電動車輛充電站鎖定電纜卷筒的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開總體涉及給電動車輛充電，并且更具體地涉及對用于給電動車輛充電的電纜中的電力導體的可釋放鎖定。
【背景技術】
[0002]電動車輛供電設備(EVSE)(也被稱為電動車輛充電站(EVCS))具有端接于插入電動車輛中以給其電池充電的連接器的長電纜。此長電纜具有由銅(一種昂貴金屬)制成的若干導體。電纜永久地附接到充電站外殼或基座，與氣栗處的軟管一樣。例如，在美國，電纜的長度可以達到25英尺，如由國家電氣規程(NEC)第625條所規定的。
[0003]出于安全原因，當連接器未連接到電動車輛時，將電纜從主電源斷開。因此，由于顯著的含銅量和沒有危險電壓，暴露的電纜為盜竊呈現了明顯低風險、高回報的目標。此夕卜，在遭受惡劣或極端氣候的地理位置中，電纜長時間暴露于環境中可導致介電擊穿、介電絕緣材料的破裂以及可對人工操作員造成安全危害的其他有害影響。此外，長電纜可變得扭曲，或者當其在地面上時可造成姅倒危險。
[0004]所需要的是一種克服這些和其他問題的電纜管理系統。
[0005]概述
[0006]在其連接目前由北美洲(和日本)的SAE J1772標準(以及類似的歐洲IEC62196-2)約束的常規的EVSE連接器中，構成EVSE電纜的導體在EVSE和正被充電的電動車輛之間傳輸電力信號或數據(控制)信號。對于所謂的等級1和等級2的AC EVSE充電器，具有稱作L1和L2的兩個電力導體、接地導體和兩個數據導體，其傳輸如由J1772標準定義的控制導頻信號或接近信號。根據本公開的方面，電纜管理系統允許使整個電纜纏繞(縮回)卷筒或從卷筒退繞，同時一直保持數據連接活躍，但根據EVSE電纜是否連接到電動車輛來允許電力導體和接地導體的選擇性電連接。額外地且不旨在該概要中描述每個方面，電纜管理系統可鎖定電纜并且防止將其從卷筒退繞，直到例如EVSE連接器上的按鈕被按壓，這允許將電纜從卷筒縮回。因為總是保持數據連接，所以電纜管理系統可使用數據信號來控制在一個或多個什么條件下將電纜相對于卷筒鎖定或解鎖。當電纜不在使用中時，其被斷電并且可以牢固地卷在EVSE的外殼內側，以最小化盜竊的可能性以及長時間暴露于天氣和陽光中。
[0007]電纜管理系統包括電纜卷筒組件。電纜纏繞卷筒，與線軸上的線一樣。諸如彈簧或馬達的偏置機構可以被提供以使卷筒偏置，例如，以使得卷筒保持電纜纏繞在其上，并且必須將在電纜的自由端處的連接器從卷筒拉開以使電纜從卷筒退繞。如上所提及的，使用卡鉗組件將一個或多個電力導體L1以及可選地將L2電耦合到用于EVSE的主電源，以及從主電源去耦合。軸延伸穿過卷筒的中心，并且承載導電墊的圓盤(或轉筒)被附接到軸，其中與制動卡鉗一樣，卡鉗被放置在墊上方以與圓盤形成連接或中斷與圓盤的連接。同時，傳輸數據信號的導體與EVSE保持連續的電連接。為了確保此連續的數據連接并同時允許與電力導體的選擇性連接和斷開，可任選地將滑環固定到該軸。傳輸數據信號的導體延伸穿過軸的中空中心，并且連接到對應的滑環，并且耦合到滑環的觸頭向EVSE傳輸數據信號。
[0008]電力導體(包括接地導體)可沿軸延伸或在軸的中空中心內側延伸。當軸與卷筒一起旋轉時，滑環與在EVSE連接器和EVSE之間的數據信號保持恒定電連接，但允許卡鉗選擇性地驅動以將電力導體電連接和斷開，并且防止或允許卷筒旋轉。換句話說，卡鉗組件起到至少兩個功能一一將來自電纜的電力導體電耦合到用于EVSE的主電源以及機械阻止或允許卷筒的旋轉，從而將電纜鎖定在固定位置中。電纜卷筒組件也可以在電纜一旦縮回就收緊電纜中的任何松弛，因為僅需要將到達電動車輛所需的那么多長度的電纜從卷筒退繞，從而防止電纜變得扭曲或存在姅倒危險。
[0009]根據參照附圖進行的各種實施例的詳細描述，本公開的前述和附加方面對于本領域的技術人員而言將變得明顯，接下來提供附圖簡述。
[0010]附圖簡述
[0011]可通過參照以下結合附圖的描述理解本公開的各方面，在附圖中:
[0012]圖1是用于電動車輛的基座式充電站(在本文中被稱為EVSE或EVCS)以及可縮回電纜的頂部左透視圖，其中可縮回電纜從基座的外殼突出來并且端接于用于連接到電動車輛以給其電池充電的電連接器；
[0013]圖2是容納在圖1所示的EVCS的基座或外殼內的電纜卷筒組件的局部示意圖和局部功能表示；
[0014]圖3是圖2中所示的電纜卷筒組件的下面部分的局部剖面圖，以示出沿卷筒的軸朝向用于連接到EVCS內的數據信號的滑環連接延伸的內部導體；以及
