การออกแบบปลั๊กสำหรับ Tesla NACS

ในบทความชุดนี้, เราจะวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงในการออกแบบโครงสร้างของพอร์ตชาร์จของ Tesla โดยย่อ, ส่วนใหญ่จะเลือกแท่นชาร์จที่เหมาะกับรุ่น S/X เป็นหลัก 2015 และเวอร์ชันเคเบิลที่ปรับให้เหมาะกับรุ่น 3 ใน 2018 เพื่อการวิเคราะห์โดยย่อ. ไม่มีการเปิดเผยชุดประกอบฐานชาร์จแบบท่ออะลูมิเนียม. สำหรับข้อมูลอื่นๆเกี่ยวกับรุ่นท่ออลูมิเนียม, โปรดดูบทความก่อนหน้านี้: Tesla—สิทธิบัตรบัสบาร์ชาร์จ; มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวและมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง.
บทความนี้ให้เราย้อนกลับไปที่ 2015 และวิเคราะห์การออกแบบโครงสร้างของอินเทอร์เฟซการชาร์จของ Tesla ในยุคแรกโดยอิงจาก Model X ในยุคนั้นโดยสังเขป. ใช้มันเป็นจุดเริ่มต้น.

การวิเคราะห์และรูปภาพที่มีข้อความต่อไปนี้ไม่ได้แสดงถึงสถานะการผลิตจำนวนมากขั้นสุดท้ายของเทคโนโลยีที่กล่าวถึงด้านล่าง. ไม่ได้แสดงถึงสถานการณ์ที่เป็นสากลหรือโดยบังเอิญของเทคโนโลยีที่กล่าวถึงด้านล่าง, มันเป็นเพียงการวิเคราะห์และการอภิปรายง่ายๆ.

48110-240V 6 เมตรสำหรับสายไฟต่อ Tesla พร้อมปลั๊ก Nacs สำหรับระดับ 1&2 ที่ชาร์จ EV และขั้วต่อผนัง Tesla

NACS ถึง NEMA 5-20/15 ปลั๊กอะแดปเตอร์ Pluge EV สำหรับอะแดปเตอร์ Tesla ถึง Nema เข้ากันได้กับขั้วต่อผนัง NACS

1000V 250A การเปลี่ยนปลั๊กชาร์จ Tesla 250KW NACS ผู้ผลิตสายชาร์จ

ซ็อกเก็ตโดยรวม & การออกแบบพลังงาน
คุณสมบัติของ SOP อินเทอร์เฟซ Tesla NACS เวอร์ชันแรกประกอบด้วย:
● สายไฟและขั้วต่อการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดการชาร์จ V2 เป็นครั้งแรก (การวนซ้ำครั้งต่อไปจะเข้าใกล้ระดับ V3);
● ทางออก 90° & ขั้วต่อล็อคสกรู;
● ฝาครอบป้องกันแบบถอดได้ (พร้อมระบบป้องกันอุบัติเหตุ);
● การออกแบบภาพรูรับแสงและแหล่งกำเนิดแสงที่มีสีสัน;
● สายดินมีพื้นที่หน้าตัดเล็ก & AC และ DC ใช้อินเทอร์เฟซเดียวกัน;
● สัญญาณ + ปลั๊กอิน PE และ ซ็อกเก็ต/ช่องเสียบ สามารถแยกออกได้;
ในเวลาเดียวกัน, ฟังก์ชั่นต่างๆ เช่น การชาร์จไฟรถยนต์, ดึงปืนออกมา, และการเปิดฝาก็เป็นการออกแบบที่ล้ำสมัยในขณะนั้นเช่นกัน.
ตำแหน่งเค้าโครงของยานพาหนะ (รุ่น X)
ขนาดแผงโดยรวมเล็กกว่า CCS & GB AC และ DC รวมอยู่ด้วย. สำหรับรายละเอียดเกี่ยวกับขนาดของชิ้นส่วนปลั๊กอินและตรรกะในการชาร์จ, ดูบทความก่อนหน้า: ข้อมูลบางส่วนเกี่ยวกับการชาร์จไฟเกินของ Tesla.
รายละเอียดการประกอบซ็อกเก็ตการชาร์จ (รุ่น X)
คุณลักษณะที่ใหญ่ที่สุดของ SOP เวอร์ชันแรกจะคล้ายกับท่ออลูมิเนียมในปัจจุบัน. การป้องกันตำแหน่งเต้ารับไม่ได้ขึ้นอยู่กับฐานชาร์จในตัว. ฝาครอบป้องกันที่ถอดออกได้ที่ส่วนท้าย + 90° เต้ารับเพื่อเพิ่มความสะดวกในการประกอบและบำรุงรักษาชุดสายไฟยังคงมีอยู่จนทุกวันนี้, และผลิตภัณฑ์ตัวนำแบบแถว/ก้าน/ท่อกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ในขณะนี้. ผู้ผลิต BMK ก็มีมากขึ้นเรื่อยๆ.
รายละเอียดการเปิดฝาครอบชุดช่องเสียบชาร์จ
นอกจากนี้, เนื่องจากข้อกำหนดการออกแบบโดยรวม, สัญญาณ + ปลั๊กอิน PE ถูกรวมเข้ากับกาวอ่อนและกาวแข็ง + ลวด + เทอร์มินัล. ในเวลาเดียวกัน, หลังจากที่ประกอบตัวล็อคเข้ากับเต้ารับแล้ว, ฝาครอบป้องกันแบบถอดได้สามารถใช้เพื่อให้ฟังก์ชันคล้ายกับ CPA, ซึ่งก็น่าเรียนรู้เช่นกัน. มีการสั่นบ้างหลังจากประกอบชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปชิ้นเดียวเสร็จสมบูรณ์แล้ว.
อินเทอร์เฟซภายนอกของการประกอบซ็อกเก็ตการชาร์จและรายละเอียดสัญญาณ
ในส่วนของการออกแบบกำลัง, ในระยะแรก, ทองแดงกระป๋อง + เทคโนโลยีการจีบถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้การชาร์จที่ใช้พลังงานต่ำ (เมื่อเทียบกับกำลังสูงสุดในปัจจุบันของการชาร์จกำลังสูง). ภายหลัง, ทองแดงบริสุทธิ์ + การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกและลวดอลูมิเนียม + ใช้การเชื่อมแบบอัลตราโซนิก, แต่สิ่งที่ไม่เปลี่ยนแปลงคือการออกแบบการป้องกันของขั้วต่อและสายเคเบิลที่กล่าวถึงข้างต้น. ในขณะที่สายไฟมีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง, การป้องกันยังไม่ได้รับการอัพเกรด. มองย้อนกลับไปในอดีตและตอนนี้, จำเป็นต้องสำรวจการออกแบบขั้วต่อที่ปราศจากการป้องกันบนตัวนำอะลูมิเนียมหรือไม่? เช่นการเคลือบโซลเจล.

