Что за двигатель в машине tesla

О лидерстве Tesla (да, они тоже используют асинхронный эл.двигатель)(репост)

Как мы уже упоминали, Тесла, сегодняшний лидер электротранспорта, давно и успешно комплектует свои электромобили асинхронными электродвигателями. Возможно, это одна из причина того, что компания завоевала лидерство на мировом рынке.

В то же время, известные автогиганты пошли другими путями. И вот что из этого получилось.

Поделимся интересным обзором от блогера.

Tesla и характеристики двигателей

(с) Matt Taylor, www.narrowband.org

Tesla удерживает абсолютное лидерство в части главных показателей эффективности, существенно превосходя прогнозы Министерства энергетики США, сделанные задолго до 2020 г. BMW и Chevy продвинулись, конечно, не настолько сильно.

Той осенью были представлены некоторые интересные разборы Model 3 (ссылка) и конкурирующих двигателей. В заключении указывается, что стоимость двигателя Tesla составила около $745.

Пиковая мощность стандартного двигателя Model 3 (заднеприводная) составляет около 211 кВт. Для стандартного двигателя Model S зафиксирована пиковая мощность в 270 кВт. Важно понимать, что это пиковые мощности, т.к. они значительно превышают мощности, которые двигатель принципиально может выдавать в течение длительного времени. Возможно, кратковременные форсирования, но, вероятно, в течение нескольких секунд, но не минут. Model S, двигающаяся по ровной поверхности со скоростью 80 миль/час, будет потреблять около 28 кВт от батареи, а Model 3 в тех же условиях – около 22 кВт. Температурное ограничение у Model S предположительно наступает при движении с продолжительными периодами на скорости 100 км/ч или около того, при этом потребление составит около 45 кВт (ограничение может быть связано с двигателем или с батареей, точно неизвестно). Но имейте в виду, что эти пиковые мощности нужны для резких ускорений, которые занимают секунды.

В любом случае, показатели двигателей, указываемые в спецификации, относятся к пиковым значениям, а не к показателям в режиме продолжительной работы. И если мощность Model S при продолжительной работе составляет 45 или 50 кВт, то пиковое значение примерно в 5,5 раз выше. Этот разрыв огромен. И определённо, это достигается не путём увеличения габарита двигателя. Если вы идёте по этому пути, вы выходите из области высокой эффективности нагрузок, что заставляет вас увеличивать также ёмкость батареи. Потом, сравните массу двигателя Tesla и BMW. Первые весят немного меньше, при этом обеспечивая заметно большую мощность.

Поместив цифры, полученные при разборе, в таблицу, получим следующее сравнение для Model 3, i3 и Bolt.

Из таблицы выше видно, что при оценочной стоимости в $754 и пиковой мощности в 211 кВт стоимость киловатта мощности составит около 3,6 $/кВт. Это чрезвычайно значимое достижение для электротехники. И это одна из причин заинтересованности многих государственных ведомств в этом показателе: чем сильнее отрасль преуспеет в снижении этих цифр, тем скорее общество оценит преимущества электричества перед ДВС. И Tesla убивает его.

Интересно взглянуть на данные Министерства энергетики США 2014 года и их прогнозы относительно того, что будет актуально к 2020 году. Ниже они приводят разбивку (детализацию) по стоимости для силовой электроники (инвертера) и двигателя привода с пиковой мощностью 55 кВт и долговременной 30 кВт. По-видимому, эти предположения основываются на том, что Model S рассматривалась с приводом мощностью 270 кВт и стоимостью $5400, откуда получается 20 $/кВт для всего привода.

В любом случае, двигатель Tesla Model 3 с пиком 3,6 $/кВт существенно превзошла прогнозы Министерства энергетики, которое рассчитывало на $4,7. И Tesla добилась этого почти на 2 года раньше, чем ожидало министерство.

Интересный факт, который стоит учитывать в оценках министерства: они приняли соотношение пиковой и длительной мощностей почти как 2:1 – довольно типичное и консервативное представление для того времени. Если представим, что модели Bolt и i3 потребляют около 40 кВт на своих максимальных скоростях, то обе они будут иметь соотношение значительно ниже, чем 5,5 у Tesla. Но всё ещё существенно выше исторически используемого 2:1.

Обычно ограничение пиковой мощности связано с насыщением магнитного поля, вследствие чего дальнейшее увеличение тока не приводит к ожидаемому усилению поля. При достижении этой точки КПД двигателя начинает резко снижаться. Повышение тока вдвое больше не даёт двукратного увеличения вращающего момента. КПД, который в среднем равен около 95 %, может снизиться до 90 % и ниже. Выглядит всё ещё очень неплохо, но это означает, что 10 % от ваших 200 кВт, т.е., 20 кВт, теряются в виде тепла. А это много.

Читайте также:  Какое масло лучше заливать в двигатель для бензогенератора

Эволюцию двигателей электротранспорта можно проиллюстрировать картами КПД, приведёнными ниже (ссылка на источник https://www.coilwindingexpo.com/berlin/media/pages/Tutorial-1-D—Staton-&-J—Goss-MDL.PDF)

Слева представлена карта для двигателя Honda Accord Hybrid 2005 года, справа – Tesla Model S. В левой части вы можете видеть классический вид карты КПД электродвигателя (на пост. магнитах – прим. Licc/Lr43). Обратите внимание на пиковый КПД, обозначенный тёмно-красным, – он расположен в довольно маленькой области с соответствующими условиями работы. При превышении скорости вы получите более низкие КПД при любых вращающих моментах. Сравните это с картой КПД в правой (асинхронный – прим. Licc/Lr43) части и обратите внимание на то, насколько расширена область эффективной работы с пиковыми КПД (> 96%). Белая точка указывает на карте область, в которой вы бы находились, двигаясь со скоростью 80 миль/час по ровной поверхности (примем, что 80 миль/час = 9200 об/мин * 29 Нм даёт потребление 28 кВт).

Итак, в итоге, Tesla, похоже, действительно добилась сильного увеличения соотношения пиковой мощности к длительной и получили огромное преимущество за счёт этого. И я не уверен, что ребята из BMW и Chevy вполне понимают, как им это удалось.

Matt Taylor (https://www.narrowband.org/blog?author=582b933a2994cab6e0ce775f)

От себя добавим – на номограммах ясно видно насколько у асинхронного привода шире эффективный диапазон мощностей, чем у моторов на ПМ.

Источник

Двигатель Тесла

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.

Читайте также:  Dual vvt что за двигатель

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.

Источник

Все, что нужно знать об электромоторе Tesla

Как выглядит электрический двигатель Tesla?

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

Читайте также:  Двигатель заводится и глохнет на холодную форд фокус 1

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)

Источник

Adblock
detector