Патенты тесла моторс. Tesla Motors открывает свои патенты
В первую очередь имя Tesla сегодня ассоциируется с производством высокотехнологичных электромобилей. Но у компании в портфеле немало интереснейших проектов и инициатив помимо непосредственного производства электротранспорта, хотя и так или иначе связанных с ее основной деятельностью. Сегодня обсудим патенты Tesla Motors, переданные в открытый доступ в 2014 году.
12 июня 2014 в официальном блоге Tesla Motors появилась запись, опубликованная Илоном Маском. В ней СЕО компании заявил, что отныне все патенты Tesla находятся в свободном доступе во имя развития индустрии электротранспорта. Также, Маск отдельно указал на то, что компания не станет проводить судебные разбирательства против тех, кто будет использовать патенты:
“Если мы расчистим путь к созданию привлекательных [для потребителя] электрических транспортных средств, а потом установим препятствия в виде интеллектуальной собственности для остальных, то мы будем действовать против этой цели [ради которой создавалась Tesla Motors]. Tesla не будет инициировать судебные иски против тех, кто захочет добросовестно использовать наши технологии”, — Илон Маск, блог Tesla Motors
Конечно, глупо полагать, что это решение было принято только из альтруистических соображений. Однако, история с патентами Tesla стала потрясающей иллюстрацией того, насколько финансовый мир может быть далек от инновационной сферы. К примеру, на ресурсе SeekingAlpha.com была опубликована заметка, где инвесторам Tesla Motors советовали насторожиться по поводу сложившейся ситуации:
«Возможно ли, что лидерство может пошатнуться из-за азиатских компаний, копирующих технологии, или крупными корпорациями, которые обладают ресурсами для приобретения значительной доли рынка <…>?
Если такое может произойти, то возможность укрепить лидерские позиции в новом сегменте автомобильной индустрии крайне ценна.
<…> Он [Илон Маск] непринужденно расстается с преимуществами, которые обеспечивают высочайшую прибыльность в технологичных отраслях. <…>
Такой жест подтверждает тревожащую искренность в заявлениях Маска, что его основная цель в повышении объемов производства электромобилей, а не в росте прибыли» —
Стремление инвесторов к защите собственных вложений можно понять, однако, применительно к конкретной ситуации, следует чуть шире взглянуть на то, чем руководствовался Маск при принятии данного решения.
В своем письме Илон говорит, что создавая собственные патенты, в Tesla Motors действовали как раз исходя из соображений необходимости защиты от крупных автопроизводителей, которые могли бы использовать свои ресурсы в конкурентной борьбе — и очень крупно ошибались. Как оказалось, программам по разработке автомобилей на альтернативных видах топлива (включая электротягу) крупные автоконцерны оказывают очень мало внимания, а продажи таких машин не превышают 1% от общего числа. Всего в мире производится почти 100 миллионов автомобилей ежегодно. Исходя из этого, Маск делает 2 вывода:
Получается, что рынок общедоступных и функциональных электромобилей на данном этапе необходимо создавать с нуля, так как он крайне мал. И эта задача непосильна для одной компании.
Таким образом, открытие патентов можно охарактеризовать как довольно хитрый ход Tesla Motors, позволяющий как ускорить развитие компании, так и защитить инвестиции. Открытие доступа к патентам позволяет сторонним производителям снижать стоимость технологий и производства электромобилей, а значит и стоимость конечного продукта, что обеспечит его постепенное распространение по всему миру. И это только на руку Tesla, ведь рост продаж электромобилей неизбежно спровоцирует повсеместное развитие необходимой инфраструктуры — а значит, серьезно повысит ценность электромобилей под маркой Tesla, в том числе и на новых для компании рынках сбыта. А учитывая неугасаемый уже сейчас интерес к марке во всех частях света и непоколебимую уверенность Маска в способности компании к постоянному внедрению инноваций, предпринятый шаг вероятно обернется большим успехом как для Tesla Motors, так и для акционеров компании.
На сегодня даже русскоязычный сегмент интернета переполнен обзорами электромобиля Tesla Model S . На различных ресурсах можно найти информацию о технических и ходовых характеристиках, встроенных системах автопилота и пр. Мы же постараемся раскрыть данный автомобиль непосредственно с точки зрения электропривода.
Итак. Что же действительно нового и прорывного произвела на свет компания Tesla Motors ? А какие технические решения на сегодня являются уже в какой-то степени устаревшими?
Если посмотреть список патентов , принадлежащих TESLA MOTORS INC., то можно заметить, что более 60% из них посвящены оптимизации процесса заряда и системе контроля аккумуляторной батареи.
В конце статьи имеется счетчик репостов. Если данная статья в сумме наберет более 100 репостов, в следующих постах мы приведем на русском языке наиболее интересных и значимых патентов. Речь идет об электротехнических решениях, полный список , включающий в себя патентную защиту элементов конструкции и прочее нами не рассматривался.
