Как устроены тормоза тесла
Тормоза Tesla Model 3 "сдаются" после нескольких кругов езды по гоночной трассе
Портал Колёса.ру продолжает следить за перспективным электрокаром Model 3, который при удачном стечении обстоятельств может стать самым популярным автомобилем в своём сегменте. С увеличением количества экземпляров этой модели, владельцы начинают выявлять их сильные и слабые стороны. Ещё одна слабая сторона этого автомобиля раскрылась у одного из владельцев Model 3, который решил проверить электрокар на легендарной калифорнийской трассе Лагуна Сека.
На канале пользователя Matt Crowley в YouTube появился видеоотчёт того, как он посетил со своим автомобилем легендарную трассу, проехав несколько кругов в "боевом" режиме. Конечно, никаких иллюзий относительно гоночных способностей Model 3 никто не питал, но Лагуна Сека – это автодром, который изобилует медленными и среднескоростными поворотами, жёсткими торможениями и перепадами высот, и как показали первые тест-драйвы седана, он неплохо себя ведёт в поворотах.
Как написал владелец автомобиля на форуме Tesla Motors Club, всего он провёл на трассе две сессии по девять кругов, но Model 3 смогла показать себя во всей красе лишь в течение первых девяти кругов в первой сессии и ещё четырёх кругов второй, после чего передние тормозные колодки начали "уходить". Несколько кругов Мэтт проехал по трассе в щадящем режиме, максимально используя систему рекуперации, и в конце девятого круга он наконец-то решил свернуть в боксы, поскольку из-под колёс начал доноситься металлический скрежет. Выйдя из машины, он увидел на асфальте крошку от тормозных колодок, а открыв капот обнаружил полное отсутствие тормозной жидкости.
Что касается времени, то за несколько кругов Мэтт показал результат 1:57,50. По его словам, трасса была "зелёная" после ливня с градом, и вскоре он намерен вернуться на неё с уже новыми, усиленными тормозными механизмами и гоночной тормозной жидкостью, чтобы сбросить с этого результата 5-7 секунд. Также он сообщил, что его 385-сильный Porsche Cayman GT4 проходил круг по этой трассе за 1:41,9 секунды.
На фото: Tesla Model 3
Из всей этой истории можно сделать вот какой вывод: стоковые тормоза Brembo на Tesla Model 3 явно работают на пределе своих возможностей, и если с городской суетой они справляются, то для гоночной трассы они совершенно не годятся.
Курсовая работа: "Расчёт тормозной системы автомобиля Tesla Model S"
Автомобиль: Tesla Model S
Т.к. мы производим расчет ходовой части электромоблия, будем считать определние нагрузок между осями равными, т.е. 50% на переднюю ось и 50% на заднюю ось k ≔ 50% = 0.5 - коэффициент распределения массы на ось электромобиля в снаряжённом состоянии g ≔ 9.81 м/с^2
Снаряжённая масса: Mc ≔ 2100 кг
- в том числе на переднюю ось M ≔M ⋅k=1.05⋅103 кг;
Полная масса (снаряжённая масса + водитель+ пассажир): M2 ≔ 2250 кг
Максимальная допустимая масса: Mg ≔ 2500 кг
- в том числе на переднюю ось M ≔M ⋅k=1.25⋅103 кг; ga g
Максимальная скорость: Vmax ≔ 230 км/ч
Длина автомобиля: L ≔ 4970 мм
Высота автомобиля: S≔1964мм
Ширина автомобиля: H≔1435мм
Колесная база: Lк ≔ 2960 мм
Колея автомобиля(передняя): Ba≔1661мм
Колея автомобиля(задняя): Bb≔1700мм
Высота центра тяжести автомобиля: hg ≔ 0.31 ⋅ H = 444.85 мм
Колеса с шинами 245/45/R19. Радиус колеса rк ≔ 327 мм
Обод 8Jx19 ET40. Посадочный диаметр d ≔ 480 мм; глубина ручья h1 ≔ 20 мм.
Подвеска задней оси автомобиля независимая, многорычажная.
Жесткость подвески, приведенная к оси колеса Cbк ≔ 54.264 кН/м.
Длина рычага подвески R ≔ 364 мм.
Нормативное замедление для легковых автомобилей по ГОСТ 22895-77: Jн ≔ 7 м/с^2 .
Выбираем для колес передней и задней оси дисковые тормозные механизмы. Гидравлический привод рабочей тормозной системы от педали водителя на все тормозные механизмы колес. Привод двухконтурный диагонального типа с вакуумным усилителем и регуляторами тормозных усилий. Предусматривается установка антиблокировочной системы (АВС). Привод стояночной тормозной системы электромеханический от кнопки. В качестве исполнительных механизмов стояночной системы используются тормозные механизмы колес задней оси.
