电动车辆充电站锁定电缆卷筒的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体涉及给电动车辆充电，并且更具体地涉及对用于给电动车辆充电的电缆中的电力导体的可释放锁定。
【背景技术】
[0002]电动车辆供电设备(EVSE)(也被称为电动车辆充电站(EVCS))具有端接于插入电动车辆中以给其电池充电的连接器的长电缆。此长电缆具有由铜(一种昂贵金属)制成的若干导体。电缆永久地附接到充电站外壳或基座，与气栗处的软管一样。例如，在美国，电缆的长度可以达到25英尺，如由国家电气规程(NEC)第625条所规定的。
[0003]出于安全原因，当连接器未连接到电动车辆时，将电缆从主电源断开。因此，由于显著的含铜量和没有危险电压，暴露的电缆为盗窃呈现了明显低风险、高回报的目标。此夕卜，在遭受恶劣或极端气候的地理位置中，电缆长时间暴露于环境中可导致介电击穿、介电绝缘材料的破裂以及可对人工操作员造成安全危害的其他有害影响。此外，长电缆可变得扭曲，或者当其在地面上时可造成姅倒危险。
[0004]所需要的是一种克服这些和其他问题的电缆管理系统。
[0005]概述
[0006]在其连接目前由北美洲(和日本)的SAE J1772标准(以及类似的欧洲IEC62196-2)约束的常规的EVSE连接器中，构成EVSE电缆的导体在EVSE和正被充电的电动车辆之间传输电力信号或数据(控制)信号。对于所谓的等级1和等级2的AC EVSE充电器，具有称作L1和L2的两个电力导体、接地导体和两个数据导体，其传输如由J1772标准定义的控制导频信号或接近信号。根据本公开的方面，电缆管理系统允许使整个电缆缠绕(缩回)卷筒或从卷筒退绕，同时一直保持数据连接活跃，但根据EVSE电缆是否连接到电动车辆来允许电力导体和接地导体的选择性电连接。额外地且不旨在该概要中描述每个方面，电缆管理系统可锁定电缆并且防止将其从卷筒退绕，直到例如EVSE连接器上的按钮被按压，这允许将电缆从卷筒缩回。因为总是保持数据连接，所以电缆管理系统可使用数据信号来控制在一个或多个什么条件下将电缆相对于卷筒锁定或解锁。当电缆不在使用中时，其被断电并且可以牢固地卷在EVSE的外壳内侧，以最小化盗窃的可能性以及长时间暴露于天气和阳光中。
[0007]电缆管理系统包括电缆卷筒组件。电缆缠绕卷筒，与线轴上的线一样。诸如弹簧或马达的偏置机构可以被提供以使卷筒偏置，例如，以使得卷筒保持电缆缠绕在其上，并且必须将在电缆的自由端处的连接器从卷筒拉开以使电缆从卷筒退绕。如上所提及的，使用卡钳组件将一个或多个电力导体L1以及可选地将L2电耦合到用于EVSE的主电源，以及从主电源去耦合。轴延伸穿过卷筒的中心，并且承载导电垫的圆盘(或转筒)被附接到轴，其中与制动卡钳一样，卡钳被放置在垫上方以与圆盘形成连接或中断与圆盘的连接。同时，传输数据信号的导体与EVSE保持连续的电连接。为了确保此连续的数据连接并同时允许与电力导体的选择性连接和断开，可任选地将滑环固定到该轴。传输数据信号的导体延伸穿过轴的中空中心，并且连接到对应的滑环，并且耦合到滑环的触头向EVSE传输数据信号。
[0008]电力导体(包括接地导体)可沿轴延伸或在轴的中空中心内侧延伸。当轴与卷筒一起旋转时，滑环与在EVSE连接器和EVSE之间的数据信号保持恒定电连接，但允许卡钳选择性地驱动以将电力导体电连接和断开，并且防止或允许卷筒旋转。换句话说，卡钳组件起到至少两个功能一一将来自电缆的电力导体电耦合到用于EVSE的主电源以及机械阻止或允许卷筒的旋转，从而将电缆锁定在固定位置中。电缆卷筒组件也可以在电缆一旦缩回就收紧电缆中的任何松弛，因为仅需要将到达电动车辆所需的那么多长度的电缆从卷筒退绕，从而防止电缆变得扭曲或存在姅倒危险。
[0009]根据参照附图进行的各种实施例的详细描述，本公开的前述和附加方面对于本领域的技术人员而言将变得明显，接下来提供附图简述。
[0010]附图简述
[0011]可通过参照以下结合附图的描述理解本公开的各方面，在附图中:
[0012]图1是用于电动车辆的基座式充电站(在本文中被称为EVSE或EVCS)以及可缩回电缆的顶部左透视图，其中可缩回电缆从基座的外壳突出来并且端接于用于连接到电动车辆以给其电池充电的电连接器；
[0013]图2是容纳在图1所示的EVCS的基座或外壳内的电缆卷筒组件的局部示意图和局部功能表示；
[0014]图3是图2中所示的电缆卷筒组件的下面部分的局部剖面图，以示出沿卷筒的轴朝向用于连接到EVCS内的数据信号的滑环连接延伸的内部导体；以及
