Электромобиль Тесла
Докладчик: Шишленин А.Е., гр. 442 об2
Научн. рук.: Карпова Т.В.
Tesla Model - первый в своем роде электромобиль сочитающий в себе техничность и динамичность. Растущая популярность электромобилей уже ни у кого не вызывает сомнения. И в не таком уж далеком будущем у этого вида транспорта есть все шансы занять существенную нишу на рынке. Сейчас сложно найти человека, интересующегося автомобилями, экологией или IT, который ни разу не слышал о Tesla Motors. Кое-кто даже называет компанию "Apple от мира автомобилей". Как бы там ни было, успех к производителю из Калифорнии пришел не сразу. Впервые за свою десятилетнюю историю Tesla Motors получила прибыль лишь в первом квартале 2013 года. Давайте же пройдемся по основным верхам истории производителя электрокаров из Кремниевой долины и посмотрим, насколько безоблачно его будущее.
История создания Tesla MotorsПредприимчивые инженеры Мартин Эбехард и Марк Тэппинг в 2003г. основали компанию под названием Tesla Motors. Как известно, Никола Тесла был сербским ученым, изучавшим электричество и сделавшим революционные для своего времени открытия.
М. Тэппинг уже долгое время увлекался спортивными авто. Пришло время, когда инженера серьезно заинтересовали проблема глобального потепления и жесткая зависимость транспортных средств от запасов нефти на нашей планете. К тому же, давали о себе знать непрерывно возрастающие цены на топливо. Марку ничего не оставалось, как создать компанию по производству электромобилей в штате Калифорния. Проблему стартового капитала помогли решить создатели такого гиганта, как Google, -- С.Брин и Л.Пейдж, а наибольшую сумму инвестировал упомянутый выше Илон Маск. Начиная с самого старта, Маск участвовал в формировании долгосрочной стратегии развития новой компании, активно участвовал в проектировании авто нового поколения и вошел в совет директоров Tesla Motors.
Примерно за 12 лет компания достигла следующих результатов:
1 созданы автомобили, перемещающиеся исключительно с помощью электричества, без малейшей необходимости использования нефтепродуктов в любом виде;
2 построена фабрика по производству аккумуляторных батарей для автомобилей Tesla;
3 минимальная дистанция, которую может преодолеть электрокар, составляет 300 км;
4 организовано производство составляющих для электрокаров других производителей, например, Smart ForTwo electric driveили Toyota RAV4 EV;
5 построена сеть «электрозаправочных» станций, где можно заправить собственный электромобиль в течение получаса, не заплатив при этом ни цента, на данный момент по всей планете имеется 370 таких заправок; в дальнейшем планируется внедрение платной услуги по замене разряженной батареи на новую;
6 летом 2014г. И.Маск заявил о намерении открыть все свои технические секреты производства электрокаров - таким образом, у других производителей также появится возможность выпуска данного вида транспортных средств.
Маск считает, что это значительно ускорит технический прогресс электромобилей.
Tesla Roadstar
Первым официально презентованным авто от компании Тесла стал Tesla Roadstar в 2006г. Презентация проходила в аэропорту Санта-Моники и была закрытой. Производство авто началось в 2008г, а уже к 2012г. количество сошедших с ковейера Роадстаров составило 2600 единиц. К этому времени самые активные пользователи электромобилей уже набирали километраж, превышающий 200 тыс. км.
Основой для разработки Роадстара стал Lotus Elise S2 -- спортивный авто среднего класса. Роадстар располагает 3-фазным 4-полюсным асинхронным двигателем переменного тока. Управление - частотное. Реализовано воздушное охлаждение. Силовая установка способна создавать мощность порядка 248 л.с. (185 кВт) и крутящий момент в 270 Нм. Передача крутящего момента происходит через одноступенчатый редуктор (BorgWarner) на задний мост. За 3,9 секунды такой авто может разогнаться почти до 100 км/час. Производителями установлено ограничение максимальной скорости - 201 км/час. При всем этом максимальная дистанция перемещения составляет 300 км.
В 2008г. знаменитая германская фирма автотюнинга Brabus презентовала улучшенную версию Roadster-a, оснащенного т.н. «генератором окружающего звука», предоставляющего выбор конкретного вида звука - V8 или спорткара. Также авто имело кожаный салон и диски диаметром 19 дюймов.
А 2009г. ознаменовался релизом еще одного электромобиля от Tesla - Roadster Sport, разгоняющегося до 97 км/ч всего лишь за 3,7 сек., преодолевающего расстояние в четверть мили за 12,6 секунды и способного проехать без подзарядки в среднем 372 км. А на осенних соревнованиях в том же году в Австралии Global Green Challenge экипаж, управлявший данным автомобилем, преодолел дистанцию в 501 км без подзарядки АКБ, перемещаясь на скорости около 40 км/ч. В 2010 годуRoadster Sport стал победителем на Monte Carlo Alternative Energy Rally (впервые первенство занял электрокар).
