Warum Teslas Model S So Unglaublich Schnell Ist

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Das elektroauto tesla model s kann sich in einem neuen test mit seinem neuen akkupack für seine atemberaubende geschwindigkeit bedanken.

Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel wurde am 25. August um 13:25 Uhr aktualisiert. E.T. und 29. August um 10:25 Uhr E.T.

Blink und Sie werden es vermissen: Das Tesla Model S wurde gerade als drittschnellstes Serienauto der Welt bewertet und schlug Autos wie den Lamborghini Aventador und den Bugatti Veyron.

Die rasante Beschleunigung des neuen aufgeladenen Modells S wirft eine Frage auf: Wie haben die Tesla-Ingenieure die elektrische, siebensitzige Familienlimousine dazu gebracht, so schnell zu fahren?

Es stellt sich heraus, dass ein Teil des Autos die beeindruckende Leistung des Tesla maßgeblich bestimmt.

"Sie fügen eine größere Batterie hinzu und eine größere Batterie macht sie leistungsfähiger", sagte Mike Duoba, Maschinenbauingenieur am Argonne National Laboratory in Illinois, der Standards für Hybrid-Plug-in-Fahrzeuge entwickelt. [Hyperloop, Jetpack & More: 9 futuristische Transitideen]

Am schnellsten

Das Tesla Model S, das in dem von der Firma als "Ludicrous-Modus" bezeichneten Verfahren verwendet wird, kann in 2,5 Sekunden von 96 auf 60 km / h (60 km / h) gehen, erklärte das Unternehmen in einer Erklärung. Die einzigen kommerziellen Autos der Welt, die das Tesla Model S, den LaFerrari und den Porsche 918 Spyder schlagen können, kosten jeweils etwa 1 Million US-Dollar und sind "winzige" zweisitzige Roadster. Weder wurde für die Massen gebaut, noch wird gerade produziert. (Der schnellste selbstgefertigte Rennwagen, der Grimsel, kann in etwa 1,5 Sekunden die gleiche Geschwindigkeit wie der Tesla erreichen.)

Tesla bestätigt, dass die neue Batterie die geheime Sauce hinter dieser Rekordzeit ist. (Wer sein bestehendes Model S aufrüsten möchte, kann für 10.000 US-Dollar einen größeren Akku erwerben.)

Bessere Batterien

Im Allgemeinen sagt die Energiedichte einer Batterie voraus, wie viel Energie sie abgeben kann (was bedeutet, wie weit das Auto fährt), bevor sie wieder aufgeladen wird, während die Energiedichte (die pro Sekunde gelieferte Energiedichte) bestimmt, wie schnell Energie in die Batterie ein- und ausgehen kann. Das wiederum bestimmt, wie schnell ein Auto beschleunigen kann, sagte Jordi Cabana, ein Chemiker an der University of Illinois in Chicago, der Batteriechemie studiert.

Der neue Tesla-Akku hilft, diese blitzschnellen Geschwindigkeiten schnell zu erreichen, indem er die Geschwindigkeit erhöht, sagte Cabana.

Obwohl keine genauen Details veröffentlicht wurden, verwendet das Modell S wahrscheinlich eine Lithium-Ionen-Batterie, bei der eine Schicht, die Kathode genannt wird, aus einer Mischung aus Nickel, Mangan und Kobaltoxid (NMC) besteht, sagte Cabana. Wenn geladen, werden Lithiumionen von der Kathode durch eine Elektrolytlösung in die Anode getrieben, die aus Graphitstapeln besteht. Überhitzte Lithium-Ionen-Batterien können manchmal eine durchgehende Kettenreaktion auslösen und Feuer fangen. Um dies zu verhindern, kapseln Hersteller einzelne Zellen, die sowohl eine Kathode als auch eine Anode enthalten, in Schutzhüllen. Die Tesla Model S Batterie hat wahrscheinlich Tausende dieser Zellen, sagte Cabana. (Teslas Heimakku verwendet eine ähnliche Technologie.)

Die neue Batterie könnte mehr Zellen in den gleichen Raum des älteren Tesla S-Batteriepacks gestopft haben, sagte Cabana.

"Es sieht so aus, als hätten sie das interne Design des Akkus geändert", sagte Cabana gegenüber WordsSideKick.com. "Sie haben die Menge an Verpackung reduziert, die sie in die Batterie stecken, um sie sicherer zu machen."

