Tesla充電口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變化

本系列文章我們來淺析下Tesla充電口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變化，主要選取2015年適配Model S/X與2018年適配Model 3接線纜版本充電座進(jìn)行淺析，鋁管充電座總成不做公開，鋁管版本其他信息詳見前文：Tesla—充電母線專利；特立獨(dú)行，不斷進(jìn)化。

本文讓我們退回2015年，以當(dāng)時(shí)代Model X為主淺析早期Tesla充電接口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(電路部分已移除+無測(cè)試數(shù)據(jù)體現(xiàn)，部分圖引例 Model S，下文不做具體區(qū)分與描述)，以作拋磚引玉。

下文分析及圖片含文本不代表下述提及技術(shù)的最終量產(chǎn)狀態(tài)，也不代表下述提及技術(shù)的普遍或偶然的任何情況，僅做簡(jiǎn)單的分析和討論。

插座整體&功率設(shè)計(jì)

Tesla NACS接口首版SOP特點(diǎn)有：

●超聲波焊接連接線材與端子首次滿足其V2充電需求(后續(xù)迭代至接近V3水平)；

●90°出線&螺釘鎖緊端子；

●可拆卸保護(hù)蓋(帶防誤拆)；

●多彩光圈及其光源可視設(shè)計(jì)；

●接地線較小截面積&交直流公用同一接口；

●信號(hào)+PE插件與插座可分離設(shè)計(jì)；

同時(shí)車輛充電拔槍開蓋等功能也是當(dāng)時(shí)較為前沿的設(shè)計(jì)。

整車布置位置(Model X)

整體面板尺寸小于CCS&GB交直流一體，插合部分尺寸細(xì)節(jié)及充電邏輯見前文：Tesla超充的一些數(shù)據(jù)~。

充電插座總成細(xì)節(jié)(Model X)

首版SOP其最大特點(diǎn)與目前鋁管類似，出線位置防護(hù)并不依靠充電座總成本體實(shí)現(xiàn)，尾部可拆卸保護(hù)蓋+90°出線，以增加線束組裝與維護(hù)便利性屬性至今仍然保留，且排/棒/管類導(dǎo)體產(chǎn)品愈發(fā)盛行的現(xiàn)在BMK廠商越來越多。

充電插座總成開蓋細(xì)節(jié)

此外由于整體設(shè)計(jì)需要，信號(hào)+PE插件整體軟硬膠+線材+端子一體成型，同時(shí)卡扣裝配入插座后，依靠可拆卸保護(hù)蓋實(shí)現(xiàn)類似CPA的功能，也是值得學(xué)習(xí)的地方，一體成型件完全裝配完成后存在一些晃動(dòng)量。

充電插座總成外接口及信號(hào)細(xì)節(jié)

功率設(shè)計(jì)上，前期小功率使用鍍錫銅+壓接技術(shù)實(shí)現(xiàn)小功率充電(對(duì)比目前大功率充電最大功率)，后期采用純銅+超聲波焊接及鋁線+超聲波焊接，但一直沒有變化的是前面提到的端子與線纜的防護(hù)設(shè)計(jì)：在線材不斷升級(jí)情況下，防護(hù)未出現(xiàn)升級(jí)。以前看現(xiàn)在，是否需要在鋁導(dǎo)體上進(jìn)行探索實(shí)現(xiàn)端接免防護(hù)設(shè)計(jì)？比如溶膠-凝膠涂層。

充電插座總成超聲波焊接

屏蔽處理上，Model X與S由于一些原因，分別選擇插座端屏蔽熱縮管包裹單端懸浮及屏蔽壓接后接車身鈑金雙端接地，后續(xù)2018 Model 3與目前鋁管方案也存在類似交叉選擇的情況，后續(xù)更大充電功率下屏蔽有效性實(shí)施更值得深究。