Рекуперативное торможение в электромобилях: как работает технология и насколько реально можно увеличить запас хода
Понять, что такое рекуперативное торможение в электромобилях совсем не сложно, для этого нужно лишь обратить внимание на основные характеристики этого вида транспорта.
В отличие от машин с ДВС, где важным фактором является динамика, большинство электромобилей выбирают по запасу хода.
И вот именно этот показатель и можно увеличить с помощью рекуперативной тормозной системы.
Рис. 1. Схема рекуперации энергии в электромобиле.
Что такое рекуперативная система?
Технологию рекуперативного торможения используют не только электрические машины, но и автомобили с бензиновым или дизельным мотором (гибриды).
Основанием для её разработки стали высокие цены на топливо и стремление снизить расходы.
Автопроизводители искали варианты решения проблемы, одним из которых стало получение энергии из процесса торможения.
Своё название система получила от термина recuperatio (лат. «возвращение» или «компенсация»).
Возвращая часть затраченной на торможение энергии, она расходует полученное электричество на разгон транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания.
Рекуперация на электромобиле имеет одно серьёзное отличие – выработанная электроэнергия не тратится сразу, а может аккумулироваться.
Это позволяет подзаряжать аккумулятор, а запас хода увеличивается, хотя и незначительно. В то же время для электрического транспорта, который непросто подзарядить в дороге, даже этот небольшой заряд может оказаться решающим.
Принцип работы
Работу системы рекуперации электрической энергии можно описать следующим образом:
- При торможении электромобиля его силовой агрегат отключается от источника питания (аккумулятора) и переходит в генераторный режим, самостоятельно вырабатывая энергию.
- В таком режиме в обмотках ротора и статора возникают противоположно направленные токи.
- На валу электромотора возникает тормозной момент. Он обеспечивает торможение транспортного средства, снижая скорость.
- Одновременно с этим запасённая машиной кинетическая энергия переходит в электроэнергию и тепло.
- Электрическая энергия поступает в аккумулятор, увеличивая его заряд.
- Чем чаще тормозит автомобиль, тем больше заряжается его аккумуляторная батарея.
Система рекуперативного торможения получила распространение, в первую очередь, при поездках на транспорте, оборудованном электродвигателями постоянного тока.
Следует отметить, что она применяется не для полного торможения состава, масса которого слишком большая, чтобы компенсировать её таким способом, а лишь для небольшого снижения скорости.
Однако тормозной момент создаётся достаточно большой, и экономия в течение года только для одного состава достигает сотен тысяч гривен.
Проблемы небольших электромобилей
В отличие от тяжёлых и перемещающихся на высокой скорости электропоездов, получившие такую систему электромобили не получают таких же преимуществ:
- В городе, особенно при движении в плотном потоке, электромобиль практически не может нормально разогнаться (даже при хороших динамических характеристиках, как у Tesla Model S).
- Рекуперация мало эффективна, так как скорость в начале торможения небольшая (до 60 км/ч), а масса автомобиля не превышает 1-2 т.
- Энергии вырабатывается мало, и запас хода увеличивается незначительно.
- Стоимость установки оборудования, обеспечивающего рекуперацию достаточно большая, а из-за низкой эффективности работы рекуперации она почти не окупается.
Важно: Ситуация немного улучшается при движении с горки и торможениях на высокой скорости. Но так разогнаться электромобили могут только за городом. А большинство доступных по цене электрических моделей не обладает запасом хода для загородных поездок и динамикой для нормального разгона.
Эффективность рекуперативного торможения
Использующую рекуперацию тормозную систему нельзя назвать достаточно эффективной.
Хотя её КПД довольно большой – производители электромобилей и другого электрического транспорта (велосипедов, мопедов и грузовых авто) называют цифру в 60-70% возврата.
При этом первые 10-20% теряются сразу, при захвате кинетической энергии – ещё примерно такое же количество аккумулятор недополучает в процессе преобразования в электроэнергию.
С одной стороны, показатель достаточно большой – 70% кинетической энергии подзаряжают аккумулятор электромобиля.
Запас хода увеличивается, и транспортное средство может проехать дальше на одном заряде.
С другой стороны, кинетической энергии на торможение тратится немного, и цифры нельзя назвать впечатляющими.
Рис. 3. Индикация системы рекуперации модели Volkswagen e-Golf.