В 2014г. Маск объявил об очередном обновлении Roadster до версии 3.0. Что отличительного внесло обновление: установлен аэродинамический пакет, снизивший коэффициент аэродинамического сопротивления с 0,36 до 0,31; увеличена дальность хода до 640 км; емкость литиевой батареи теперь стала 70 кВт*час; и внесение обновлений ожидается также и в будущем.
Tesla Model S
Модель, ставшая второй по счету от Tesla Motors, стала Tesla Model S. Это было авто премиум класса в виде 5-дверного лифтбека. Спрос на Tesla Model S был огромным в самой Калифорнии и в Норвегии сразу же после презентации. Производство S-модели было налажено В Калифорнии и Голландии. Начиная с 2012г., поклонники электромобилей по всему миру купили около 47 тыс. единиц Tesla Model S. Данная модель завоевала немало наград, среди которых - «Автомобиль года 2013» (по версии журнала Motor Trend, США).
Разработкой внешнего облика Tesla Model S занимался Франц фон Хольцхаузен, который перед этим работал в одном из отделений Mazda в США. Первый релиз Model S прошел на выставке во Франкфурте в 2009г., внешний вид S-модели имел кодовое название «white star». В 2012г. авто поступил в продажу. В течение ближайших 2-х лет спрос на него был столь высоким, что с конвейера сходило порядка 1000 машин в неделю.
Model S «славится» очень низким коэффициентом аэродинамического сопротивления -- всего лишь 0,24. С целью обеспечения плавности хода, конструкторы установили на авто независимые подвески - переднюю и заднюю, а также амортизаторы Bilstein, позволяющие регулировать клиренс. Известно, что последний апгрейд программного обеспечения авто добавил возможность вносить в память значение настроек подвески на конкретных транспортах.
Если пластик и сиденья уже особого удивления не вызывают, то панель приборов с LCD-экраном и крупный тачскрин однозначно привлекут внимание (диагонали устройств, соответственно, 12,3 и 17 дюймов). Панель приборов служит верным информером по таким параметрам, как скорость, включенная передача, заряд АКБ и другим. Тачскрин же разделен на 2 части: в верхней находятся настройки водительского профиля, данные о прошивке и VIN, Bluetooth; нижняя часть посвящена более развлекательным «штучкам», наподобие мультимедийной системы с навигацией, доступом в Сеть, камерой заднего вида, телефоном. Многие из приложений можно перемещать как сверху вниз, так и снизу вверх.
Автолюбителю предлагается несколько вариаций модели авто, не имеющих заметных внешних или внутренних отличий. Предусмотрена возможность установки 3-го ряда сидений - для детей. Различия начинают проявляться, если вникнуть в технические характеристики и в суть «начинки» авто.
Технические характеристики Tesla Model S
Например, полноприводный вариант оснащен 2-мя электродвигателями. Последний вариант S-модели -- Tesla Model S P85D -проезжает ¼ мили всего лишь за 11,6 сек, сохраняя динамику и управляемость даже на мокром асфальте. В краш-тестах по системе Euro NCAP и NHTSA S-модель показала отличные результаты - 5 звезд!
Tesla Model X
Модель можно смело назвать одной из ТОП-10, ожидаемых в 2015г. Даже самая простейшая ее модификация имеет полный привод, способна разгоняться до 100 км/час меньше, чем за 5 секунд, а полный заряд позволяет проезжать примерно 340 км. Первые обсуждения о внедорожнике Model X начались еще в 2012г., когда один из экспонатов представили в студии дизайна компании. Уже есть информация, что все успешные улучшения из S-модели будут присутствовать и в X-модели.
Предусмотрено 2 версии Tesla Model X: 60 км/ч и 80 км/ч. Последняя способна разогнаться до 97 км/ч за 4,4 сек., а также может преодолеть расстояние в 430 км, не прибегая к подзарядке своих батарей. Сначала планировалось внедрение еще и заднеприводных вариантов, но в дальнейшем конструкторы отказались от подобной идеи. При этом начало массового производства уже переносятся не один год подряд, хотя предварительные заказы имели место уже в 2012г.
Проблемы и их решения.Воплотить одну из своих грез - пересадить жителей США на автомобили с нулевым выбросом, Илону Маску мешали две основные проблемы: неразвитая инфраструктура зарядных станций и долгая зарядка АКБ. В отличие от большинства производителей, Tesla Motors удалось справиться с этими задачами. Разработанные для электрокаров Tesla АКБ позволяют проезжать на одной подзарядке более 300 км, и этого достаточно для путешествий на близкие дистанции.
