Ювелирное обозрение

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

Технические характеристики

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

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

Технические характеристики силового агрегата электромобиля Tesla:

Наименование	Характеристика
Производитель	Tesla
Тип	трёхфазный асинхронный двигатель
Мощность	225, 270 или 310 кВт
Крутящий момент	430, 440 или 600 Н·м
Максимальная скорость	201 (первое поколение) 250 (второе поколение) км/час
Разгон до 100 км/час	от 2,7 (модификация P100D) с
Тип аккумулятора	литий-ионный
Запас хода	от 370 до 632 км
Время зарядки	8 ч

Обслуживание и эксплуатация

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

Неисправности и ремонт

Ремонт, как и обслуживание, стоит проводить на специальном оборудовании у специалистов. Основными и частыми неисправностями является быстрая потеря ресурса батареи. Первые модели Тесла имели слишком малый запас энергии, а поэтому была высока вероятность «застрять» на трассе.

Ещё один факт – неисправность в системе автопилота. Эта проблема стала причиной гибели американского гражданина Джошуа Браун в 2016 году. Расследование причин аварии показало, что автопилот не видит поперечно идущий транспорт. Данная неисправность на стадии усовершенствования.

Забавные факты

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Вывод

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

Все, что нужно знать об электромоторе Tesla.

Любой знаток автомобильной марки Tesla знает, что название компании выбрано не случайно. Tesla Motors (Тесла Моторс) названа в честь создателя двигателя Николы Тесла, жившего в 19 веке. Практически каждый автомобиль, который производит компания Tesla – от родстера до модели S и Х, оснащается 3-фазным асинхронным двигателем переменного тока, концепцию которого и придумал легендарный изобретатель.

В течение десятилетий после изобретения электродвигатель Николы Тесла работал от стационарной 3-фазной электрической розетки переменного тока. Примерно в 1990 году инженер-индивидуалист Алан Коккони разработал один из ранних портативных инверторов –устройство, которое превращает постоянный ток (DC) в батарее электромобиля в переменный ток (AC), необходимый для работы асинхронного двигателя.

Комбинация инвертор/электродвигатель была впервые использована на электроавтомобиле General Motors EV1. Позже итальянский физик Джузеппе Коккони создал улучшенную версию этой трансмиссии, которая появилась на автомобиле AC Propulsion Tzero. Но до серийного производства этого автомобиля не дошло. Зато на эту электромашину обратил внимание будущий соучредитель компании Tesla Motors Мартин Эберхард, основавший компанию в честь великого физика Николы Тесла вместе с Марком Тарпеннингом, к которым позже присоединился Илон Маск.

В итоге компания Tesla получила лицензию на технологию электромотора автомобиля tZERO для своего родстера. Так на автомобилях Tesla появился асинхронный двигатель, который, кстати, претерпел ряд изменений и улучшений.

Прелесть асинхронного двигателя в том, что он не требует постоянных магнитов. Постоянные магниты достаточной мощности для вращения двигателя электроавтомобиля обычно изготовлены из редкоземельных материалов. А, как известно, редкоземельные магниты имеют огромную первоначальную стоимость. Также такие магниты имеют свойство размагничиваться. Но главное, что цены на редкоземельные материалы зависят от их добычи, что приводит к большим биржевым колебаниям цен.

Благодаря же транзисторам асинхронный двигатель можно использовать с обычными магнитами. В асинхронном моторе используются электромагниты (катушки проволоки и т. д.), которые можно включать и выключать или переключать много раз в секунду благодаря транзисторам с эзотерическими названиями, такими как дополнительный полевой транзистор на основе оксида металла (MOS) -FET) или биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).

Асинхронный двигатель, конечно, потрясающий мотор. Но не идеальный. В двигателе Tesla используется дорогостоящий и сложный в изготовлении ротор, изготовленный из меди. А благодаря особенности работы асинхронных двигателей ротор имеет тенденцию нагреваться и даже перегреваться. Тепло – это потраченная впустую энергия (известная как потеря i 2 r). В электроавтомобиле это имеет огромное значение. Асинхронный электромотор также не так эффективен на низких скоростях, в отличие от других двигателей. Поэтому эта технология открыта для новых решений, которые бы привели к созданию более эффективных электродвигателей, а также к снижению затрат себестоимости.

