Совершенство электромобилей Tesla
Вряд ли сейчас можно найти современного человека, которому не было бы знакомо имя Tesla. Также, маловероятно, что кто-то будет сомневаться в том, что именно этот американский автопроизводитель задаёт сегодня тон в мире электрокаров. У Теслы много достижений, их всех не перечесть, при этом, престижный бренд продолжает совершенствоваться без промедлений. Одной из популярных моделей данной марки, является Model S, которую мы и будем разбирать в теме «по винтикам», дабы удостовериться в превосходстве техники от Тесла в целом. Также затронем и финансовое положение дел популярного заокеанского производителя.
Содержание:
- Двигатель Tesla Model S.
- Чем асинхронный электромотор Тесла переигрывает ДВС?
- Аккумуляторы Тесла.
- Инвертор Тесла.
- Редуктор Tesla.
- Рекуперативное торможение Тесла.
- Автопилот Tesla.
- Краш-тесты Тесла.
- Достоинства электромобилей Тесла.
- Минусы электромобилей Тесла.
- Настоящее и будущее марки Tesla.
Двигатель Tesla Model S
Начнём с силового агрегата автомобиля, без сомнений представляющего интерес для поклонников современной, экологически частой техники, да и не только для них. Итак, перед нами асинхронный электромотор, разработанный великим сербским изобретателем Николой Теслой (Nikola Tesla). Далее, разберём его устройство и принцип работы.
В состав конструкции входит два основных элемента: статор и ротор
А как же функционирует это высокоэффективное устройство? Асинхронный электромотор — это 3-х фазный движок с вращающимся магнитным полем, образующимся в обмотках статора. Это самое поле заставляет вращаться ротор, а работает аппарат на переменном токе.
В асинхронном электродвигателе скорость вращения ротора, ниже скорости вращения магнитного поля. Частота вращения данного мотора имеет зависимость от частоты переменного тока, подаваемого на его обмотки. Чем она больше, тем с большей скоростью будет работать движок. Из этого следует, что манипулируя частотой, мы манипулируем вращением электродвигателя и естественно, скоростью самого средства передвижения. Всё управление Model S сводится к преобразованию постоянного тока в переменный 3-фазный и возможности менять его частоты. Эта трансформация делает все модели Тесла простыми и надёжными в эксплуатации.
Чем асинхронный электромотор Тесла переигрывает ДВС?
Рассмотрим приведённое ниже изображение, на котором представлен график зависимости тяги ДВС от его оборотов:
Не мудрено, что стыковать вал ДВС с колёсами напрямую — не самая лучшая идея. Тут уж никак не обойтись без трансмиссии и КПП.
Также не стоит забывать, что в ДВС, возвратно-поступательное движение поршней должно ещё преобразовываться во вращательное. Данный процесс является весьма трудоёмким, так как конструкторам нужно балансировать весь силовой агрегат, дабы максимально уменьшить вибрации при функционировании.
Помимо перечисленного, для запуска ДВС нам понадобится ещё и стартер, а для него, аккумуляторная батарея. Кроме того, мощность двигателя работающего на горючем весьма неравномерная, поэтому инженеры приспособили тяжёлый маховик. Нельзя сбрасывать со счетов и высокую себестоимость традиционных моторов работающих на бензине либо дизтопливе.
Негатива прибавляют выбросы вредных веществ в атмосферу, постоянно растущие цены на топливо, ограниченный ресурс работы из-за наличия большого количества трущихся деталей, не высокий КПД, шумность, большая масса, замена расходников.
А теперь посмотрим, что нам предлагает движок моделей Тесла:
Частота вращения может доходить до отметки 18 000 об/мин и как видно из приведённого выше графика, тяга практически равномерно распределилась по всему диапазону оборотов. Что это нам даёт? Очень даже существенные выигрыши: не нужна сложная трансмиссия и КПП.