充電插座總成屏蔽處理

性能方面，得益于超聲波焊接及端接低電阻，目前模擬充電在空冷環(huán)境中可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間保持滿功率載流(僅以公路老化測(cè)試件為準(zhǔn)，非任何隨機(jī)情況，滿足NACS應(yīng)用指南)。

接地設(shè)計(jì)上如前，導(dǎo)體截面積小于多數(shù)直流接口設(shè)計(jì)，自此極大減少了充電接口空間尺寸占用，接地設(shè)計(jì)于車載充電機(jī)。

充電插座總成接地

光圈及其他

多彩光圈+均勻漸變色，這在目前也是較為優(yōu)秀的感官體驗(yàn)。整體設(shè)計(jì)以尾部插針限位板為核心，兩層半透明塑膠件將PCBA上光源投射至充電口透光位置，實(shí)現(xiàn)正向可視區(qū)域均勻布光，基本設(shè)計(jì)指南見前文：Agilent—導(dǎo)光柱設(shè)計(jì)。

其他同時(shí)代不同接口的實(shí)例中，通過改變半透明塑膠位置實(shí)現(xiàn)不同的光圈設(shè)計(jì)位置，這也是標(biāo)準(zhǔn)化光圈設(shè)計(jì)后優(yōu)勢(shì)所在。

充電插座總成光圈可視化

但燈光組件內(nèi)置于充電插座中，新車型整個(gè)插座制造與整車匹配等都存在需要不斷調(diào)整的地方(或許成本也是側(cè)重點(diǎn)其一)，后續(xù)Model 3/Y車型搭載充電插座總成中燈光模塊均外移出插座本體，置于插座連接板內(nèi)，多見Tesla LOGO處。

充電插座總成局部PCBA與Pin

相較GB IEC等交直流一體方案，Tesla NACS首版SOP信號(hào)與接地輸出口選用6Pin插件(預(yù)留1Pin)*1+Pilot*1+接地端子*1+Prox*1(PE與Pilot和Prox一體)，整體簡(jiǎn)化低壓回路輸出，減少線束總成數(shù)量，也為后續(xù)PCBA及面板小型化預(yù)留空間，后續(xù)對(duì)溫度監(jiān)控等要求不斷提高，Tesla最新NACS為12+3Pin(含插槍緊定鎖,部分Model X/S 2021+兼容全球充電邏輯接口版本除外，可能成為趨勢(shì)，下圖一)，對(duì)比GB為8+12+3Pin(含插槍緊定鎖)，CCS為12+3Pin(含插槍緊定鎖)。

目前各標(biāo)準(zhǔn)充電插座總成

插槍緊定鎖的布置上，NACS自首版SOP至目前版本均處于插座底部，排水共同布置，利于排水但整個(gè)插槍緊定鎖抗雜物入侵能力相較其他標(biāo)準(zhǔn)接口羸弱(此處偶現(xiàn)失效)，目前多數(shù)車型鋁管方案放棄首版SOP鎖設(shè)計(jì)采用防護(hù)等級(jí)更優(yōu)的方案。

安裝板螺釘均采用自攻螺釘，共計(jì)4顆。

充電插座總成二級(jí)BOM

失效模式

早期版本總會(huì)有很多失效模式，有些失效模式已經(jīng)規(guī)避，有些失效模式目前還會(huì)持續(xù)，下面針對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失效進(jìn)行淺析。

失效模式：防觸指蓋帽脫落。此失效模式自車制端子即出現(xiàn)，后續(xù)沖制與裹圓工藝因其特殊性，脫落風(fēng)險(xiǎn)相較以往更大，除Tesla以外其他OEM也出現(xiàn)過類似問題。

充電插座總成失效模式

最大化降低失效風(fēng)險(xiǎn)，前期精細(xì)化尺寸設(shè)計(jì)與多維驗(yàn)證的同時(shí)，更改防觸指與端子連接方式也可納入設(shè)計(jì)考量。
責(zé)任編輯：彭菁