[0015]圖4是涉及執行本公開的方面的電和機械結構的無實體等軸視圖，其中為了便于說明和討論，已經移除了其他結構。
[0016]所示實施例的詳細描述
[0017]雖然將結合某些優選的實施例描述本公開，但應當理解，本公開不限于那些特定的實施例。相反，本公開旨在涵蓋可在如由隨附權利要求書所限定的本發明內包含的所有替代、修改和等效布置。
[0018]現在轉到附圖，圖1示出電動車輛充電站(EVCS)或電動車輛供電設備(EVSE) 10，其包括連接到諸如本地電力公司電網或發電機或光伏(PV)陣列或電力的任何其他來源或前述內容的任何組合的電源20的基座或外殼11。在圖1中，電源20可以是指從EVCS 10到公共電網、發電機或PV陣列的連接。自然地，公共電網、發電機或PV陣列本身將不是EVCS10的一部分，而是EVCS 10包括至最終通向實際能源(例如，公共電網、發電機或PV陣列)的電力導體的常規連接。術語EVCS和EVSE在本文中同義地且可互換地使用。電動車輛的傳動系主要由從諸如電池的可再充電的能量儲存裝置汲取電力的電動馬達供電，以及交換信息。電動車輛通常具有用于接收被耦合到電源的電連接器的電插座，用于給車輛中一個或多個電池充電。如本文所使用的，術語“電動車輛”包括僅使用電力的車輛以及其中傳動系使用電源20和內燃機兩者的混合動力車輛兩者。雖然在圖1中示出基座式EVCS 10，但本公開不限于EVCS的任何特定形狀因素。
[0019]在基座11內，電源20經由諸如斷路器或熔斷器的常規安全裝置連接到電力電纜12的一端。電力電纜12的另一端連接到被包含在手柄14內的電連接器。EVSE連接器13包括適于接合常規電插座中的配套電端子的多個電端子，其中常規電插座是電動車輛中的標準設備。如上所提及的，對于用于將電動車輛中的電池連接到EVCS以給車輛的可再充電電池(其可包括一個或多個電池，但為了方便起見，在本文中將以單數形式提及車輛電池)再充電的陽電端子和陰電端子兩者，用于給電動車輛充電的電連接器的北美洲現行標準為SAE J1772標準。一個J1772連接器包括用于將電源20的電力傳輸線連接到車輛的充電電子器件和電動車輛接地端子的三個導體。車輛然后接收電力并將電力儲存在其電池中，以供車輛將來使用。電力電纜12可具有25英尺或更短的長度，如由美國國家電氣規程(NEC)第625條所規定的，或具有適用標準部門或管理機構設定的限制內的任何其他長度。
[0020]當充電站10不在使用中時，手柄14被插入基座11上的插接站15中。插接站15位于基座11上的對充電站10的所有用戶方便的預選高度處。雖然插接站15不包括任何電連接器，但是當EVSE連接器13不在使用中時為其提供物理支撐和保護。
[0021]圖2示出容納在EVCS 10的基座11內的電纜卷筒組件200。電纜卷筒組件包括:電纜12，電纜12在電纜12的一端208處電連接到EVSE連接器13 ；以及卷筒或轉筒202，使電纜12纏繞(卷繞或縮回)該卷筒或轉筒202或從其退繞(解繞或分配)。為了方便起見，附圖標號202在本文中將被稱為卷筒，但其同樣可以為轉筒或電力電纜可以纏繞的任何其他合適的結構。卷筒202能夠在兩個相對方向上(例如，順時針方向相對于逆時針方向)旋轉。卷筒202由軸204支撐，并且通過機構206在一個方向或另一個方向上旋轉，機構206可以是適合在兩個相對方向上旋轉卷筒202的任何常規機械機構或機電機構。例如，機構206可以是被機械耦合到軸204的雙向馬達，其在馬達的電力下在一個方向或另一個方向上轉動軸204。機構206可以包括一個或多個彈簧或其他偏置機構，例如，以在一個方向或其相對方向上機械地旋轉軸204。本領域的技術人員將理解，存在無數種方式在兩個相對方向上將轉動能施加到軸204，其細節與理解本公開沒有密切關系。重要的是需注意，卷筒202可以在兩個相對方向上旋轉，以允許電纜12在第一方向上(例如，順時針方向)纏繞或卷繞卷筒202，或者在與第一方向相對的第二方向上(例如，逆時針方向)從卷筒202退繞或分配。
[0022]在電纜12里面的是用于傳輸EVCS 10和EVSE連接器13之間的高供電電流的第一導體210。第一導體210可以例如由銅制成，并且可以具有足以傳輸SAE等級1 (例如，120V016A)或SAE等級2 (例如，240V030A或240V080A)電流的規格，諸如在所建議的(在提交本公開時)SAE等級3充電極限(例如，400A或240kW)中的。第一導電構件220在基座11內側的電纜12的另一端處被電連接到第一導體210。第一導電構件220可以由轉子221承載，使得這兩者均隨卷筒202的旋轉而同時移動。以