Второе чем бьёт асинхронный агрегат — отношением массы к производимой мощности. У ДВС — это 0,8 кВт/кг, а у электромотора — 8,5 кВт/кг. Что тут и сказать: выигрыш более чем в десять раз не может не восхищать!
Аккумуляторы Тесла
Естественно, электрический двигатель должен брать откуда-то энергию, поэтому производитель организовал на своих моделях блок из Li-ion накопителей, выдающих постоянный ток.
В состав блока входят маленькие Li-ion батарейки:
Решётка частично удерживающая батарейки, одновременно является и радиатором, по которому двигается антифриз:
Кстати сказать, такой тип системы охлаждения является весьма эффективным, так как происходит равномерное и качественное охлаждение батареек, которые при таких благоприятных условиях прослужат дольше.
Батарейки собираются в небольшие модули:
В состав платформы входит несколько таких модулей:
Антифриз охлаждающий платформу с батареями подвергается охлаждению во фронтальной части авто, для чего приспособлен специальный радиатор:
Нельзя не заметить и низкое расположение весьма нелёгкой аккумуляторной платформы, что положительным образом влияет на управляемость электрокара и его стабильность на дороге:
Передовые технологии никогда не стоили дёшево, аккумуляторное оборудование от Теслы, естественно исключением из правил не является. При массе более 500 кг, платформа затянула на не малую сумму в 12 тыс. долларов, став самой дорогостоящей частью электромобиля Тесла.
Инвертор Тесла
Для чего нужно это приспособление? Как уже упоминалось ранее, аккумулятор выдаёт постоянный ток, а вот асинхронный мотор функционирует на переменном. Инвертор отвечает за преобразование прямого тока в переменный, однако это не единственная его функция. Он также контролирует частоту вращения электромотора и его мощность, а следовательно, скоростной режим электрической машины и её ускорение.
Редуктор Tesla
В преимущества электромобилей Тесла записано отсутствие КПП, но естественно остаётся вопрос — а как тогда, при такой конструктивной особенности, тяга передаётся на ведущие колёса? Всё просто, для этого манёвра конструкторы применили редуктор, который, в принципе, можно назвать односкоростной КП.
В разрезе устройство выглядит так:
Просто и соответственно надёжно и недорого! Ещё один интересный вопрос: как задействуется задний ход? А вот за этот процесс отвечает как раз таки не редуктор, а инвертор, меняющий две фазы на движке местами, после чего, электромотор просто начинает вращаться в противоположном направлении.
Рекуперативное торможение Тесла
На борту моделей Tesla можно обнаружить всего две педели: тормоза и газа. На месте привычного третьего органа управления находится «стоянка» для левой ноги. Реально же, управлять Теслой можно посредством только одной педали — педали акселератора. На западе такую манеру езды называют «one pedal driving». Почему электромобили могут предложить такую возможность?
Тут всё дело в присутствии системы рекуперативного торможения, несмотря на то, что транспортные средства на электрической тяге имеют в своём распоряжении такие же тормозные механизмы, как и автомобили оборудованные ДВС. Просто используются они не так часто, как на традиционных машинах. На Тесле, как только вы начинаете попускать педаль акселератора, авто начинает замедляться — это происходит за счёт включения в работу рекуперативной системы торможения. Асинхронный электродвижок просто перестраивается на режим генератора и начинает при этом вырабатывать электрическую энергию. В обычных машинах энергия торможения превращается в тепло, а в средствах передвижения оборудованных электродвигателем, она идёт на подзарядку аккумуляторной батареи, посредством преобразования кинетической энергии в электрическую. Говоря точнее, авто будет замедляться за счёт того, что в обмотках статора образовывается магнитное поле замедляющее ротор двигателя.
Если требуется полная остановка электрического транспортного средства, то в помощь водителю педаль тормоза, на которую следует воздействовать в самом конце замедления. Данное обстоятельство, даёт выигрыш: на моделях Тесла, тормозные колодки нужно менять гораздо реже, чем на средствах передвижения оснащённых ДВС.