Источник питания
Итак, как уже было сказано выше, основная фишка Теслы заключается в идеально сбалансированной аккумуляторной батарее, имеющей наилучшие удельные показатели по массе и габаритам, способную быстро заряжаться даже при низких температурах, обеспечивающую максимальный для серийно выпускаемых автомобилей сегодня запас хода, но… в то же время имеющую довольно скромный ресурс и, как мы уже несколько раз могли видеть в новостях, способную к возгоранию.
Физически, как выяснили американские народные умельцы, батарея емкостью 85 кВт*ч состоит из 7104 литий-ионных аккумуляторов производства фирмы Panasonic , соединенных параллельно-последовательно. Каждый элемент имеет емкость 3400 мАч и типоразмер 18650, т.е. почти такой же, как и у батарейки, установленной в вашем пульте от телевизора.
У обывателя может возникнуть вопрос, почему бы не сделать одну большую батарею. Ответ заключается в том, что максимальное напряжение для литий-ионной батареи составляет 4,2 В. Это обусловлено особенностями физико-химических процессов, протекающих в элементе, в которые мы углубляться не будем. Очевидно, что 4,2 В будет недостаточно для питания столь мощного привода, ибо в этом случае в нем будут протекать сумасшедшие токи.
Изначально элементы параллельно соединяются в группы по 74 шт . При параллельном соединении напряжение группы равно напряжению каждого из элементов (4,2 В), а емкость группы равна сумме емкостей элементов (250 Ач).
Модуль аккумуляторных батарей, вид сверху
Поясним. Батарея состоит из двух слоев по высоте. Физически на рисунке на виде сверху полностью мы видим только первую и третью группы. Вторая и четвертая группы расположены строго под ними на нижнем слое. Пятая и шестая группы собраны из элементов разных слоев: по 37 с верхнего и 37 с нижнего.
Наконец, модули соединяются последовательно в батарею . Всего батарея содержит 16 модулей (итого 96 групп). Напряжение всех модулей при этом суммируется и составляет в итоге 400 В (16 модулей * 25 В). Итого, каждый модуль содержит 444 ячейки, а вся батарея — 444*16=7104.
Внутри группы ячейки соединены параллельно, и напряжение на них одинаково. При последовательном соединении возникает необходимость контроля напряжения каждой составляющей. Для этого используется система управления аккумуляторной батареи (BMS ), контролирующая заряд каждой группы и самого модуля. Кроме того, есть общая BMS , контролирующая всю батарею.
Модуль батареи, состоящий из двух слоев, вид сбоку.
BMS компании Tesla motors
Данная система является собственной разработкой компании, на неё также имеется два патента.
Спорным на сегодня является выбор типа аккумуляторов. Да, литий-итонные батареи имеют наилучшие удельные показатели. Но, например, LiFePO 4 ячейки, при приблизительно той же стоимости имеют гораздо больший ресурс, в среднем 6000 циклов заряд-разряд (против 1500 циклов у Li-ion ) и являются полностью безопасными в части самовозгорания.
Электропривод
Как опять же может показаться странным, в части электропривода Tesla не использовала практически никаких новшеств (за исключением системы охлаждения: полый ротор и пр. конструктивные особенности). На автомобиле установлен самый обычный асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором. Двигатель соответствует классу IE 4. Ротор в данном случае заливается не привычным алюминием, а медью. Такое решение позволяет уменьшить активные потери в роторной цепи за счет меньшего удельного сопротивления меди, что приближает КПД двигателя к 98%. Однако, такая технология изготовления не является инновационной, и уже довольно давно применяется в электродвигателях промышленного исполнения.
400 вольт постоянного напряжения, выдаваемого батареей, поступают на вход инвертора и преобразуются в переменное трехфазное напряжение требуемой частоты и амплитуды. В качестве трансмиссии используется одноступенчатый редуктор с передаточным числом j=9.73.
Топовая модель имеет мощность привода 416 л.с. (310 кВт);
Номинальный крутящий момент 600 Н*м;
Скорость w=P/M=500 рад/с=5000 об/мин;
Элон Маск, основатель Tesla Motors, заявил, что компания открывает доступ ко всем своим патентам для сторонних производителей. Ниже приведен вольный перевод этого заявления:
Еще вчера в вестибюле нашей штаб-квартиры в Паоло-Альто была целая стена, увешанная патентами.
Теперь их там больше нет. Мы их убрали, в духе движения Open source, в целях развития технологий электротранспорта.
Tesla Motors была основана ради того, чтобы ускорить пришествие транспорта, не разрушающего окружающую среду. Но если мы расчищаем дорогу созданию конкурентоспособных электромобилей и одновременно оставляем мины замедленного действия против всех, кто следует за нами, мы действуем вразрез с поставленной целью.
