в базовом варианте автомобиль оснащён сразу двумя электромоторами.

Запас хода в зависимости от батареи моет составлять до 411 км, а ограничение максимальной скорости – 250 км/ч.

Главная фишка Model X – автоматические двери в форме крыла чайки. Такое решение не только облегчило доступ в салон автомобиля, но снизило необходимое место на парковке.

Model X 70D стоит 81 000 долларов, а самая навороченная P90D – 142 000 долларов.

Электрический кроссовер от Tesla задумывался как лучшее авто для семьи и путешествий. В целом автомобиль зашел, учитывая, что спрос на класс очень возрос в последние годы. Однако не обошлось без негатива – многие владельцы жаловались на низкое качество Model X, упоминались и проблемы с аппаратной частью, и неисправности механических узлов.

Седан Tesla Model 3

А этот электрокар на момент написания статьи ещё не вышел, но уже был презентован.

Для Model 3 снова разработали новую платформу, и в этот раз Tesla-мобиль должен быть ориентирован на массовый рынок. Базовая версия будет стоить всего 35 000 долларов.

По ходовым качествам Model 3, конечно, будет уступать своим старшим братьям: разгон до 100 км/ч за 6 сек, запас хода – 346 км.

Грузовик Tesla Semi Truck

В ноябре 2017 года Илон Маск презентовал электрический грузовик.

Проблемы

Автомобили Tesla без сомнения превосходят конкурентов в сфере электрического транспорта, но некоторые типичные недостатки они всё же имеют. В частности это касается сильной потери заряда во время даже небольшого простоя автомобиля и быстрой разрядки при низких температурах.

Заключение

Вполне вероятно, что автомобили на жидком топливе через несколько десятилетий потихоньку будут вытесняться электрокарами. Tesla смогли показать, что такая конкуренция реальна, и успешно продолжают радовать нас инновационными решениями в области автомобилестроения.

О выходе новых статей рассказываем в соцсетях

Источник

Вся правда об электродвигателе Tesla и его преимущества

Так ли идеален электродвигатель Tesla?

Благодаря эффективной конструкции и простому управлению, электродвигатели успели приобрести широкую популярность среди автолюбителей и составить здоровую конкуренцию остальным транспортным средствам, оснащенным обычными типами двигателей. У моделей с электродвигателем показатели надежности и продолжительность срока эксплуатации на порядок выше по сравнению с газовыми версиями. Более подробно остановимся на основных характеристиках электродвигателя «Тесла» и постараемся разобраться, в чем же их особенность.

По словам Илона Маска, который является исполнительным директором компании Tesla, главная задача производства состоит в том, чтобы добиться непрерывной работы силовых генераторов. Разработчики предполагают, что подобные двигатели будут служить практически вечно и не изнашиваться.

В результате многолетних исследований специалистам компании удалось внедрить серию усовершенствованных аккумуляторов, инверторов и электродвигателей Tesla, а сейчас они готовы предоставить потребителю еще один улучшенный тип двигателя.

Не так давно представители Tesla сделали заявление о начале выпуска обновленных и усовершенствованных моделей двигателей серии S и X. Данные модели заднеприводного двигателя Tesla можно устанавливать только на современных автомобилях нового поколения.

Разновидности электродвигателей:

Впоследствии разработчики «Тесла» внесли некоторые изменения в характеристики двигателя с задним приводом, одновременно с этим поменялись номера моделей. В дальнейшем в ходе выпуска автомобильных версий, которые затронуло обновление, будут оснащаться электродвигателем «Тесла». Однако, что касается автомобилей марки S P100D и Model X P100D, их уровень производительности остался прежним с мощностью двигателя 416/362/302 л.с.

Производитель не преследовал цель заменить блок привода, хотя такой ход должен был повлиять на движение транспорта и разогнать его меньше, чем за секунду до 60 миль/час.

Отличительные характеристики электродвигателя

В основе процесса сборки электродвигателя «Тесла» лежит запатентованный способ. Основными деталями мотора являются:

Согласно последним сведениям из официального источника компания Tesla еще в прошлом году заново начала работать над новой силовой электроникой взамен применения внеоболочных элементов для привода модели 3. Конструкция инвертора собрана таким образом, что дает возможность использовать в работе электродвигатель с мощностью более 300кВт. В итоге показатели мощности обеих моделей станут практически равны. Кроме выше поставленных задач производители планируют обновить также модель S. В конечном итоге все перечисленные пункты обновления обеспечивают электродвигателям автомобилей «Тесла» высокую популярность на автомобильном рынке.