ตลาดสหรัฐฯ ติดตาม Tesla ในเรื่องการออกแบบปลั๊ก EV

การเชื่อมอัลตราโซนิกของชุดซ็อกเก็ตการชาร์จ:
ในส่วนของการรักษาแบบป้องกัน, เนื่องจากเหตุผลบางประการ, รุ่น X และ S เลือกท่อหดความร้อนหุ้มปลายซ็อคเก็ตตามลำดับเพื่อพันระบบกันสะเทือนปลายเดี่ยวและการจีบชิลด์ จากนั้นเชื่อมต่อแผ่นโลหะของตัวถังเข้ากับสายดินแบบปลายคู่. นอกจากนี้ยังมีสถานการณ์การคัดเลือกข้ามที่คล้ายกันระหว่างครั้งต่อ ๆ ไป 2018 แบบอย่าง 3 และโซลูชั่นท่ออลูมิเนียมในปัจจุบัน. การใช้ประสิทธิภาพการป้องกันในภายหลังภายใต้กำลังชาร์จที่สูงขึ้นสมควรได้รับการศึกษาเพิ่มเติม.

การป้องกันการประกอบซ็อกเก็ตการชาร์จ:
ในแง่ของประสิทธิภาพ, ด้วยการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกและความต้านทานของขั้วต่อต่ำ, การชาร์จแบบอะนาล็อกในปัจจุบันสามารถรักษากระแสไฟเต็มกำลังไว้เป็นเวลานานในสภาพแวดล้อมที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ.
การออกแบบสายดินก็เหมือนเดิม, พื้นที่หน้าตัดของตัวนำมีขนาดเล็กกว่าการออกแบบส่วนต่อประสาน DC ส่วนใหญ่, ซึ่งช่วยลดพื้นที่ที่ครอบครองโดยอินเทอร์เฟซการชาร์จได้อย่างมาก, และสายดินได้รับการออกแบบสำหรับเครื่องชาร์จในรถยนต์.
รูรับแสงกราวด์ประกอบซ็อกเก็ตการชาร์จและอื่น ๆ:
รูรับแสงที่มีสีสัน + สีไล่ระดับสม่ำเสมอ, นี่เป็นประสบการณ์ทางประสาทสัมผัสที่ค่อนข้างดีในปัจจุบัน. การออกแบบโดยรวมมีศูนย์กลางอยู่ที่แผ่นจำกัดพินส่วนท้าย. ชิ้นส่วนพลาสติกโปร่งแสงสองชั้นฉายแหล่งกำเนิดแสงบน PCBA ไปยังตำแหน่งส่งแสงของพอร์ตชาร์จ, มีการกระจายแสงที่สม่ำเสมอในพื้นที่รับชมด้านหน้า.
ในตัวอย่างอื่นๆ ของอินเทอร์เฟซที่แตกต่างกันในเวลาเดียวกัน, ตำแหน่งการออกแบบรูรับแสงที่แตกต่างกันสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนตำแหน่งของพลาสติกโปร่งแสง. นี่เป็นข้อดีของการออกแบบรูรับแสงมาตรฐานด้วย.

