特斯拉工程新闻 :特斯拉已为其巧妙的充电线申请专利:一根实心金属条,将相同空间内的导体容量增加一倍。
当特斯拉进行快速充电时,一股强大的电流必须穿越汽车的一小段路径,从充电口到电池。这段路径必须保持凉爽、保持电气安静,同时挤过轮拱和侧面板,一次性完成所有这些要求。
这项工作的常用工具是高压电缆,而电缆天生具有柔性。它无法自行固定路线,因此需要夹子和支架沿途将其固定到位,而且它周围需要留出空间来散热。它还需要屏蔽层,以防止其电气噪声泄漏到周围的电子设备中。
随着充电功率攀升至数百千瓦,电缆必须变得更粗,争夺汽车中本就有限的空间。每个固定在电缆末端的端子都会增加一个接头,而在大型电缆组件中,故障可能难以追踪且维修成本高昂。
特斯拉的解决方案是停止将这段路径视为电缆,而是将其构建成一根坚硬的三层金属条。它以一根实心铝棒或铜棒开始。在绘图版本中,其横截面约为 200 平方毫米,这相当于一根直径约 16 毫米的棒。
诸如交联聚乙烯、PVC 或硅酮等绝缘材料覆盖在棒上,厚度可达半毫米至两毫米。绝缘棒滑入一根刚好能容纳它的金属屏蔽管中。特斯拉随后将整个组件推入一个压缩模具中,该模具将管子挤压直到其紧贴绝缘层。
出来的不再是三个松散部件,而是一根单一的条。因为每一层都紧密形成在下层之上,当条弯曲时,各层相互支撑,因此整个结构可以在三维空间中成型而不会散开。
就像管道车间中的管子一样,这根条可以沿多个轴向进行 CNC 弯曲,即使长度超过两米。每一段弯曲都追踪汽车内部的轮廓,环绕轮拱弯曲或滑入地板和侧面板下方,隐藏在车内人员视线之外。特斯拉并排放置两根这样的条,一根为正极,一根为负极。
一旦弯曲完成,这根条就能自行保持形状。在某些版本中,它足够坚硬,仅需在两端支撑,就能承载中间的自重,这让电缆所需的夹子和支架从设计中省略。
末端也采用相同的整体处理方式。特斯拉无需将单独的端子固定在导体上,而是可以直接将棒的末端锻造成扁平标签,并在上面打孔,从而用螺栓将其直接固定在一端充电入口和另一端电池连接器上。端子和导体是同一块金属,没有接头,这有助于使连接更可靠。
外管承担双重职责。它阻挡电磁干扰并保护条免受损坏,同时一个刚性接地导体将其连接到车身,帮助汽车的绝缘损失检测系统监控高压电路。
将金属打包得如此紧密带来了回报。对于相同的封装体积,这根条可以容纳电缆的两倍以上导体横截面,并提供两倍或更高的热性能。该设计支持 350 kW 的 400 伏充电,同时将屏蔽层保持在 100°C 或以下,部件更少、质量更轻于电缆组件。
许多车主可能已经搭载了一个。在 Model 3 和 Model Y 中,从充电口到高压电池的直流快速充电连接采用的是母线条而非电缆,因此这款设计的版本可能已在路上的汽车中运行。
相同方法可扩展应用。一组这样的条可以蜿蜒穿过半挂卡车的电池外壳,沿途连接到电池连接器。
因此,当那股强大的电流猛冲进充电口时,它无需蜿蜒穿越被夹子和支架固定的电缆。它通过两根完整无缺的金属条直奔电池,这些条弯曲贴合车身并足够坚硬以自行保持形状。从端口到电池组,电流无需跨越任何一个接头。
