电气线缆和用于这种线缆的绕线设备的制作方法

背景技术：

本说明书大体涉及电气连接系统，并且更具体地涉及线缆连接系统。本说明书更具体地应用于要被重新充电的电动车辆电池或类似物的线缆连接的系统。

相关技术的讨论

电动车辆电池或电池组件到电力系统(电力网络、光伏面板、等等)的(用于对其的再充电的)连接一般地包括线缆，其一方面被连接到管理车辆侧上的电池充电的电子电路并且另一方面连接到电源设施。大多数情况下，线缆被定位在再充电站侧上。大多数情况下，在每个末端处具有插头的线缆一方面被插到设施并且另一方面被插到车辆。有时，线缆被永久地连接到车辆。

在电动车辆的发展的情况下，已经涌现了其中线缆被存储在电动车辆的箱体中的解决方案。用户将线缆的两个末端分别插到车辆和再充电站。

无论采用的解决方案如何，连接器线缆常常倾向于在地面上拖拽，其对用户特别是不实际的且易弄脏。

另外，出于安全性原因，应当保证电池在其再充电期间被连接到地面。这当前生成针对专用于该应用的具体插座的需求。

另外，当前系统不适于在家庭网络上的再充电，其中使用的插座和电路不专用于这样的再充电。

文档WO-A-2004/062054描述了一种电气线缆存储设备，其包括具有绕其缠绕的线缆的轮毂，线缆被设置有间隔器。

文档EP-A-2432094描述了一种充电器，其中线缆绕线设备在绕线设备的轮毂的水平处装备有温度检测器。

技术实现要素：

实施例旨在克服电池到再充电设施的连接的常见系统的缺点中的全部或部分。

另一实施例旨在提供不要求对供应电力的设施的修改或动作的解决方案。

电动车辆电池的再充电的约束中的一个在于充电电流能够生成再充电线缆的加热。除非提供与经济的且体积的约束不兼容的导体横截面的一个方面，规定了线缆绕线设备的使用，常见的通气的绕线设备技术与电动车辆电池充电的需求不兼容。

根据第一方面，实施例旨在提供一种与缠绕操作兼容的电气线缆。

该第一方面的另一实施例旨在提供一种线缆绕线设备。

该第一方面的另一实施例旨在提供优化要被用于电气线缆的导体的横截面的解决方案。

电动车辆的再充电遇到的另一问题被链接到用户抵对触电的安全性，尤其是归因于车身架的金属零件。

在再充电站类型的专用设施中，站借助于与电池连接交换的控制信号来检查电池连接。然而，这样的解决方案与对未专门被提供用于这样的再充电的家庭装置中的再充电插座的使用不兼容。

根据第二方面，实施例旨在从电气视角保护到再充电设施的连接，并且具体地旨在确保连接包括接地连接。

在电动车辆的再充电期间，并且更具体地当使用未专门被提供用于这样的再充电的设施时，具有插到其的充电器的插座的加热能够有时在电气系统的一侧上被观察到。这样的问题一般未形成在专用再充电站中，其大小被设计以供应所需要的电流。然而，当推测用户(在标准插座上)对他的/她的车辆进行再充电时，电气系统的性质和容量不能够得到保证，并且有时，在连接器水平处进行危险加热。

温度传感器有时被提供在电池的水平处以控制对其的充电，或者甚至在服务站的专用设施的水平处。然而，这样的解决方案与用于连接到家庭装置的连接的需求不兼容。

根据第三方面，实施例旨在保护对用于对电动车辆电池进行再充电的家庭插座的使用。

因此，实施例提供一种针对电气线缆的绕线设备，其包括：圆柱形轮毂，其在其表面处被穿孔并且在其末端中的至少一个处开口，该线缆具有至少一个导体和含有具有不规则横截面的外表面的护套。