Чтобы решить вопрос долгой зарядки, компания Tesla Motors построила сеть зарядных станций Supercharger. При мощности в 120 кВт они позволяют в течение 20 минут зарядить АКБ электрокара на 50%. Стоит отметить, что на крыше станций установлены солнечные батареи, которые частично обеспечивают их энергией, снижая нагрузку на сеть. Для самых нетерпеливых Tesla Motors предлагает возможность полной замены блока батарей в Model S на специальных обменных станциях. Весь процесс занимает около 90 секунд.
Кстати, владельцы Tesla Model S с батареей емкостью 85 кВт*ч могут «заправляться» на фирменных станциях Tesla Motors бесплатно. Опцию Supercharger можно также включить при оформлении предварительного заказа на Tesla Model S, ее стоимость - $2000. На данный момент в США насчитывается лишь 23 станции быстрой зарядки, еще 6 есть в Европе, но уже к 2015 году фирменные «заправки» Tesla Motors оккупируют США и часть Европы. Более наглядно планы компании демонстрируют изображения ниже.
Залог успеха
По данным североамериканского Агентства по защите окружающей среды (ЕРА), Model S достаточно одного подзаряда батарей объемом 85 кВт*ч для преодоления более 400 км, что является самым значимым показателем среди подобных автомобилей, представленных на специализированном рынке. Для разгона до 100 км/час электрокару достаточно лишь 4,4 секунды.
Залогом успеха данной модели является наличие литий-ионных батарей, основные составляющие которых поставляются для Тесла компанией Panasonic. Аккумуляторы Тесла овеяны легендами. И поэтому один из обладателей такой батареи решился нарушить ее целостность и выяснить, что она представляет из себя внутри. Кстати, стоимость подобной батареи равна 45 000 USD.
Аккумулятор расположен в днище, благодаря чему Тесла обладает низким центром тяжести и прекрасной управляемостью. Присоединяется он к кузову посредством кронштейнов.
Батарейный отсек формируют 16 блоков, которые параллельно соединены и ограждены от окружающей среды посредством металлических пластин, а также, пластиковой накладкой, предотвращающей попадание воды.
До того, как полностью ее разобрать, было замерено электрическое напряжение, подтвердившее рабочее состояние батареи.
Сборка аккумуляторов отличается высокой плотностью и точностью подгонки деталей. Весь процесс комплектации проходит в полностью стерильном помещении, с использованием роботов.
Каждый блок состоит из 74 элементов, по виду крайне схожих с простыми пальчиковыми батарейками (литий-ионные ячейки Panasonic), разделенных на 6 групп. При этом, выяснить схему их размещения и работы почти нереально -- это большой секрет, а значит, сделать реплику данной батареи будет крайне трудно. Китайский аналог аккумулятора Tesla Model S мы врядли увидим!
В роли положительного электрода служит графит, а отрицательного -- никель, кобальт и оксид алюминия. Указанный объем электрического напряжения в капсуле составляет 3,6В.
Самый мощный из имеющихся аккумуляторов (его объем составляет 85 кВт*ч) состоит из 7104 подобных батарей. И весит он порядка 540 кг, а его параметры равны 210 см в длину, 150 см в ширину и 15 см в толщину. Количество энергии, вырабатываемой всего одним блоком из 16, равно количеству, производимому сотней аккумуляторов от портативных компьютеров.
При сборке своих батарей Тесла применяют элементы, произведенные в различных странах, таких, как Индия, КНР, Мексика, но финальная доработка и комплектация производятся в Соединенных Штатах. Компания предоставляет гарантийной обслуживание своей продукции на срок до 8 лет.
Компания Tesla была основана спустя 60 лет после смерти великого ученого и изобретателя Николы Тесла. Формально, кроме общего имени, их мало что связывает. Современные американцы лишь воспользовались некоторыми наработками знаменитого физика по электротехнике, что, впрочем, сегодня делают едва ли не все люди, имеющие отношение к этой области.
Интересно другое -- Тесла за свою практику совершил столько открытий, что еще при жизни мог поспорить по популярности с актерами или писателями. На его счету более сотни патентов, разработка основ радиосвязи, теории магнитных полей и переменного тока, оценка явления резонанса... Николу не зря считали одним из творцов второй промышленной революции и даже приписывали ему мистический дар. Настолько парадоксально и удивительно порой было его мышление. Например, многие эксперименты ученый ставил на себе.
Так что, если разобраться, сегодня марка Tesla проходит путь становления, очень похожий по сценарию на жизнь знаменитого тезки. Будем считать это намеком на удачу.