Этапы производственного процесса

Важным моментом при производстве электродвигателей Tesla Motors является использование робототехники. В рабочей зоне можно увидеть огромных красных ботов, похожих на трансформеров, которые находятся рядом с каждой моделью S. Только для сборки одной единственной модели требуется присутствие около 8 роботов. Каждый робот отвечает за выполнение конкретной функции. Один из них занимается сваркой, другой – передвигает детали и куски металла, третий – устанавливает компоненты на место.

По словам Илона Маска, владельца компании, модель X считается одним из самых сложных автомобилей для сборки и требует особых знаний и умений не только в стенах его производства, но, возможно, и в целом автомобилестроении нет подобных аналогов сборки.

На сегодняшний день миллиардер все силы вложил на создание лучшей в мире машины. Модель S, стоимость которой эксперты оценивают порядка 70 тыс.дол., имеет гарантированные шансы на победу. Автомобиль можно зарядить на бесплатных зарядных станциях, работающих от солнечной энергии. Как правило, заряда хватает на эксплуатацию авто в течение семидневного путешествия.

Модель S считается наиболее скоростным четырехдверным транспортным средством в мире. В плане безопасности она превосходит другие версии из своего класса. Во время проведения испытаний, к примеру, при столкновении с другой машиной у этой модели практически не наблюдалось серьезных поломок или каких-либо деформации.

Описание асинхронного двигателя

Асинхронный электродвигатель «Теслы» представляет собой трехфазный четырехполюсный мотор, состоящий из пары важных деталей, называемых статор и ротор. В статоре расположен сердечник, проводник и рама, а ядро образуется из нескольких стальных колец, отделенных друг от друга, но способных ламинироваться вместе. На поверхности колец имеются специальные отверстия. Через них обертывается провод, формируя катушки статора.

Говоря простым языком, в этом двигателе находятся различные типы проводников: фаза 1, фаза 2 и фаза 3. Они оборачиваются вокруг слотов внутри сердечника. Когда все элементы встают на свои места, сердечник занимает положение в рамке.

Принцип работы электродвигателя

Запуск двигателя происходит вначале в аккумуляторе, подключающемуся к мотору. В результате чего электроэнергия проходит через статор и попадает на аккумулятор. Сделанные из проводящей проволоки катушки располагаются по концам сердечника в статоре и функционируют в качестве магнитов. В процессе подачи электрической энергии от батареи к двигателю создается вращающееся магнитное поле, притягивающее проводящие стержни с внешней стороны ротора. Ротор при вращении образует механическую энергию, которая служит для движения автомобильных шестеренок, а их предназначение состоит во вращении шин.

Электромобиль не содержит генератора переменного тока. Каким образом тогда происходит зарядка аккумулятора? Подразумевается, что мотор в электрическом автомобиле работает одновременно в качестве двигателя и генератора. Это первый факт, свидетельствующий об уникальности электромобиля. Выше упоминалось, что запуск двигателя исходит от аккумулятора, излучающего энергию в направлении шестерни.

Процесс стартует в тот момент, когда водитель опускает ногу на ускоритель, тогда ротор следует за вращающимся магнитным полем. Затем ногу убирают с акселератора и ротор ускоряется, а его скорость превышает вращающееся магнитное поле в статоре. Таким образом, осуществляется перезарядка батареи.

Понятие трех фаз

В 1883 году сербский изобретатель Никола Тесла изобрел многофазный асинхронный двигатель, где все три фазы были отнесены к группе токов электроэнергии, подающейся на статор через аккумулятор машины. В результате такой энергии проводящие проволочные катушки ведут себя наподобие электромагнитов, за счет которых функционирует электрический двигатель.

Технология, придуманная Теслой, претерпевает изменения. Производство электромобилей продолжает развиваться, появляется большое количество усовершенствованных и высокопроизводительных автомобилей, которые уже начали опережать газовые механизмы. Владельцы компаний Tesla и Toyota – одни из самых передовых разработчиков в области автомобилестроения, задача которых состоит в том, чтобы научить будущее поколение обходиться без ископаемого топлива.

Влияние электромобилей на окружающую среду

Во-первых, при эксплуатации электромобилей наблюдается незначительный шумовой фон, потому что такой звук от работы данного двигателя по сравнению с газовыми моделями подавляется. Во-вторых, электрические моторы не нуждаются в техническом обслуживании и работают без всякой смазки продолжительное время.

Заключение

Электродвигатель получил широкое распространение за последние годы. Спрос на такой тип транспорта с каждым годом увеличивается. Сегодня человечество начинает все больше задумываться о том, каким способом можно снизить отрицательное воздействие техники на окружающую среду и мировую экологию. Решением проблемы как раз и выступает использование электромобилей в качестве альтернативного транспортного средства. Благодаря заслугам признанного гения Илона Маска, скоро наступит то время, когда эти машины будут доступны обычным потребителям и станут использоваться во всем мире, что, возможно, спасет нашу планету от экологической катастрофы.