Автопилот Tesla
А вот эта технология выводит модели известного элитного производителя электрических автомобилей совсем на другой уровень. Автопилот задействует систему обратной связи состоящей из восьми камер, охватывающих угол обзора в 360 градусов на расстоянии 250 м. Присутствуют двенадцать сенсоров, которые могут сослужить добрую службу при возникновении опасных ситуаций, а кроме того, помогают в процессе парковки. Имеется и функция Summon, помогающая перемещать электрокар, к примеру, из гаража, также его можно вывести из места парковки воспользовавшись мобильным приложением. Система автопилотирования может управлять машиной в полностью автономном режиме, к тому же в её обязанности входит предупреждение водителя об небезопасных обстоятельствах на дороге.
Краш-тесты Тесла
Здесь у Tesla всё в порядке: результаты испытаний показали твёрдую пятёрку, так что, владельцы таких машин могут чувствовать себя за рулём практически в полной безопасности.
Достоинства электромобилей Тесла
1. Заправка электроэнергией более выгодна, чем заправка горючим
Причём выгода весьма существенная и для полного понимания этого обстоятельства, мы проведём некоторые не сложные расчёты.
Возьмём за пример самые мощные аккумуляторы, которые можно встретить на электромашинах Тесла — 100 кВт⋅ч. Такой девайс будет обеспечивать запас хода приблизительно около 500 километров. В Москве стоимость 1 кВт⋅ч составляет около 6 руб. Для заправки нашей 100-киловаттной Теслы понадобится всего 600 руб.: 100×6=600. Делим сумму 600 руб. на пробег 500 км и получаем стоимость 1,2 руб. за 1 км пробега.
А как обстоят дела с бензином? Здесь мы возьмём за пример автомобиль массового производства — Lada Granta, потребляющий 7 л горючего на 100 км пути. При приблизительной стоимости бензина в Москве 43 рубля за литр, на сто километров дороги придётся потратить около трёх сотен рублей: 300/100=3 руб. на 1 км. В общем-то, практически такое же соотношение можно наблюдать по всему земному шару.
Все эти расчёты говорят о том, что заправка транспортного средства электрической энергией обойдётся почти в три раза дешевле, чем если расходовать бензин.
2. Экологическая чистота
Электрокары превосходят машины оборудованные ДВС не только технически, они ещё и окружающую среду не загрязняют. Для человека атмосфера вздобренная вредными выбросами не проходит бесследно: дают о себе знать самые различные заболевания, которые больше всего угрожают гражданам проживающим в мегаполисах. Электромобили в этом плане не наносят никакого вреда — у них просто нет выхлопа. В некоторых странах, в борьбе за чистоту экологии, правительство освобождает владельцев электрических автомобилей от уплаты транспортного налога.
3. Бесшумность
Прислушайтесь к электрокарам Тесла во время их движения — что вы реально слышите? Только шуршание колёс и не более того, ведь электродвигатель находящийся на борту машины практически не издаёт никакого шумового сопровождения.
4. Чувствительность педали акселератора
Падаль газа в моделях Tesla отличается отзывчивостью, поэтому у обладателей подобной техники не должно возникнуть проблем ни при ускорении, ни при замедлении (когда педаль газа отпускается, в игру вступает замедляющая ход система рекуперации). Самые выдающиеся результаты по динамике демонстрирует Tesla Roadster, который набирает первую сотню за просто невероятные 1,9 сек.
5. Автопилот
Безусловно — это очень хороший помощник в некоторых ситуациях и признак того, что американский производитель находится на высочайшем уровне технического развития.
6. Отсутствие коробки передач
Она здесь просто не нужна, так как тяга на всех оборотах имеет практически одинаковый показатель.