根据实施例，从护套的外表面突出的部分当线缆被缠绕时限定在线缆的匝之间的空气循环空间。

根据实施例，空气循环空间沿着所缠绕的线缆的整个长度是轴向的且径向的。

根据实施例，护套在规则的间隔处包括从外表面突出的环。

根据实施例，护套包括从其外表面突出的限定具有与线缆同轴的非连续匝的部分的部分。

根据实施例，该线缆在其末端中的一个处包括集成至少一个温度传感器的插头。

根据实施例，该线缆包括与彼此隔离的两个接地连接导体。

根据实施例，该设备还包括风扇，该风扇在与轮毂大致同轴的方向上吹气。

根据实施例，该设备还包括用于使轮毂旋转的元件。

根据实施例，该设备还包括外壳，所述外壳在其下表面处包括至少一个开口。

实施例还提供一种用于对至少一个电动车辆电池进行充电的系统，其包括电气连接设备。

附图说明

将在结合附图的具体实施例的下面的非限制性描述中详细讨论前述和其他特征和优点，在附图之中：

图1非常示意性地示出了电动车辆电池充电系统和这样的车辆的示例；

图2示意性地示出了在车辆内部的装备的实施例；

图3是根据第一方面的线缆的实施例的部分透视图；

图4是当被缠绕时图3的线缆的部分透视图；

图5是当被缠绕时图3的线缆的另一部分透视图；

图6是根据第一方面的线缆的另一实施例的部分透视图；

图7是被装备有根据第一方面的线缆的实施例的电气线缆绕线设备的实施例的简化表示；

图8非常示意性地示出了与接地连接检测电路相关联的根据第二方面的插头连接器和线缆的实施例；

图9示出了图8的插头的细节；

图10示出了与根据第三方面的插头相关联的温度检测设备的实施例；以及

图11非常示意性地示出了使用图10中的类型的插头的电气连接系统的实施例。

具体实施方式

相同的元件已经在不同附图中利用相同的附图标记来指代。为清楚起见，已经示出了且将详细描述仅仅对所描述的实施例的理解有用的那些步骤和元件。具体地，尚未详细描述电池的形成，所描述的实施例与常见的电池兼容。另外，除非对于本说明书的需求，尚未详细描述电池充电器的形成，所描述的实施例对于剩余部分这里再次与常见的充电器兼容。此外，为了易于理解，附图不是按比例绘制的。除非另行说明，表达“大致”、“实质上”以及“大约”意指在10％内，优选在5％内。

图1非常示意性地示出了电动车辆电池充电系统和这样的车辆的示例。

电气或混合车辆V包括旨在对其供应推动它必要的能量的一个或多个电池1(BAT)。这样的电池被连接到旨在当它们被插到电力供应设施3时控制它们的充电的一个或多个充电和控制设备2(充电器)。设施3可以为加气站类型的公共再充电终端、家庭装置(例如，在车辆用户的家庭处)、等等。

在下面的描述中，为简单起见将对“一个”电池进行参考。然而，车辆一般地包括多个电池的组件，并且将在下文描述的全部适用于形成“所述”车辆电池的电池的任何数量，这些电池一般经由共同的设备再充电。

两个电动车辆电池充电模式能够基本上被区分开。

在所谓的“快速充电”模式中，电池在几十安培(例如，大约150A)的电流下被充电。在这种情况下，由被装备有适应的横截面的线缆并且被装备有安全设备的特定设施执行充电。线缆的自由末端之后被插到车辆的插座。

电气车辆的发展，对它们的电池进行再充电需要的持续时间(如与罐填充的快速性相比较)以及它们的电池寿命产生使可能的再充电点加倍的需求。具体地，期望能够将电池充电器连接到家庭装置的标准插座。

这里使用了所谓的“慢充电”模式，其更具体地在将描述的实施例中被考虑。电池在最多几十安培的电流下被充电，通常在与家庭装置的插座的使用兼容的电流下被充电。例如，在法国，这总计为能够从所谓的16A插座对电池进行充电。用于再充电的电池连接器线缆，代替必须被定位在再充电站侧上，现在越来越频繁地在车辆侧上。这除了其他之外产生在体积方面的约束。当前，电气车辆一般被提供具有“松散”线缆，其在一方面旨在被连接到车辆并且另一方面被连接到电气电源插座。