В зависимости от модели автомобили Tesla оснащаются одним или двумя электродвигателями. Например, заднеприводная модель Tesla Model S оснащается 3-фазным 4-полюсным асинхронным двигателем (вверху справа). Электроника привода инвертора (слева). Редуктор 9.73:1 и задний дифференциал (в центре) собраны в одну маслонаполненную часть, расположенную в задней части машины. Задние колеса приводятся в движение непосредственно этим устройством.

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

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

Полноприводные модели Tesla Model S оснащены аналогичным передним приводом со вторым асинхронным двигателем и редуктором 8.28:1, который и приводит непосредственно в движение передние колеса.

В Tesla Model 3 на задних колесах используется вот этот двигатель:

Этот трехфазный 6-полюсный двигатель с постоянным магнитом с переключаемым сопротивлением (справа), электроникой привода инвертора (слева), редуктором 9:1 и задним дифференциалом (в центре) собран в едином блоке, который и вращает задние колеса.

В моделях с полным приводом в Tesla Model 3 используется 3-фазный 4-полюсный асинхронный двигатель и редуктор, которые непосредственно и приводят передние колеса в движение. На скоростях этот асинхронный мотор немного более эффективный, чем задний двигатель PM-SR. Именно поэтому он используется для обеспечения большей части крутящего момента.

Двигатель PMSR заднего привода Tesla модели 3 (статор и ротор) (технология Bloomberg). Трехфазный 6-полюсный двигатель с постоянным магнитом и переключаемым сопротивлением (PM-SRM) имеет даже более высокую производительность и эффективность, чем асинхронные двигатели, используемые в других автомобилях Tesla.

Ротор двигателя PMSR заднего привода Tesla Model 3 (технология Bloomberg)

Статор PMSR заднего привода Tesla Model 3 (технология Bloomberg)

Tesla Model S
Общие данные
Производитель	Tesla
Годы производства	2012 — настоящее время
Сборка	Фримонт, США
Класс	Gran Turismo
Дизайн
Тип кузова	5‑дв. лифтбек (5‑мест.)
Компоновка	заднемоторная, заднеприводная
Колёсная формула	4 × 2, 4 × 4
Двигатель

Model S
Производитель	Tesla
Тип	трёхфазный асинхронный двигатель
Максимальная мощность	225, 270 или 310 кВт
Максимальный крутящий момент	430, 440 или 600 Н·м , при 0–5000 об/мин
Макс. скорость	201 (первое поколение) 250 (второе поколение)
Разгон до 100 км/ч	от 2,7 (модификация P100D)
Тип аккумулятора	литий-ионный
Дальность хода	от 370 до 632 км
Время зарядки	8 ч

Трансмиссия 1-ступенчатый редуктор (9,73:1) Массово-габаритные характеристики Длина 4976 мм Ширина 1963 мм (с зеркалами) Высота 1435 мм Клиренс изменяемый, до 160 мм Колёсная база 2959 мм Масса от 1886 до 2175 кг На рынке Связанные Tesla Model X
Tesla Model 3 Сегмент S-сегмент Другая информация Дизайнер Франц фон Хольцхаузен

Tesla Model S — пятидверный электромобиль производства американской компании Tesla. Прототип был впервые показан на Франкфуртском автосалоне в 2009 году; поставки автомобиля в США начались в июне 2012 года [1] .

Содержание

История [ править | править код ]

Tesla начала поставки с 1000 седанов ограниченного выпуска Signature и Signature Performance, оснащённых аккумуляторами ёмкостью 85 кВт·ч и стоимостью 95 400 и 105 400 долларов соответственно.

Изначально в планах Tesla было начать в 2013 году производство автомобилей с аккумуляторами ёмкостью 60 кВт·ч (335 км) и 40 кВт·ч (260 км) [2] , однако из-за малого спроса от модели на 40 кВт·ч решено было отказаться от них [3] .

В июне 2013 года компания показала перезарядку Model S путём автоматической замены батареи. В ходе демонстрации было показано, что процедура занимает примерно 90 секунд, что более чем вдвое быстрее заправки полного бака аналогичного бензинового автомобиля. По заявлению президента компании Илона Маска, «медленная» (20 минут для 50 % заряда аккумулятора [4] ) зарядка батареи Model S на заправочных станциях компании останется бесплатной, в то время как быстрая замена обойдётся владельцу машины в сумму около 60—80 долларов, что примерно соответствует стоимости полного бака бензина [5] .