7. Низкая себестоимость обслуживания
Двигатель внутреннего сгорания с электромоторами и сравнивать нечего: у последних нет большого количества трущихся, а значит изнашивающихся со временем деталей, да и масло с фильтрами тоже менять не нужно. К этому выгодному списку стоит добавить и отсутствие коробки передач, которая также нуждается в обслуживании. Не трудно подсчитать, какая именно разновидность транспортных средств обходится дешевле по ходу эксплуатации.
8. Программное обеспечение
В Тесле работают высококвалифицированные программисты, поэтому нет ничего удивительного в том, что в распоряжении моделей от этого производителя самое передовое ПО, контролирующее силовые части цепи: движок, АКБ, инвертор. В добавок, Tesla обеспечивает постоянное обновление софта «по воздуху».
Минусы электромобилей Тесла
1. Продолжительное время подзарядки
А вот тут электрокары проигрывают своим оппонентам работающим на горючем. Последние, можно заправить практически за пять минут, а вот электромобиль Тесла при «скоростной» зарядке будет заряжаться почти час. Однако инженеры компании постоянно работают над уменьшением времени отведённого на зарядную процедуру. С этой целью они разместили по всему миру свои фирменные Supercharger stations, позволяющие заправить электрическую машину на 80% за полчаса, причём совершенно бесплатно. Если же вы захотите зарядить своё авто под завязку, то можно рассчитывать где-то на 1,5 ч.
2. Высокая цена
В принципе, удивительного здесь ничего нет — высокие технологии всегда стоили не мало. Самая скромная комплектация, в США затянет на ценник от 43 тыс. долларов, это 2,8 млн. руб. Речь идёт о новой машине, но в любом случае, даже для электромобиля такая себестоимость для многих не приемлема.
Настоящее и будущее марки Tesla
Что светит Тесле в будущем? Вот это действительно интересный вопрос! Конечно, никто не сомневается, что электрокары впоследствии практически полностью вытеснят транспорт загрязняющий окружающую среду и поглощающий остатки нефтяных запасов. Но не стоит также забывать, что миром правят деньги и погоня за прибылью, может привести к каким угодно последствиям для любого производителя. По этой самой причине, мы будем рассматривать Теслу с точки зрения инвесторов, которые готовы либо не готовы вкладывать свои средства в эту популярную среди любителей электромобилей марку.
Ниже приведён график стоимости акций фирмы, по состоянию на июнь 2019-го года:
Видно, что начиная с 2013-го года акции начали подниматься в цене. Приблизительно в этот период производитель начал поставлять первые партии своих электрокаров. Пронырливые инвесторы сразу учуяли выгоду и естественно вложились по полной. В итоге, акции за пару лет поднялись почти в шесть с лишним раз: с 30 долларов, до 200 долларов за штуку.
Но всё ли так безоблачно у Теслы? Смотрим финансовый отчёт по годам:
Вот так незадача! Оказывается популярный американский разработчик электрических машин терпит убытки, проще говоря, их специалисты работают себе в убыток.
Как сейчас обстоят дела с творением Илона Маска? Смотрим отчёты по кварталам:
Наблюдаем, что за третий и четвёртый квартал 2018-го года, Тесла получила неплохой профит, однако в 1-м квартале 2019-го фирма опять пошла на спад. Чего ждать от такого положения дел дальше, достоверно никому не известно, но основатель раскрученного бренда обещает, что всё будет «OK». Ведутся разработки, выпускаются новые модели, завоёвываются новые рынки.
Заключение
Ну что же, с технической стороны дела, к электрокарам производства Tesla, не придерёшься, а вот что касается финансового положения, то невозможно дать однозначный ответ. Бесспорно, Илон Маск заслужил у людей доверие и вроде бы его автомобили на электрической тяге пользуются стабильным спросом. Но, глядя на приведённые графики, хочется сказать — имеем то, что имеем! Будем надеяться, что это временные спады, которые могут постигнуть любого автопроизводителя и в дальнейшем у компании дела будут идти хорошо, ведь лидером всегда быть не легко, поэтому недочёты случаются у многих.
Почти способен синтезировать обратный захват серотонина.