Владельцы автомобилей Tesla Model S говорят, что во время поездок по городу пользы от системы рекуперативного торможения практически нет.
Заметить её влияние получается только при поездке по холмистой местности, когда водителю приходится тормозить во время спуска.
Иногда запас хода транспортного средства увеличивается при этом на 15-20%.
Рис. 4. Тормоза премиального электромобиля Tesla Model S.
Перспективы использования рекуперации
Повысить эффективность рекуперативной системы позволяет её использование не только при торможении, но и во время обычной поездки.
Предполагается, что энергия будет возвращаться благодаря инновационной подвеске, которую уже разрабатывают компании Levant Power и ZF.
В будущем такими устройствами могут оснащаться все серийно выпускаемые авто.
Принцип действия системы в подвеске следующий:
- Рекуперативное устройство будет состоять из небольшого электромотора, 4 электрогидравлических насосов и управляющего блока.
- Приспособление будет устанавливаться возле амортизаторов каждого автомобильного колеса.
- При движении входящего в конструкцию штока кинетическая энергия будет переходить в электрическую.
- Полученная электроэнергия будет передаваться к аккумулятору электромобиля. Если устройство будет устанавливаться на машинах с ДВС, энергия поступит в их электрическую сеть.
Совместная работа рекуперативной системы торможения и устройств, аккумулирующих энергию от обычного движения, должна повысить эффективность примерно вдвое. Однако проект пока находится в разработке. До его завершения и, тем более, установки на серийные авто, может пройти несколько лет.
Выводы
Возможность возвращать хотя бы часть потраченной на торможение энергии и дальнейшее развитие технологий в этом направлении позволяет рассчитывать, что электромобили в будущем станут ещё эффективнее.
Запас хода даже бюджетного электрического транспорта увеличится до 150-200 км, и на таком авто можно будет ездить целый день без подзарядки.
В то же время эффективность рекуперации на компактных электрических авто, таких как Chevrolet Bolt, Hyundai Ioniq или Nissan Leaf, всё равно останется небольшой.
Намного заметнее увеличение запаса хода на грузовиках с электромоторами и на тяжёлых электромобилях типа Tesla Model X, вес которого даже без водителя достигает 2,4 т.
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.
Инженеры Tesla поделились секретами управления, трансмиссии и подвески Model 3
Инженеры Tesla поделились секретами управления, трансмиссии и подвески Model 3
Tesla Model 3 практически захватила рынок электромобилей, обладая быстроходностью, высокой производительностью и энергоэффективностью. Ею легко и комфортно управлять, она устойчива на дороге, а ее запас хода позволяет передвигаться на дальние расстояния.
Инженеры Tesla рассказали о процессе проектирования и разработки Model 3. Оказывается, дизайн и безопасность были основными моментами в разработке электромобиля. Шасси и подвеска Model 3 были разработаны с нуля, шины инженеры с любовью назвали «незамеченными героями» транспортного средства, поскольку они имеют решающее значение для управляемости и устойчивости электромобиля на дороге. Разработка шин Model 3 началась еще в 2015 году, когда Tesla начала сотрудничать с производителями, чтобы создать идеальные шины для электрического седана.
Секретная технология электромобиля Tesla Model 3 © HEvCars
Шины Tesla Model 3
Инженеры отметили, что при разработке шин для высокопроизводительного электромобиля, такого как Model 3, они испытывали различные трудности. Это связано с весом автомобиля и моментальным крутящим моментом. Поскольку большая часть массы электромобиля расположена ниже по сравнению с транспортным средством с двигателем внутреннего сгорания, через внешнюю пару шин образуется меньшее вертикальное усилие, которое создает сцепление при повороте.
2 электронных блока управления управляют рулевым управлением © autocar.co.uk
Чтобы решить эту проблему, Tesla сконцентрировалась на жесткости протектора, разработав новый состав, чтобы обеспечить хорошую комбинацию сцепления на поворотах и низкое сопротивление качению для шин Model 3. Звукоизолирующая пена, помещенная в полость шины, дополнительно повышает комфорт во время движения, подавляя шум. Задние колеса Model 3 также имеют некоторые особенности. Каждое заднее колесо электрического седана имеет шесть степеней свобод, с пятью звеньями и одним демпфером, хотя звенья разделены, чтобы обеспечить контроль и устойчивость при движении.
Системы безопасности и рулевого управления Tesla Model 3
Model 3 получила 5-звездочный рейтинг безопасности от NHTSA, Euro NCAP и ANCAP. Это неудивительно, учитывая, что электромобиль спроектирован с нуля. Например, передняя подвеска Model 3 была специально разработана для обеспечения максимальной защиты при испытаниях на лобовое столкновение с небольшим перекрытием.
