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.

Источник

Как устроена компания Tesla и что у неё под капотом?

Какая структура у компании, на чём она зарабатывает и какие каналы продаж использует.

Tesla работает по модели Direct-to-Consumer (D2C), поскольку она продает напрямую, исключая посредников, таких как дилерские центры, и предлагая собственную сеть зарядных станций.

Что из этого больше на слуху: Тесла или Илон Маск? Как правило, мы идентифицируем автора по произведению. В случае с какой-нибудь другой компанией для вас было бы нормально знать Илона Маска как генерального директора Tesla. Здесь же произошло обратное: Tesla — это компания Илона Маска.

Но в любом случае, помимо своего харизматичного и несравненного лидера, Tesla также характеризуется тем, что является компанией, которая в основном делится на три бизнес-модели: автопроизводитель, поставщик оборудования и технологическая компания.

Тогда мы узнаем, как все работает в этой гибридной бизнес-модели, которая столкнулась с серьезными проблемами на рынке.

Tesla , Inc. — американская компания, основанная в 2003 году инженерами Мартином Эберхардом и Марком Тарпеннингом, первоначально как Tesla Motors. При этом изначально Маск выступал в качестве инвестора компании.

Первый продукт Tesla был выпущен в 2008 году — Tesla Roadster, высокопроизводительный спортивный электромобиль, продажи которого закончились четыре года спустя, в 2012 году. Вместо того, чтобы выпустить более дешевый первый автомобиль для увеличения количества, Roadster стал предметом роскоши.

Маск, генеральный директор компании, объяснил, что со всеми технологиями, которые они намеревались внедрить в автомобиль, было бы невозможно выйти на рынок по низкой цене. Именно по этой причине они решили выпустить продукт, прежде всего, привлекательный.

В последующие годы Tesla вложила значительные средства в маркетинг, исследования и разработки, уделяя приоритетное внимание исследованиям в области безопасности, автопилота и зарядки автомобилей.

В 2018 году Tesla уже была крупнейшим продавцом электромобилей в мире: было продано более 250 000 единиц, что составляет 12% этого рынка.

В настоящее время бизнес-модель Tesla основана на трех принципах: модель продажи, обслуживание и сеть зарядки.

Прежде всего, в отличие от других автопроизводителей, автомобили которых продаются через дилерские центры по всему миру, Tesla фокусируется на прямых продажах. Это означает, что все магазины Tesla являются филиалом самой компании, и что любого, кто обслуживается в этом помещении, на самом деле будет встречать сотрудник самого производителя.

Это позволяет Tesla улучшать свой продукт за счет прямого и быстрого контакта с клиентом и гарантирует им дифференцированные услуги, которые включают возможность настройки автомобиля через Интернет.

Кроме того, у компании есть сервисные центры во всех местах, где она продает свои автомобили, с индивидуальным обслуживанием, в том числе со стороны Tesla Rangers, технических специалистов, которых компания отправляет в дома людей для обслуживания.

В этих центрах также есть служба зарядки. Но, более того, у Tesla также есть обширная сеть станций Supercharges, где автомобили можно полностью зарядить за 30 минут — без каких-либо затрат.

Конечно, помимо этих трех факторов, еще есть разница между собственным продуктом компании. Tesla предлагает самые быстрые и с наибольшим запасом хода электромобили на рынке с уникальным дизайном и фирменным стилем.

Наконец, есть еще весь процесс исследований и разработок, продвигаемый компанией. Tesla вкладывает большие средства в оборудование и программное обеспечение, уделяя особое внимание цифровым технологиям и автономным автомобилям.

При этом компания все больше стремится сократить выбросы CO2 за счет инвестиций в устойчивую энергетику, что гарантирует поддержку правительства.

Вы можете посмотреть на бизнес-модель Tesla с помощью готового Canvas.

Источник

Как устроен электромобиль Tesla (18 фото)

С тех пор, как я увидел год назад передачу посвященную этой машине, можно сказать, что она стала моей мечтой. Подумайте только — электромобиль который не нужно кормить дорожающим каждый день бензином или дизелем, который не загрязняет окружающую среду, и который признан самым надежным и экологичным автомобилем в мире!

