Tesla充电口结构设计的变化

 

本系列文章我们来浅析下Tesla充电口结构设计的变化，主要选取2015年适配Model S/X与2018年适配Model 3接线缆版本充电座进行浅析，铝管充电座总成不做公开，铝管版本其他信息详见前文：Tesla—充电母线专利；特立独行，不断进化。

本文让我们退回2015年，以当时代Model X为主浅析早期Tesla充电接口的结构设计(电路部分已移除+无测试数据体现，部分图引例 Model S，下文不做具体区分与描述)，以作抛砖引玉。

下文分析及图片含文本不代表下述提及技术的最终量产状态，也不代表下述提及技术的普遍或偶然的任何情况，仅做简单的分析和讨论。

 

插座整体&功率设计

Tesla NACS接口首版SOP特点有：

● 超声波焊接连接线材与端子首次满足其V2充电需求(后续迭代至接近V3水平)；

● 90°出线&螺钉锁紧端子；

● 可拆卸保护盖(带防误拆)；

● 多彩光圈及其光源可视设计；

● 接地线较小截面积&交直流公用同一接口；

● 信号+PE插件与插座可分离设计；

同时车辆充电拔枪开盖等功能也是当时较为前沿的设计。

整车布置位置(Model X)

整体面板尺寸小于CCS&GB交直流一体，插合部分尺寸细节及充电逻辑见前文：Tesla超充的一些数据~。

 

充电插座总成细节(Model X)

首版SOP其最大特点与目前铝管类似，出线位置防护并不依靠充电座总成本体实现，尾部可拆卸保护盖+90°出线，以增加线束组装与维护便利性属性至今仍然保留，且排/棒/管类导体产品愈发盛行的现在BMK厂商越来越多。

充电插座总成开盖细节

此外由于整体设计需要，信号+PE插件整体软硬胶+线材+端子一体成型，同时卡扣装配入插座后，依靠可拆卸保护盖实现类似CPA的功能，也是值得学习的地方，一体成型件完全装配完成后存在一些晃动量。

充电插座总成外接口及信号细节

功率设计上，前期小功率使用镀锡铜+压接技术实现小功率充电(对比目前大功率充电最大功率)，后期采用纯铜+超声波焊接及铝线+超声波焊接，但一直没有变化的是前面提到的端子与线缆的防护设计：在线材不断升级情况下，防护未出现升级。以前看现在，是否需要在铝导体上进行探索实现端接免防护设计？比如溶胶-凝胶涂层。

充电插座总成超声波焊接

屏蔽处理上，Model X与S由于一些原因，分别选择插座端屏蔽热缩管包裹单端悬浮及屏蔽压接后接车身钣金双端接地，后续2018 Model 3与目前铝管方案也存在类似交叉选择的情况，后续更大充电功率下屏蔽有效性实施更值得深究。

 

充电插座总成屏蔽处理

性能方面，得益于超声波焊接及端接低电阻，目前模拟充电在空冷环境中可实现长时间保持满功率载流(仅以公路老化测试件为准，非任何随机情况，满足NACS应用指南)。

接地设计上如前，导体截面积小于多数直流接口设计，自此极大减少了充电接口空间尺寸占用，接地设计于车载充电机。

充电插座总成接地

 

光圈及其他

多彩光圈+均匀渐变色，这在目前也是较为优秀的感官体验。整体设计以尾部插针限位板为核心，两层半透明塑胶件将PCBA上光源投射至充电口透光位置，实现正向可视区域均匀布光，基本设计指南见前文：Agilent—导光柱设计。

其他同时代不同接口的实例中，通过改变半透明塑胶位置实现不同的光圈设计位置，这也是标准化光圈设计后优势所在。

充电插座总成光圈可视化

但灯光组件内置于充电插座中，新车型整个插座制造与整车匹配等都存在需要不断调整的地方(或许成本也是侧重点其一)，后续Model 3/Y车型搭载充电插座总成中灯光模块均外移出插座本体，置于插座连接板内，多见Tesla LOGO处。

充电插座总成局部PCBA与Pin

相较GB IEC等交直流一体方案，Tesla NACS首版SOP信号与接地输出口选用6Pin插件(预留1Pin)*1+Pilot*1+接地端子*1+Prox*1(PE与Pilot和Prox一体)，整体简化低压回路输出，减少线束总成数量，也为后续PCBA及面板小型化预留空间，后续对温度监控等要求不断提高，Tesla最新NACS为12+3Pin(含插枪紧定锁,部分Model X/S 2021+兼容全球充电逻辑接口版本除外，可能成为趋势，下图一)，对比GB为8+12+3Pin(含插枪紧定锁)，CCS为12+3Pin(含插枪紧定锁)。

目前各标准充电插座总成

插枪紧定锁的布置上，NACS自首版SOP至目前版本均处于插座底部，排水共同布置，利于排水但整个插枪紧定锁抗杂物入侵能力相较其他标准接口羸弱(此处偶现失效)，目前多数车型铝管方案放弃首版SOP锁设计采用防护等级更优的方案。

安装板螺钉均采用自攻螺钉，共计4颗。

充电插座总成二级BOM

 

失效模式

早期版本总会有很多失效模式，有些失效模式已经规避，有些失效模式目前还会持续，下面针对一个结构设计失效进行浅析。

失效模式：防触指盖帽脱落。此失效模式自车制端子即出现，后续冲制与裹圆工艺因其特殊性，脱落风险相较以往更大，除Tesla以外其他OEM也出现过类似问题。

充电插座总成失效模式

最大化降低失效风险，前期精细化尺寸设计与多维验证的同时，更改防触指与端子连接方式也可纳入设计考量。
        责任编辑：彭菁