Две передние рулевые тяги предназначены для разрушения при столкновении © autocar.co.uk
Каждое заднее колесо имеет шесть степеней свободы — пять звеньев и один демпфер, аналогичный двойному поперечному рычагу, — но звенья были разделены, чтобы лучше контролировать силы, передаваемые через контактный участок шины. Передняя подвеска также была спроектирована для обеспечения максимальной защиты в жестких испытаниях на лобовое столкновение с небольшим перекрытием.
Помимо прямой травмы, которая может произойти в результате несчастного случая, двери может заклинить, и батарея электромобиля также может быть под угрозой. Чтобы противостоять этому, были разработаны специальные связи, чтобы щелкнуть, когда переднее колесо и подвеска получают удар.
Это позволяет колесу вращаться вокруг третьего звена, перемещая колесо за пределы кузова и отталкивая автомобиль, пассажиров и аккумуляторы от точки удара.
Дополнительный передний привод в полноприводной версии отклоняется в сторону при столкновении © autocar.co.uk
Дополнительный двигатель в полноприводных вариантах находится на двух опорах в ‘V’ переднего подрамника и поворачивается назад в пустоту в случае столкновения. Система электроусилителя рулевого управления имеет быстрое передаточное отношение 10:1, обеспечивая два поворота от упора до упора. Гидроусилитель руля имеет раздельные силовые передачи, которые работают непосредственно от высоковольтной батареи автомобиля. Инженеры также упомянули два электрических модуля и два инвертора, которые обеспечивают бесперебойную работу системы в случае сбоя одного из них.
Трехфазный двигатель с гидроусилителем имеет встроенное резервирование © autocar.co.uk
Тормозная система Tesla Model 3
Тормозная система Model 3 является совершенно уникальной в том смысле, что Tesla решила оснастить электрический седан более дорогими четырехпоршневыми тормозными суппортами на передних колесах вместо однопоршневого механизма скольжения. Это дает превосходную реакцию педали Model 3, и это открывает возможность для производителя электромобилей разработать собственные поршневые уплотнения, которые полностью останавливают колодки после торможения, таким образом, увеличивая запас хода и снижая сопротивление. Такая система повышает эффективность Model 3, которая оказалась лучше других электромобилей премиум-класса, таких как Audi e-tron quattro и Jaguar I-PACE.
Тормозные диски и колодки рассчитаны на долгий срок службы автомобиля © autocar.co.uk
Илон Маск неоднократно упоминал в прошлом, что тормозные колодки в Tesla будут работать в течение всего срока службы автомобиля. Это не преувеличение, по словам инженеров Tesla, которые отметили, что диски и тормозные колодки Model 3 рассчитаны на пробег около 240 000 км. Это стало возможным благодаря системе рекуперативного торможения Model 3, которая позволяет водителям замедлять движение автомобиля без использования его физических тормозов. Что касается ржавчины, инженеры отметили, что Tesla разработала новые антикоррозионные элементы для своих электромобилей.
Подвеска Tesla Model 3
Возможно, самый интересный момент, обсуждаемый инженерами Tesla, касался подвески Model 3. В духе Илона Маска Tesla использовала концепцию NASA, улучшив настройки подвески электрического седана. Производитель электромобилей настроил подвески Model 3 согласно исследованиям космического агентства о том, как долго человеческое тело может подвергаться определенной частоте без ощущения дискомфорта. Учитывая, что вертикальная частота движения подвески влияет на комфорт и управляемость, инженеры Tesla остановились на вертикальной частоте, которая эквивалентна быстрой прогулке или медленному бегу, чтобы придать шасси Model 3 спортивный вид.
Подвеска Model 3 произвела впечатление на многих экспертов отрасли, среди которых были ветеран автомобильной промышленности и эксперт по демонтажу Сэнди Манро из Munro and Associates. Во время демонтажа автомобиля Манро отметил, что у Model 3 могут быть улучшения в области кузова и отделки, однако все, от подвески до шин, у электромобиля безупречно. В сегменте Autoline TV на YouTube Манро упомянул, что человек, который настроил подвеску Model 3, мог легко стать «F1 Prince».
Во время объявления о доходах производителя электромобилей во втором квартале Илон Маск упомянул, что история будущего — это в основном Model 3 и Model Y. Model S и Model X были созданы для того, чтобы доказать, что электромобили могут быть превосходной альтернативой автомобилям с ДВС. Седаны премиум-класса и кроссоверы, более доступная Model 3, а в дальнейшем и Model Y, скорее всего будут теми электромобилями, которые смогут побудить покупателей массового рынка переосмыслить, каким может быть автомобиль.