Внешние видеофайлы Презентация замены батареи на Model S с участием Илона Маска. на Vimeo Процесс замены батареи на Model S. на YouTube, начиная с 52

Однако, в дальнейшем, от планов по автоматической смене батарей было решено отказаться в пользу развития сети заправок Tesla Superchargers [6] . Только автомобили, проданные до 22 января 2017 года, будут пользоваться пожизненной бесплатной неограниченной быстрой зарядкой на станциях Tesla Superchargers; автомобили, проданные после января 2017 года, получат 400 кВт·ч бесплатной быстрой зарядки в год, при превышении этого количества, владельцу придётся оплатить стоимость потреблённого во время быстрой зарядки электричества [7] .

В 2016 году Tesla Model S получил обновлённый дизайн, частично более схожий с Model 3. В 2017 году также произошло некоторое обновление модельного ряда и теперь в продаже доступны только версии 75, 75D, 100D, P100D (цифры обозначают ёмкость аккумулятора в кВт·ч, D — полный привод, P — производительная версия) [8] .

Характеристики [ править | править код ]

Базовая модель S использует жидкостное охлаждение двигателя переменного тока, который имеет мощность 362 лошадиные силы. Согласно US Environmental Protection Agency (EPA) заряда литий-ионного аккумулятора ёмкостью 85 кВт⋅ч хватает на 426 км (265 миль) [9] .

Как показывает практика, Tesla Model S P85 способна проехать до 380 км при околонулевой температуре воздуха со средним расходом энергии ≈0,2 кВт·ч/км [10] . Но это при средней скорости около 80 км/ч. Если ехать быстрее (и особенно в случае «нелинейного», интенсивного движения и/или в городской черте), то расход энергии может резко вырасти, вплоть до двукратного размера относительно указанного, с соответствующими последствиями в виде заметного снижения запаса хода. При температуре −20° запас хода S P85 приблизительно 180 км [11] , при −26° — 160 км [12] .

Продажи [ править | править код ]

По итогам первого квартала 2013 года в США было продано 4750 экземпляров Tesla Model S. Таким образом, модель стала самым продаваемым люксовым седаном, опередив, в частности, Mercedes-Benz S-класса и BMW 7-й серии [13] .

В Норвегии благодаря государственной поддержке электромобилей [14] за первые две недели сентября 2013 года Tesla Model S — самый продаваемый автомобиль (322 шт), обошедший Volkswagen Golf (256 шт). Электромобили Tesla Model S и Nissan Leaf заняли в Норвегии за этот период 11 % рынка [15] [16] [17] .

Всего в мире к концу первого квартала 2014 года было продано около 32 тыс. автомобилей Tesla S. При этом по итогам квартала отмечена стабилизация спроса в США при продолжении роста продаж в Евросоюзе. В России такие машины пока что редкость и встречаются только в крупных городах в связи с отсутствием СТО и инфраструктуры для электромобилей [ источник не указан 436 дней ] .

Продажи Model S в мире составили 50 тыс. автомобилей в 2015 году [18] , в 2016 также было продано 50 тыс. автомобилей. Таким образом, с 2015 по 2016 год в США было продано 18 028 автомобилей из 29 156 выпущенных Tesla Model S [19] .

Цены [ править | править код ]

Цены на Model S в США в 2017 году начинаются от 70 тысяч долларов и доходят до 140 тысяч долларов [20] . Самый дорогой вариант на момент 2017 года — Tesla Model S P100D с запасом хода в 507 километров, способный разгоняться до 100 км/ч за 2,7 секунды [21] .

Безопасность [ править | править код ]

В октябре 2013 года на YouTube появилось видео [22] горящего автомобиля Tesla Model S. В своём блоге компания сообщила, что возгорание произошло из-за механического воздействия, повлёкшего разрушение одного из шестнадцати блоков аккумуляторов [23] . В результате происшествия никто не пострадал: подчиняясь инструкциям системы управления машины, водитель съехал на обочину скоростного шоссе, остановил её и покинул салон — однако в дни, последовавшие за размещением видео, капитализация компании снизилась на 2,4 млрд долларов США [24] . Как объяснила компания, дыра размером 7 см в блоке аккумуляторов возникла от наезда автомобиля на крупный металлический предмет, сила удара которого в днище оценивается в 25 тонн. Распространению пожара способствовало то, что пожарные при тушении проделали ещё четыре отверстия в защитном металлическом щите блока аккумуляторов, и огонь вышел наружу, но не дошёл до кабины. Пожар в случае бензинового автомобиля мог быть более сильным.

«Потребители, озабоченные пожароопасностью, не должны сомневаться, что безопаснее водить автомобиль с аккумуляторами, чем с большим баком с легковоспламеняющейся жидкостью», – говорит Илон Маск [25] . По заявлению водителя машины, от момента удара до возгорания прошло около пяти минут, а салон электромобиля остался полностью неповреждённым [26] .

Реакция Tesla не заставила ждать: в ноябре выпущено обновление ПО, увеличивающее дорожный просвет. Весной 2014 года объявлено, что в конструкцию автомобиля внесены изменения. Теперь под днищем устанавливаются полый алюминиевый брус специальной формы, титановая плита и щит из штампованного алюминия. Алюминиевый брус либо отбрасывает лежащий на дороге предмет, либо, если это очень твёрдый и устойчивый объект, смягчает удар и направляет его вверх перед батарейным отсеком, в район переднего багажника, предотвращая серьёзные повреждения и сохраняя управляемость автомобиля. Титановая плита защищает от повреждений уязвимые компоненты в передней части машины, помогая нейтрализовать лежащие на дороге обломки. Щит из алюминия установлен на случай, если первые два устройства защиты не справятся — он дополнительно поглощает и рассеивает энергию удара. Владельцы уже купленных Tesla S могут бесплатно доукомплектовать свои электромобили усовершенствованной защитой на станциях обслуживания.

В октябре 2015 года при обновлении прошивки добавлены функции адаптивного круиз-контроля «Autosteer» и «Автопилот» (доступны более чем на 60 тысячах автомобилей, произведённых с октября 2014 года и оснащённых дополнительными датчиками: сонарами, камерой, радаром). Данные функции позволяют автомобилю самостоятельно следовать по полосе или менять полосы при видимой разметке, но не включают в себя реакции на ограничения скорости, на сигналы светофоров, на пешеходов (уровень автономности — NHTSA «Level 2») [27] . Включение части функций — платное [28] [29] [30] . По некоторым мнениям подобная функциональность противоречит государственным требованиям и не может использоваться на общедоступных дорогах. Некоторые водители в нарушение рекомендаций испытывали данную функцию, надолго убирая руки с руля [31] .

7 мая 2016 года произошло первое дорожно-транспортное происшествие со смертельным исходом с автомобилем, двигавшимся на автопилоте. По сведениям, размещённым в корпоративном блоге компании, система автомобиля Tesla Model S 2015 года не распознала светлый полуприцеп с высоким дорожным просветом на фоне яркого неба и не включила торможение. Смертельный случай произошёл после более чем 210 млн км суммарного пробега автомобилей на автопилоте. В среднем смертельный случай регистрируется в США каждые 151 млн км, в мире — каждые 97 млн км [32] .

В то же время Tesla Model S является одним из наиболее безопасных автомобилей на рынке, получившим 5 звёзд по результатам аварийных испытаний как по версии Euro NCAP [33] , так и NHTSA [34] .

30 марта 2018 года компания Tesla отозвала около 123 тыс. автомобилей серии Model S, выпущенных до апреля 2016 года, для замены деталей гидроусилителя руля. Обусловливалось это тем, что болты гидроусилителя подвержены коррозии в холодное время года. Такое воздействие оказывается из-за соли, которую используют в целях предотвращения обледенения на дорогах [35] .

В России [ править | править код ]

Tesla Model S официально не продается в России, но по данным ГИБДД, только в Москве зарегистрировано более 80 машин по состоянию на август 2014 года [ источник не указан 464 дня ] . Количество этих машин продолжает расти, но в целом их пока ещё крайне мало. По оценке директора компании Revolta Motors Максима Осорина, в 2014 году в Россию было завезено 170—180 автомобилей Tesla [37] . По состоянию на 1 июля 2015 года, на дорогах нашей страны числилось 122 официально зарегистрированных Tesla. [38]