Тесла не будет подавать патентных исков против кого бы то ни было, кто хочет использовать наши технологии с честными намерениями.
Когда я создавал свою первую компанию, Zip2, я думал, что патенты - это хорошая вещь, и уделял много времени их получению. Может быть, так оно и было много-много лет назад, но слишком уж часто в наши дни они служат исключительно для того, чтобы задушить прогресс, укрепить позиции гигантских корпораций и послужить обогащению юристов, а не изобретателей. После Zip2, когда я понял, что получение патента по факту лишь является покупкой лотерейного билета в зал суда, я избегал их везде, где это только было возможно.
В Tesla Motors, однако, мы чувствовали, что вынуждены получать патенты потому, что боялись, что крупные автопроизводители скопируют наши технологии, а затем используют свои производственные мощности и маркетинговые возможности для того, чтобы выкинуть нас с рынка. Мы не могли бы ошибаться сильнее, потому что в реальности дела обстоят строго наоборот. Программы по выпуску электромобилей (или же любых других автомашин, не использующих сжигание углеводородов) у всех крупнейших автопроизводителей либо малы, либо вовсе отсутствуют, составляя, в общей массе, менее 1% от их общего объема продаж.
Учитывая то, что ежегодный выпуск автомобилей приближается к 100 миллионам единиц в год, а глобальный автопарк составляет порядка 2 миллиардов автомобилей, Тесла в принципе не в состоянии строить достаточно электромобилей для того,чтобы как-то повлиять на углеводородный кризис. Иными словами, этот рынок невероятно велик. И наш реальный конкурент -- не тоненький ручеёк электромобилей, выпускаемых альтернативными производителями, а огромный поток бензиновых автомобилей, сходящих с конвейера каждый день.
Мы верим, что и Тесла, и другие компании, производящие электромобили, и весь мир выиграют от существования общей, быстро эволюционирующей технологической платформы.
Технологическое лидерство определяется не количеством патентов (чья история раз за разом показывает, что они являются плохой защитой от конкурентов), а способностью компании привлекать и мотивировать талантливых инженеров. Мы верим в то, что применение Open Source философии в отношении наших патентов лишь усилит наши позиции в этом отношении.
Ещё в июне 2014 года основатель Tesla Motors, Илон Маск, на собрании акционеров заявил, что компания передаст все корпоративные патенты Tesla Motors в общественное пользование. Буквально на днях в ходе Детройтского автосалона Маск снял всякие сомнения, сказав, что патенты доступны абсолютно для всех без всяких ограничений.
"Ещё вчера в фойе штаб-квартиры в Пало-Альто стену занимали патенты Tesla. Больше их нет. Их сняли, в духе движения open source, для продвижения технологий электрических автомобилей" , - писал в 2014 Илон Маск в корпоративном блоге . Но весь вопрос заключался в небольшой фразе в текстах политики открытых патентов. Суть в том, что интеллектуальной собственностью Tesla Motors можно воспользоваться в "добросовестных" целях. Пошла молва: а что, если Tesla Motors будет выбирать, кому можно использовать патенты, а кому нет.
Во время Детройтского автосалона Илон Маск дал интервью прессе. Один из журналистов спросил, как много автопроизводителей воспользовались предложением Tesla. Элон Маск ответил просто, что не может этого знать: "На самом деле, мы не требуем проведения каких-либо формальных переговоров. Так что они могут просто брать и использовать их."
На вопрос репортёра о наличии какого-либо процесса лицензирования, Маск также не задумываясь ответил: "Нет. Вы просто используете их. Я думаю, так лучше, потому что нам не нужно вступать в переговоры и всё в этом роде. Так что мы не знаем. Наверное, вы увидите в будущих моделях автомобилей, если они решат их использовать."
Открывая патенты, Илон Маск пояснил смену политики. Раньше компания стремилась патентовать уникальные технологии, чтобы защититься от конкуренции со стороны крупных автоконцернов. Предполагалось, что они тоже начнут массово производить электромобили. По мнению основателя Tesla Motors, это была большая ошибка. Как показала реальность, концерны вообще не слишком заинтересованы в продвижении этой технологии. До сих пор машины на углеводородном топливе составляют 99% или больше продаж любого крупного концерна.
Дело в том, что "большие компании плохо восприимчивы к настоящим, революционным инновациям" . Они слишком сконцентрированы на привычном бизнесе. Илон Маск понял, что бизнесу Tesla Motors угрожает не столько конкуренция со стороны других электромобилей, сколько отсутствие этой конкуренции, то есть слишком большое количество бензиновых автомобилей, сходящих с конвейеров. Таким образом открытие патентов только расширяет рынок автомобилей и, в конечном счёте, выгодно самой компании.