Автомобиль Тесла, принцип работы
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:
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
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:
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.
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.
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
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.
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.
Недостатки электромобилей Тесла
Высокая стоимость. Цены на новые модели Теслы в бомж комплектации в Америке начинаются от 43 000 $. По нашим деньгам это около 2 800 000 рублей. В Москве цены начинаются от 3,5 млн рублей. Не очень то и дешево для электрокара.
Будущее компании Тесла
Итак, на рисунке ниже мы видим график стоимости акций компании Тесла на июнь месяц 2019 года.
Как вы могли заметить, начиная с 2013 года акции полетели вверх. Где-то приблизительно в это время началась поставка первых автомобилей. Инвесторы увидели перспективу и кинулись покупать акции, что послужило их дальнейшему росту. Если акции в среднем стоили около 30$ 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
Тормозной след: почему китайцы протестуют против Tesla
На автошоу Auto Shanghai в Шанхае женщина в футболке со слоганом «У Tesla всегда отказывают тормоза» залезла на крышу одного из электрокаров Илона Маска и кричала о том, что автопроизводитель должен уйти с китайского рынка. Потребители из КНР уже давно жалуются на автомобили Tesla. Почему китайцы не могут найти общий язык с американской компанией — разобралась «Газета.Ru».
Китаянка, недовольная качеством электрических автомобилей от Илона Маска, устроила дебош на стенде Tesla во время автовыставки Auto Shanghai 2021, сообщает портал The Verge.
Женщина по фамилии Чжан в футболке с надписью «У Tesla всегда отказывают тормоза» залезла на крышу электрокара Tesla Model 3 и кричала о том, что у всех машин компании неисправная тормозная система. Также нарушительница общественного порядка выкрикивала призывы убрать американского автопроизводителя с китайского рынка.
Чжан была задержана полицией и арестована на пять суток. Как выяснили СМИ, гражданка Китая и ранее протестовала из-за неработающих тормозов у электрокаров Tesla после того, как попала в аварию из-за неисправности.
Китайское подразделение Tesla первоначально заявило, что Чжан разбила свою машину из-за превышения скорости и неисправность автомобиля здесь ни при чем. Также компания признала, что до сих пор не смогла завоевать любовь среди китайских потребителей и удовлетворить их запросы.
Такая реакция со стороны американской компании лишь усугубила ситуацию: одно государственное новостное издание призвало провести расследование по делу о неисправных тормозах в электрокарах, другое обвинило Tesla в неискренности и усомнилось в честности компании.
После этого Tesla опубликовала извинения за то, что не обратила внимание на претензии Чжан ранее и не предприняла никаких действий, чтобы устранить проблему.
Китайские клиенты уже давно жалуются на автомобили Tesla. Как отмечает The Next Web, в марте другая гражданка Китая из провинции Хэнань устроила одиночный пикет перед местным магазином Tesla, написав на своей машине: «У Tesla всегда отказывают тормоза». Также китаянка кричала, что электрокар из-за дефекта тормозов чуть не убил всю ее семью. Всего в Китае насчитывается пять подобных случаев.
Кроме проблем с тормозами, китайские пользователи также сообщали о возгорании батарей, неожиданном ускорении машины и сбоях в работе ПО во время езды.
Из-за большого количества жалоб от потребителей на качество электрических автомобилей в январе 2020 года в КНР состоялось правительственное совещание по теме безопасности, по итогу которого Tesla попросили вести свою деятельность в рамках китайского законодательства.
В ответ Tesla заявила, что проведет инспекцию своего китайского подразделения, однако никаких новостей о ходе проверки не появлялось.
Аналитик «Фридом Финанс» Евгений Миронюк отметил, что утверждать, будто китайцы не любят Tesla, нельзя. Так, несмотря на большое количество жалоб на американские электрокары, в первом квартале 2021 года Tesla реализовала в Китае около 69 тыс. электромобилей, что составляет 37% от ее продаж по всему миру.
«В Китае активно наращивают производство электромобилей, и у Tesla есть несколько конкурентов на местном рынке. Китайские конкуренты Tesla производят гораздо более дешевые аналоги. Tesla на сегодня выигрывает конкурентную гонку за китайский рынок, но число модификаций электротранспорта с разными типами аккумуляторов и стремительным развитием «автопилотов» оставляет Tesla лишь нишу на китайском рынке», — заключил эксперт.
Читайте также: