Наденьте крышки пропеллера на людей, потому что пришло время глубоко погрузиться в волшебство зарядного кабеля, который был в багажнике вашей Tesla Model S / X / 3. Идея этого поста состоит в том, чтобы объяснить, как Tesla разработала свои зарядные шнуры и адаптеры для зарядки нового поколения, чтобы сделать зарядку максимально безопасной. Хотя мобильный разъем Gen 2 существует с тех пор, как Model 3 начала поставляться в 2017 году, подробности о технологиях, лежащих в основе нового зарядного кабеля и его обновленных адаптеров, только появляются.
Примечание. Если у вас нет шапки с пропеллером, вы всегда можете сразу перейти к концу части II этой серии, чтобы получить краткое изложение нетехнического характера.
С помощью Supercharging и Destination Charging Tesla полностью контролирует процесс зарядки от зарядного устройства * до зарядного шнура и автомобиля, поэтому безопасность полностью находится под контролем компании. Это также относится к домашнему зарядному устройству Tesla, настенному разъему Tesla (ранее известному как настенный разъем высокой мощности или HPWC). Фактически, зарядное устройство назначения - это не что иное, как настенный разъем Tesla, установленный в * пункте назначения *, таком как мотель, ресторан или другое общественное место.
Станция Tesla Supercharger. Фото: Тесла.
Станция назначения Тесла. Фото: Тесла.
Но Teslas может заряжаться и заряжается в других местах и от различных источников питания. Именно здесь и входит кабель в магистрали, известный как Mobile Connector (ранее известный как UMC или Universal Mobile Connector). Mobile Connector (MC) позволяет владельцу заряжать свой Tesla от источников питания, отличных от Tesla. Но в случае, когда Tesla не контролирует подключение к источнику питания, какие меры принимаются для обеспечения быстрой, но безопасной зарядки? Обеспокоенность вызывает безопасность цепи, передающей ток, которая включает в себя проводку конструкции, обеспечивающую питание, розетку, сам зарядный шнур и подключенный адаптер.
Основное различие между наддувом и целевой зарядкой от зарядки с помощью MC - это вариабельность розетки, к которой подключается MC. С помощью Supercharger специализированная команда Tesla упрощает подключение каждого Supercharger к электросети, и все. Это постоянная связь. И как только электрик подключает целевое зарядное устройство или настенный разъем к источнику питания, который обычно также является постоянным приспособлением.
С другой стороны, бизнес-часть Mobile Connector часто подключается и отключается, подключается и отключается от розетки потенциально к широкому спектру типов розеток и связанных с ними напряжений и пропускной способности по току. Мы можем охарактеризовать МС как беспорядочную половую жизнь, и иногда мы не уверены, с какой стороны рельсов находятся приемники, из которых он должен прийти. Розетка - это слабое звено в сценарии зарядки, над которым Tesla гораздо меньше контроля. Автомобиль Tesla потенциально может потреблять гораздо больше тока, чем может рассчитывать розетка. Поэтому, когда компания модернизировала зарядный шнур для выпуска Model 3, они подняли его на ступеньку выше, включив метод мониторинга состояния неизвестных розеток.
Большая часть изменений сконструирована вокруг адаптеров для зарядных шнуров, которые Tesla поставляет вместе со своим Mobile Connector, поэтому давайте удостоверимся, что мы понимаем эти устройства. Каждый комплект Mobile Connector поставляется с одним или двумя адаптерами, которые позволяют подключать зарядный кабель к розеткам двух разных типов; бытовая розетка на 120 вольт и 15 ампер, также известная как NEMA 5-15, и розетка на 240 вольт на 50 ампер, также известная как NEMA 14-50. (В рамках этого разговора мы проигнорируем адаптер J1772.) Чтобы создать правильный образ головки пропеллера, вы должны знать, что NEMA означает Национальную ассоциацию производителей электрооборудования. Это просто группа американских производителей электрического оборудования, объединившихся для того, чтобы установить единые стандарты безопасности и совместимости, включая вилки и розетки переменного тока.
Номенклатура NEMA, такая как 5-15 и 14-50, немного произвольна, но второе число всегда относится к допустимой нагрузке по току вилки / розетки. Tesla включает эти адаптеры просто потому, что они подходят к двум наиболее распространенным розеткам в США. Бытовые розетки на 120 В / 15 А распространены повсеместно, а розетки на 240 В / 50 А встречаются повсюду, от розетки, используемой электрической кухонной плитой, до кемпингов на дорогах. И Tesla, и сторонние компании производят адаптеры для многих других типов розеток NEMA, но по цене. Мы поговорим об этом чуть позже.