Когда я узнал, что один из экземпляров легендарного электромобиля появился в Москве, я решил познакомиться с его владельцем и увидеть машину воочию, однако она оказалась очень востребованной среди фанатов электромобилей и экологических движений, потому я нашел ее на мероприятии посвященном защите окружающей среды.

Немного расскажу о машине: Tesla Model S — пятидверный электромобиль производства американской компании Tesla Motors. Прототип был впервые показан на Франкфуртском автосалоне в 2009 году. Поставки автомобиля в США начались в июне 2012 года. Компания называет свой автомобиль с таким типом кузова «фастбэк», который нам известен как «хэтчбэк».

Цены на Model S начинаются от 62,4 тысячи долларов и доходят до 87,4 тысячи долларов (в США). Самый дорогой вариант — это автомобиль с запасом хода почти в 425 километров, способный набирать «сотню» за 4,2 секунды.

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. Прорыв произошел и в Европе. В Норвегии за первые две недели сентября 2013 Tesla Model S — самый продаваемый автомобиль (322 шт), обошедший Volkswagen Golf (256шт).

Под капотом нет всего того, что мы привыкли видеть в машине с двигателем внутреннего сгорания. Здесь вместо него багажник.

Сзади то же самое. Багажник довольно объемный, при желании здесь можно установить детские кресла, обращенные лицом к стеклу.

Согласно US Environmental Protection Agency (EPA) заряда литий-ионного аккумулятора емкостью 85 кВт⋅ч хватает на 426 км, что позволяет Model S преодолевать наибольшую дистанцию из доступных на рынке электромобилей. Изначально в планах Tesla было начать в 2013 году производство автомобилей с аккумуляторами емкостью 60 кВт⋅ч (335 км) и 40 кВт⋅ч (260 км), однако из-за малого спроса от модели на 40 кВт⋅ч решено было отказаться. Базовая модель S использует жидкостное охлаждение двигателя переменного тока, который производит 362 лошадиных силы.

В основе аккумулятора автомобиля (их 16 блоков) находится около 7 тысяч пальчиковых батареек уложенных с особым распределением положительных и отрицательных контактов, который хранится в секрете.

В июне 2013 года компания продемонстрировала возможность перезарядки Model S путём автоматической замены батареи. В ходе демонстрации было показано, что процедура замены занимает примерно 90 секунд, что более чем вдвое быстрее заправки полного бака аналогичного бензинового автомобиля. По заявлению президента компании Элона Маска, «медленная» (20-30 минут) зарядка батареи Model S на заправочных станциях компании останется бесплатной, в то время как быстрая замена обойдётся владельцу машины в сумму порядка 60-80 долларов, что примерно соответствует стоимости полного бака бензина.

Заглянем внутрь машины. Вместо привычных приборов на панели, здесь жк монитор, на котором все нужные функциональные кнопки и информация о рабочем состоянии автомобиля.

В данный момент автомобиль стоит на зарядке и вместо спидометра отражается информация о том, насколько заряжен электромобиль, и на сколько километров хватит его хода. Вместо тахометра на дисплее показываются данные амперметра.

Сзади довольно просторно.

Окна на двери без рамок.

На поворотнике — символ компании Tesla Motors, лаконичный и красивый.

Напоследок расскажу о том, как заряжается батарея электромобиля словами его владельца.

Как заряжать теслу? Простой ответ — легко и просто.

Простая математика и базовый курс электротехники, 8й класс средней школы.

Помним что мощность выражается в киловаттах и равна силе тока в амперах, помноженной на напряжение в вольтах.

А емкость батарейки теслы равна либо 60 КВт-ч, либо 85 КВт-ч, в зависимости от модификации.

И еще помним что штатное зарядное устройство работает в диапазоне 100-240V 50-60Hz. Проблем с российскими электросетями нет никаких.

Главное три фазы не подать 🙂 но абстрактный имярек без бойца-электрика с этой задачей не справится, а неумные бойцы-электрики в природе встречаются крайне редко, естественный отбор все дела.

Итак поехали. Куча опций.

Вариант 1. Всегда и везде.

Штатный блок питания, обычная розетка 220В.

12 ампер, 220 вольт = примерно 2.5КВт.

Полная зарядка батареи — полтора суток (указано для большой батарейки 85, для маленькой указанное время делим на полтора).

Важно иметь работающую «землю» на розетке, без этого не работает.

Техническая сложность — все разъемы зарядного устройства идут по заокеанским стандартам.

Решение — либо переходник с американской розетки на российскую (китайские переходники для айфонов не годятся, они хлипкие ппц, пускать по ним 12А вдолгую просто страшно), либо банальная скрутка. Цепляем к американским разъемам на скрутку отрезанный от полотенцесушителя или микроволновки кабель с вилкой. Работает.

Вариант 2. Дешево и сердито.

Второй разъем зарядного устройства. Стандарт NEMA 14-50, американская силовая розетка.

Берем американскую розетку стандарта NEMA 14-50 (важно озаботиться купить заранее, лучше сразу десяток про запас), зовем бойца-электрика. Просим или требуем выдать 50 ампер на одной фазе.

В зависимости от степени мотивации и мотивации бойца-электрика и возможно бойца-энергетика, получаем или 25А, или 32А, или 40А.

Дальше боец-электрик ставит на стену заранее запасенную американскую розетку и подключает ее. Бойцы-электрики этому обучены, коммутация проблем не вызывает (цепляются ноль-земля-фаза, нейтраль не нужна). Схемы коммутации ищем в википедии.

Итог — время полной зарядки сокращается до 18/14/11 часов.

Уже намного лучше, за ночь батарейка зарядится.

Как выглядит процесс зарядки по вариантам 1 и 2.

Открыл багажник. Вынул зарядное устройство. Вставил в розетку, дождался когда побегут зеленые огоньки. Вставил в машину, дождался пока замигает зеленым. Пошел спать. Минута-полторы на все про все.

Не уверен в возможности уличной установки. Визуально на IP44 не очень похоже, реально — надо читать спецификации. Варианты выкрутиться точно есть.

Вариант 3. Wall connector.

Процесс организации практически полностью аналогичен варианту 2.

• — бойцам-электрикам и бойцам ставится боевая задача обеспечить 80 ампер на одной фазе. Возможно, бойцы с этой задачей не справятся, 80А это много. Тогда можно ограничиться 40А.
• — вместо розетки NEMA 14-50 на стену вешается настенное зарядное устройство.

Процедура зарядки существенно упрощается. Снял со стены штекер, воткнул в машину, пошел спать. Секунд 15 и никаких проводов под ногами.

Время полной зарядки (если удастся организовать 80А) сокращается до 5-6 часов.

Уличное исполнение — да. Защита IP44.

Важный момент — убедиться при заказе что тесла умеет заряжаться током 80А. Если не умеет — вопрос потенциально можно решить заменой блока зарядки в тесле.

Но он дорогущий, проще купить не эту а другую теслу, где блок стоит штатно.

Для обособленно живущих замкадышей также доступна опция зарядки от однофазного дизеля. Особенностей абсолютно никаких, с коммутацией легко справится боец-электрик.

Пока это всё что есть.

Пока в России нет ни суперчарджеров (110КВт мощность, заряжает за 40 минут) ни станций battery swap (меняют батарейку на новую заряженную за 2 минуты).

Все будет. Год-два максимум.

Никаких технических сложностей нет, особенно в суперчарджерах. Вопрос ровно в том когда Элон Маск вспомнит про poor Russia. Скоро вспомнит, скоро 🙂

Что еще надо учитывать.

Что реальный расход электричества, в режиме уличных гонок (по-другому я на ней пока не езжу) в 1.5 раза выше номинального. Запас соответственно не 400 км, а 250-300.

Что реальный дневной пробег типового внутримкпадыша — в пределах 100-150км. Замкадыши ездят 150-200км. Соответственно каждый день нужно заряжать не всю батарею а половинку или 2/3. И не 10 часов, а 5-6-7.

Это всё. Больше никаких особенностей и откровений.

Просто каждый вечер ставим на зарядку айфон, айпад, макбук и теслу.

Источник