[0015]图4是涉及执行本公开的方面的电和机械结构的无实体等轴视图，其中为了便于说明和讨论，已经移除了其他结构。
[0016]所示实施例的详细描述
[0017]虽然将结合某些优选的实施例描述本公开，但应当理解，本公开不限于那些特定的实施例。相反，本公开旨在涵盖可在如由随附权利要求书所限定的本发明内包含的所有替代、修改和等效布置。
[0018]现在转到附图，图1示出电动车辆充电站(EVCS)或电动车辆供电设备(EVSE) 10，其包括连接到诸如本地电力公司电网或发电机或光伏(PV)阵列或电力的任何其他来源或前述内容的任何组合的电源20的基座或外壳11。在图1中，电源20可以是指从EVCS 10到公共电网、发电机或PV阵列的连接。自然地，公共电网、发电机或PV阵列本身将不是EVCS10的一部分，而是EVCS 10包括至最终通向实际能源(例如，公共电网、发电机或PV阵列)的电力导体的常规连接。术语EVCS和EVSE在本文中同义地且可互换地使用。电动车辆的传动系主要由从诸如电池的可再充电的能量储存装置汲取电力的电动马达供电，以及交换信息。电动车辆通常具有用于接收被耦合到电源的电连接器的电插座，用于给车辆中一个或多个电池充电。如本文所使用的，术语“电动车辆”包括仅使用电力的车辆以及其中传动系使用电源20和内燃机两者的混合动力车辆两者。虽然在图1中示出基座式EVCS 10，但本公开不限于EVCS的任何特定形状因素。
[0019]在基座11内，电源20经由诸如断路器或熔断器的常规安全装置连接到电力电缆12的一端。电力电缆12的另一端连接到被包含在手柄14内的电连接器。EVSE连接器13包括适于接合常规电插座中的配套电端子的多个电端子，其中常规电插座是电动车辆中的标准设备。如上所提及的，对于用于将电动车辆中的电池连接到EVCS以给车辆的可再充电电池(其可包括一个或多个电池，但为了方便起见，在本文中将以单数形式提及车辆电池)再充电的阳电端子和阴电端子两者，用于给电动车辆充电的电连接器的北美洲现行标准为SAE J1772标准。一个J1772连接器包括用于将电源20的电力传输线连接到车辆的充电电子器件和电动车辆接地端子的三个导体。车辆然后接收电力并将电力储存在其电池中，以供车辆将来使用。电力电缆12可具有25英尺或更短的长度，如由美国国家电气规程(NEC)第625条所规定的，或具有适用标准部门或管理机构设定的限制内的任何其他长度。
[0020]当充电站10不在使用中时，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上的对充电站10的所有用户方便的预选高度处。虽然插接站15不包括任何电连接器，但是当EVSE连接器13不在使用中时为其提供物理支撑和保护。
[0021]图2示出容纳在EVCS 10的基座11内的电缆卷筒组件200。电缆卷筒组件包括:电缆12，电缆12在电缆12的一端208处电连接到EVSE连接器13 ；以及卷筒或转筒202，使电缆12缠绕(卷绕或缩回)该卷筒或转筒202或从其退绕(解绕或分配)。为了方便起见，附图标号202在本文中将被称为卷筒，但其同样可以为转筒或电力电缆可以缠绕的任何其他合适的结构。卷筒202能够在两个相对方向上(例如，顺时针方向相对于逆时针方向)旋转。卷筒202由轴204支撑，并且通过机构206在一个方向或另一个方向上旋转，机构206可以是适合在两个相对方向上旋转卷筒202的任何常规机械机构或机电机构。例如，机构206可以是被机械耦合到轴204的双向马达，其在马达的电力下在一个方向或另一个方向上转动轴204。机构206可以包括一个或多个弹簧或其他偏置机构，例如，以在一个方向或其相对方向上机械地旋转轴204。本领域的技术人员将理解，存在无数种方式在两个相对方向上将转动能施加到轴204，其细节与理解本公开没有密切关系。重要的是需注意，卷筒202可以在两个相对方向上旋转，以允许电缆12在第一方向上(例如，顺时针方向)缠绕或卷绕卷筒202，或者在与第一方向相对的第二方向上(例如，逆时针方向)从卷筒202退绕或分配。
[0022]在电缆12里面的是用于传输EVCS 10和EVSE连接器13之间的高供电电流的第一导体210。第一导体210可以例如由铜制成，并且可以具有足以传输SAE等级1 (例如，120V016A)或SAE等级2 (例如，240V030A或240V080A)电流的规格，诸如在所建议的(在提交本公开时)SAE等级3充电极限(例如，400A或240kW)中的。第一导电构件220在基座11内侧的电缆12的另一端处被电连接到第一导体210。第一导电构件220可以由转子221承载，使得这两者均随卷筒202的旋转而同时移动。以