慢充电可以持续多于十个小时。由用户进行的操纵应当当保证他的/她的舒适和安全的同时来得到方便。

另外，使电池能够在除了专用站之外的其他位置处被再充电的事实导致可能期望车辆被装备具有较大的线缆长度。

另外，从不一定为了这种用途提供的家庭装置对电池进行再充电的需求产生许多其他约束。

在这样的约束之中，应当指出：

-出于安全原因对到地面的可靠连接的需要，尤其是归因于车辆的金属身架，其可能在电池充电期间的车辆隔离故障的情况下被带到能够为危险的电位；

-如与家庭装置的连接的持续时间相比较，由电池充电连续相对长时间(通常，几小时)采样的强度，其可能产生插座和线缆的加热；

-使车辆用户在电气约束方面缺乏经验的事实；

-修改所有现有电气系统以向它们提供测试和安全装备的不可能性；

-能够在不同位置(例如，不同国家)处对车辆进行充电的需要，其中设施不一定具有相同的安全标准。

将期望具有考虑这些约束中的全部或部分的解决方案。

在图1的示例中，充电器2的连接借助于在其在设施3的侧上的末端处提供的线缆4执行，其中插头5旨在接合到设施的插座7中。在充电器2的该侧上，线缆4的末端被永久性地连接到充电器(示出的情况)，或者还经由插头连接。

图2示意性地示出了在车辆V内部的装备的实施例。

根据该实施例，用于对线缆4进行绕线以使得能够减小其体积的设备6被提供在车辆侧上。线缆4的(固定)末端被连接到充电器2(CTRL)。线缆的另一转出末端被连接到插头5。

归因于在车辆电池的再充电期间实现的强度，常见的线缆不能够在其被缠绕的同时被使用。实际上，线缆将加热并且热不能够被消散，其导致熔化或甚至起火的风险。因此，用户将必须被约束以完全地解开线缆用于再充电，或者线缆横截面将必须具有过大尺寸以避免太热。在第一情况下，线缆将在地面上拖拽并且变脏，其尤其在不干净的位置的再充电期间引起干扰。另外，用户有不遵守该约束的风险，其包括风险。在第二情况下，这导致不切实际地增加线缆的成本并且增加其体积。

通气的线缆绕线设备已经被提供以尝试克服其他家庭应用中的该现象。然而，在这样的应用中采用的解决方案不能够被移调到尤其是归因于该应用的特定约束的电动车辆电池的再充电的应用。

具体地，在其中装备(例如，园艺工具)有保持被插入充分长的时间以产生线缆的加热的风险的大多数电气应用中，装备由用户取代。因此，常常出于除了加热的其他原因，线缆的完全解开是需要的。另外，线缆被规则地取代并且因此不保持成堆。这对在再充电期间运动较少的车辆的再充电不成立，线缆长度及其位置因此在整个再充电期间保持固定。

另外，用于包括使用强力风扇或在绕线设备的水平处的实际真空清洁器的吸力(其为大约0.3bar(3.104Pa)的低气压)的真空清洁器的解决方案不是合适的。实际上，当风扇在真空清洁器(或用于对电气工具进行供电的绕线设备)中，真空清洁器或工具的电机已经是有噪声的，并且由风扇添加的噪声因此是可忽略的。另外，当真空清洁器或工具未被使用时，风扇不保持操作。现在，车辆电池在车辆未处于使用中时被再充电。使充电器必须在缺少用户的情况下并且在家庭位置中保持插入的事实产生在噪声方面的强约束。

根据第一方面，提供了具有特定结构的电气线缆。线缆的内部结构包括尽可能多的导体，以与常见线缆相同的方式在护套的内部与彼此隔离。然而，护套的外表面具有不规则横截面。

换言之，外表面具有从底部或基底突出的部分。这样的突出部分或这样的不规则性的功能在于限定通过当线缆缠绕在自身上时的线缆卷或者通过该线缆的重叠部分的空气循环空间(例如，如果线缆成堆放)。