Примечание. Пока у вас есть шапочки, давайте объясним, что устройства, потребляющие энергию непрерывно в течение длительного времени, например электромобили, могут использовать только 80% номинальной силы тока розетки. Например, розетка 5-15, рассчитанная на 15 А, должна использоваться только электромобилем, чтобы потреблять максимум 12 А. И наоборот, розетке NEMA 14-50 на 50 А следует позволять непрерывно потреблять ток только 40 А. Это правило безопасности пришло к нам из NEC, или Национального электротехнического кодекса. Tesla Mobile Connector знает об этом правиле и заряжает автомобиль в пределах ограничений NEC. Читайте дальше, чтобы узнать об исключениях и о том, как их избежать.
Покинув этот учебник, мы хотим объяснить, как автомобиль узнает, какой адаптер был подключен к Mobile Connector. Именно адаптер сообщает встроенным в MC схемам о емкости розетки, а MC, в свою очередь, сигнализирует автомобилю о том, сколько тока безопасно потреблять. Однако зарядный кабель и адаптеры, которые поставлялись со всеми Tesla до Model 3, по сравнению с обновленным Mobile Connector, который поставляется со всеми Model 3, а с января 2018 года со всеми автомобилями Tesla - это совершенно разные животные. Tesla усовершенствовала свои зарядные кабели и адаптеры… к лучшему.
Универсальный мобильный соединитель GEN 1
Унаследованный универсальный мобильный коннектор (UMC), который поставлялся с моделями S и X до 2018 года, теперь задним числом назван Gen 1 UMC, использовал адаптеры, внутри которых были встроены крошечные резисторы. Резистор - это простой электронный компонент, который вызывает снижение напряжения в цепи (то есть падение напряжения). В зависимости от номинала или номинала резистора падение напряжения будет варьироваться. У каждого типа адаптера Тесла (5-15, 14-50 и т. Д.) Есть резистор с разным номиналом.
Электроника UMC 1-го поколения имеет справочную таблицу, в которой падение напряжения, считываемое с адаптера, соответствует точному типу адаптера. Как только тип адаптера определен (и, следовательно, тип розетки), UMC затем подает сигнал автомобилю ограничить количество тока, которое он пытается потреблять, на основе номинального тока розетки. Это примитивная, но эффективная система. (Между прочим, резистор является обходной схемой и не снижает напряжение или мощность в автомобиле.)
Универсальный мобильный соединитель GEN 2
Когда Tesla представила Model 3, вместе с новым автомобилем появился зарядный кабель нового поколения. Tesla фактически исключила букву «U» из «UMC», обозначив обновленный шнур для зарядки просто как Mobile Connector или MC (хотя термин UMC определенно остается в лексиконе). Этот новый зарядный кабель, получивший название Gen 2 MC, включает в себя несколько изменений конструкции.
Во-первых, хотя кабели Gen 1 способны выдерживать зарядный ток до 40 ампер, максимальный ток кабеля Gen 2 составляет 32 ампера. Официального сообщения от Tesla о том, почему была уменьшена емкость, не поступало, однако зарядные шнуры Gen 1 временами были проблематичными, и Tesla требовала замены многих из них из-за перегрева. Таким образом, Tesla, возможно, играла осторожно, ограничивая кабели Gen 2 до 32A.
Во-вторых, в конструкции Gen 2 был исключен одинокий резистор, который был заменен полностью взорванной печатной платой. Tesla хотела получить от Mobile Connector немного больше данных, и для этого потребовалось нечто большее, чем простой резистор.
Крошечная печатная плата находится в самом центре адаптера и содержит проприетарный чип (возможно, ASIC или SoC?), Память, датчик температуры и вспомогательные компоненты. Использование печатной платы делает адаптер более расширяемым, и Tesla использует возможности платы, измеряя температуру вилки адаптера, что позволяет снизить зарядный ток, если адаптер становится слишком горячим. Эта функция была ключом к тому, чтобы сделать зарядку с помощью Mobile Connector максимально безопасной.
Кое-что я узнал как из личного опыта, так и из исследования для Руководства по зарядке в домашних условиях Model 3, что слабым местом в электрических цепях являются точки соединения. При плохом соединении в розетке (вилка вставлена не полностью, слабые пружины на контактах розетки, сгоревшие или изъеденные штыри и т. Д.) Такое же количество тока (или больше) будет пытаться пройти через меньшую площадь поверхности, создавая тем самым чрезмерное нагревать.