การแสดงภาพรูรับแสงของชุดประกอบซ็อกเก็ตการชาร์จ
แต่มีชุดไฟติดอยู่ในช่องเสียบชาร์จ. มีหลายส่วนที่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องในการผลิตซ็อกเก็ตทั้งหมดและการจับคู่รถยนต์ของรุ่นใหม่ (บางทีต้นทุนก็เป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญเช่นกัน). ในรุ่น 3/Y รุ่นต่อๆ ไป, โมดูลไฟในชุดช่องเสียบการชาร์จจะถูกย้ายออกจากตัวช่องเสียบและวางไว้ในแผ่นเชื่อมต่อช่องเสียบ, มักจะมีโลโก้ของเทสลา.

PCBA บางส่วนและพินของชุดซ็อกเก็ตการชาร์จ
เปรียบเทียบกับ GB IEC และโซลูชันรวม AC และ DC อื่นๆ. เวอร์ชันแรกของสัญญาณ Tesla NACS SOP และเอาต์พุตภาคพื้นดินใช้ปลั๊กอิน 6Pin (1ปักหมุดไว้แล้ว) * 1 + นักบิน * 1 + ขั้วต่อสายดิน * 1 + พร็อกซี * 1 (PE ถูกรวมเข้ากับ Pilot และ Prox). เอาต์พุตลูปแรงดันไฟฟ้าต่ำโดยรวมที่เรียบง่ายช่วยลดจำนวนชุดสายไฟและสงวนพื้นที่สำหรับ PCBA และการย่อขนาดแผงในภายหลัง. ข้อกำหนดที่ตามมาสำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิและด้านอื่น ๆ จะยังคงเพิ่มขึ้นต่อไป. NACS ล่าสุดของ Tesla คือ 12+3Pin (รวมถึงล็อคล็อคปลั๊กอิน, ยกเว้นตัวล็อค Model Gun บางตัว), ซีซีเอสเป็น 12+3 เข็มหมุด (รวมทั้งล็อคปืนด้วย).

ชุดปลั๊กชาร์จมาตรฐานปัจจุบัน
เกี่ยวกับการจัดเรียงล็อคล็อคของปืนสอด, NACS อยู่ที่ด้านล่างของซ็อกเก็ตตั้งแต่ SOP เวอร์ชันแรกจนถึงเวอร์ชันปัจจุบัน, และจัดวางระบบระบายน้ำไว้ด้วยกัน. เป็นการดีต่อการระบายน้ำ, แต่ความสามารถของแลนซ์ล็อคทั้งหมดในการต้านทานการบุกรุกของเศษซากนั้นอ่อนแอกว่าอินเทอร์เฟซมาตรฐานอื่น ๆ (บางครั้งมันก็ล้มเหลวที่นี่). ในปัจจุบัน, โซลูชันท่ออลูมิเนียมของรถยนต์ส่วนใหญ่ละทิ้งการออกแบบ SOP lock เวอร์ชันแรก และใช้โซลูชันที่มีระดับการป้องกันที่ดีกว่า.

สกรูแผ่นยึดเป็นสกรูเกลียวปล่อยทั้งหมด, 4 ทั้งหมด.

การชาร์จโหมดความล้มเหลว BOM รองของชุดประกอบซ็อกเก็ต
เวอร์ชันก่อนหน้ามักมีโหมดความล้มเหลวมากมายเสมอ. โหมดความล้มเหลวบางโหมดถูกหลีกเลี่ยง, และโหมดความล้มเหลวบางโหมดยังคงมีอยู่ในปัจจุบัน. ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์โดยย่อเกี่ยวกับความล้มเหลวในการออกแบบโครงสร้าง.
โหมดความล้มเหลว: ฝาปิดป้องกันการสัมผัสหลุดออก. โหมดความล้มเหลวนี้เกิดขึ้นเมื่อเปิดเครื่อง. เนื่องจากลักษณะพิเศษของกระบวนการเจาะและปัดเศษที่ตามมา, ความเสี่ยงที่จะล้มมีมากขึ้นกว่าเดิม. นอกจากเทสลาแล้ว, OEM อื่นๆ ก็ประสบปัญหาคล้ายกันเช่นกัน.

โหมดความล้มเหลวของการประกอบซ็อกเก็ตการชาร์จ
เพื่อลดความเสี่ยงของความล้มเหลว, ในช่วงเริ่มต้นของการออกแบบมิติที่ประณีตและการตรวจสอบหลายมิติ, การเปลี่ยนนิ้วป้องกันการสัมผัสและวิธีการเชื่อมต่อขั้วต่อก็สามารถนำมาพิจารณาได้เช่นกัน.