In der Vergangenheit waren Batterien, die ausreichend Energie für eine schnelle Beschleunigung oder ausreichend Energie für das Fahren über lange Strecken erzeugen konnten, in der Regel recht teuer. Dies sei zum Teil der Grund, warum batteriebetriebene Elektroautos den Ruf hätten, weniger peppig zu sein als ein vergleichbares Benzinauto, sagte Duoba. Eine Studie aus dem Jahr 2014 in der Fachzeitschrift Nature ergab jedoch, dass die Kosten für elektrische Batterien gesunken sind, was den Weg für billigere und schnellere Fahrzeuge mit größerer Reichweite ebnet.

Eingebaute Vorteile

Nehmen Sie die Batterie aus der Gleichung heraus, und Elektroautos haben bei Geschwindigkeitstests einen Vorteil.

Zum einen haben Motoren unzählige winzige Teile, die zum richtigen Zeitpunkt drehen, drücken, öffnen und schließen müssen, um eine interne Verbrennung zu erzeugen, sagte Duoba.

"Ein Motor ist so etwas wie ein atmendes Tier: Es muss Luft einatmen und ausdrücken", sagte Duoba gegenüber WordsSideKick.com. "Diese Prozesse sind nicht sofort." (Bei einem Gasmotor komprimiert ein Kolben ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff, wodurch eine Verbrennung entsteht, die den Motor dreht.)

Inzwischen haben Elektromotoren nicht alle diese winzigen beweglichen Teile.

"Die Elektronik in einem Elektromotor ist fast augenblicklich", sagte Duoba. "Es gibt keine Verzögerung in der Leistung, kein Warten auf Drosseln. Alle diese kleinen Effekte summieren sich."

Drehmoment stimmt nicht überein

Elektromotoren können ihr maximales Drehmoment oder die Rotationskraft, die vom Motor übertragen wird, um die Räder zu drehen, zwischen 0 und 4.000 Umdrehungen pro Minute (U / min) erreichen, was in etwa Fahrzeuggeschwindigkeiten zwischen 0 und 30 Meilen pro Stunde (48 km / h) entspricht. h), sagte Paul Chambon, Steueringenieur, Experte für Antriebsstränge am Oak Ridge National Laboratory in Tennessee.

Im Gegensatz dazu können benzinbetriebene Autos weder bei sehr niedrigen noch bei hohen Drehzahlen ein maximales Drehmoment erreichen. Die Motoren sind so optimiert, dass sie mit bestimmten Kombinationen von Luftstrom, Temperatur und Drehzahl optimal funktionieren. Das bedeutet, dass das Drehmoment bei Gasmotoren rund 4.500 Umdrehungen pro Minute erreicht und dass ein Diagramm von Drehmoment gegen Drehzahl wie ein Hut aussieht, sagte Chambon.

Bei Nulldrehzahl sind Gasmotoren nicht auf dem Höhepunkt.

"Sie haben nicht sofort das höchste Drehmoment, Sie müssen auf mittlere Geschwindigkeit beschleunigen, um genügend Drehmoment zu erhalten", sagte Chambon.

Gangwechsel

Die kuppelförmige Drehmomentkurve hat auch eine andere Bedeutung: Bei niedrigen Geschwindigkeiten stimmt das zum Antreiben des Fahrzeugs erforderliche Drehmoment nicht mit dem vom Motor erzeugten Drehmoment überein.

Die Hersteller platzieren daher ein Getriebe zwischen dem Motor und den Rädern, das die Motordrehzahl an die Drehzahl anpasst, die zum Drehen der Räder mit einem bestimmten Drehmoment erforderlich ist, sagte Chambon. Die Gangschaltung erzeugt Flauten in der Beschleunigung des Fahrzeugs.

Da Elektrofahrzeuge jedoch mit Höchstdrehzahlen zwischen 0 und 4.000 U / min arbeiten können und schneller drehen als Motoren, verfügen sie häufig über kein Getriebe.

"Es gibt keine Gangschaltung, das allein ist wahrscheinlich eine halbe Sekunde oder vielleicht eine dritte Sekunde wert", sagte Duoba im 0-60-Test.

Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel wurde aktualisiert, um die Marke und das Modell für den Lamborghini Aventador und Bugatti Veyron zu korrigieren, die im ursprünglichen Artikel ausgetauscht wurden. Der Artikel wurde auch korrigiert, um zu aktualisieren, wie der Drehzahlbereich in Elektromotoren dem maximalen Drehmoment sowie der Fahrgeschwindigkeit entspricht.

Originalartikel über Live-Wissenschaft.


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