Так что со стороны Tesla было разумно добавить эту функцию. Датчик удобно расположен, чтобы определить, не нагревается ли вилка или розетка из-за передачи тепла от розетки к зарядному адаптеру. Довольно круто, что даже несмотря на то, что Tesla не контролирует сквозную цепь при использовании Mobile Connector, теперь она может учитывать вероятность того, что настенная розетка не работает. MC может даже сократить количество потребляемого автомобилем тока до тех пор, пока температура вилки / розетки не нормализуется. Здесь действуют несколько хороших основных принципов мышления!
Еще одним преимуществом использования интеллектуальной схемы в адаптере является то, что каждый адаптер сериализован. Уникальный идентификатор хранится в микросхеме памяти платы, предположительно для того, чтобы в случае возникновения каких-либо проблем Tesla могла отследить происхождение адаптера. В памяти также хранится тип адаптера, который определяет максимальный ток розетки, имитируя функцию резистора, используемого в UMC поколения 1. Память представляет собой обычную EEPROM (произносится как двойной ē-prom) и расшифровывается как электрически стираемая постоянная память для чтения. Проще говоря, в EEPROM хранится информация, которая не очень часто меняется.
Совет: избегайте размещения сильных магнитных полей рядом с адаптерами Gen 2, так как это может привести к перепрограммированию EEPROM. Если бы это произошло, красный логотип «T» на MC мигал бы, и автомобиль не заряжался. Затем необходимо будет заменить адаптер.
Развлечение с Диком и Джейн
Итак, давайте посмотрим, как все это разыграется, проиллюстрировав образец сеанса зарядки с помощью мобильного разъема Gen 2 с адаптером Gen 2 NEMA 14-50. Давайте будем мухой на стене в гараже Дика и Джейн, когда они вернутся домой на своей новой Модели 3:
Джейн: Когда она встает с водительского сиденья, она поворачивается к Дику и говорит: «Дорогой, не забудьте включить машину. Я должен проверить детей ».
Дик: «Конечно, дорогая. Я люблю подключать наш модный, ультрасовременный и экологически чистый автомобиль ». Он достает Mobile Connector из багажника, прикрепляет адаптер 14-50 к концу и вставляет узел в розетку NEMA 14-50 в их гараже.
Как только MC включается в розетку, электроника в MC запитывается. Схема выпрямителя переменного тока в постоянный в MC обеспечивает постоянный ток, необходимый для работы электроники как в MC, так и в адаптере. Затем MC отправляет эхо-запрос адаптеру для аутентификации. Печатная плата адаптера отвечает закодированным в цифровом виде сообщением, состоящим из его уникального идентификатора и того, что розетка способна выдерживать ток до 40 ампер (согласно правилу 80%).
Затем Дик подключает мобильный разъем к зарядному порту автомобиля, MC сообщает машине, что нужно потреблять до 32 ампер (максимальный ток, на который рассчитан шнур), индикаторы на шнуре загораются зеленым светом, и начинается зарядка.
Дик: «Хорошо, милая. Автомобиль успешно заряжается и будет полностью заряжен задолго до того, как он вам понадобится завтра для работы ».
Джейн: «Я люблю тебя, дорогая».
Дик: «Я люблю тебя».
И, конечно же, Дик и Джейн жили долго и счастливо (хотя совершенно ясно, что Джейн увлекается машиной в этом браке).
Конечно, этого никогда не случится с парой из сборников рассказов, такой как Дик и Джейн, но если розетка или адаптер перегреются по какой-либо причине, адаптер предупредит MC о повышении температуры, а MC скажет машине замедлить ток. рисовать. Чип в адаптере MC обменивается данными с MC один раз в секунду, чтобы обеспечить быстрый отклик. В качестве дополнительной меры безопасности, если связь когда-либо прервется (что маловероятно), автомобиль автоматически снизит потребляемый ток до 8 ампер.
Во второй части этого поста мы рассмотрим, какие варианты доступны, если требуется адаптер розетки второго поколения, который Tesla не поставляет. Как вы уже знаете, адаптеры Gen 2 сложнее своих предшественников. Это представляет собой серьезную проблему для сторонних поставщиков, желающих повторить то, что сделала Tesla для типов розеток, недоступных в Tesla.
Неизбежный вопрос: будет ли доступна полная линейка адаптеров розеток для MC Gen 2? Следите за обновлениями, тот же Bat-time, тот же Bat-канал (то есть завтра здесь, на CleanTechnica). Мы также рассмотрим простой трюк, чтобы определить, подходит ли адаптер стороннего поколения 2 для вашего автомобиля.