图3是根据第一方面的线缆4a的实施例的部分透视图。

例如，线缆4a包括三个导体41(例如，针对相)、42(例如，针对中性)以及43(例如，针对接地)，其与彼此单独地隔离并且之后被嵌入到隔离护套45a中。护套45a在其外表面处优选在规则的间隔处包括圆模雕刻装饰或环452，在该外表面中创建不规则性。在环之间，护套的外表面具有内直径(或护套的基底的直径)。环的外直径(或表面不规则性的高度)定义相对于内直径的空气循环间隔或空间。

调节空气循环空间的大小的环452之间的间隔以及它们的外直径取决于应用并且尤其取决于要被移除的热的量，其除了其他之外取决于导体的横截面并且取决于它们应当被提交的电流强度。

图4是当被缠绕时图3的线缆4a的部分透视图和横截面视图。

图5是当被缠绕时图3的线缆4a的另一部分透视图。

为简化，已经在图4和图5中仅仅图示了护套45a的外表面。

这两个图示出了当线缆4a被缠绕在它本身上时，环452创建在出现在彼此的顶部上的不同段的护套的基底之间的分离，由此创建空气循环空间。另外，归因于绕线，卷的匝的直径从一匝变化到另一匝，使得几个环452在彼此前面结束。另外，包括在卷的轴向方向上，绕线导致环452具有针对多匝被对齐的非常小的风险。因此，空气循环通道在绕线的径向方向上和轴向方向上两者遵循模式。

图6是根据第一方面的线缆4b的另一实施例的部分透视图。

根据实施例，护套45b包括从其外表面突出的部分454，其定义具有围绕线缆轴向地缠绕的非连续匝的部分。因此，能够在部分454的非连续匝之间找到具有小于部分454的外直径的直径的基底。护套45b的基底因此还具有与非连续匝的线缆轴同轴的绕线的形状。如图3的实施例中，护套45b的表面的内直径与外直径之间的直径差异以及具有非连续匝的模式当线缆在绕线的轴向方向和径向方式上被缠绕在它本身上时创建空气循环通道。

调节空气循环空间的大小的匝454之间的间隔及它们的外直径这里再次取决于应用并且尤其取决于要被移除的热的量。

图6的实施例图示了在线缆的组成的层次处的变化，其在这里包括四个导体41、42、43和44。如将关于将在下文描述的第三方面看到的，其可以为被装备有控制线或引示线的线缆或被装备有含有与彼此隔离的两个接地导体43和44的线缆。

其他形式的表面不规则性可以被提供，假设它们针对缠绕的线缆定义绕线的轴向和径向方向上的空气循环通道。

另外，导体的数量可以变化。例如，线缆可以包括多个引示线。根据另一示例，针对旨在用于三相连接的线缆，可以提供5个导体(3相，1个中性，1个接地)或6个导体(3相，1个中性，2个接地)。

优选地，护套45是例如通过挤出塑性材料形成的单件。

优选地，环452或部分454的外直径与线缆4a或4b的基底的直径之间的厚度差大于大约3毫米。类似地，在轴向方向上的环452之间或部分454的匝之间的间隔大于大约3mm，优选地大于大约1cm。这样的最小尺寸通过简单的自然对流促进空气的循环。

作为特定实施例，针对具有它的导体41至43或41至44的、由铜制成的并且具有大约2.5mm²的横截面的线缆4A，护套45(45a或45b)的基底的内直径大约为1cm，并且环452或部分454的外直径大约为1.4cm。

图3至图6的表示被简化并且是功能性的。通过针对剩余部分使用常见的线缆制造技术并且根据线缆旨在用于的电流强度和导体的横截面，这样的线缆的实际形成基于上文给出的功能指示处于本领域技术人员的能力内。

针对给定的导体横截面，这样的线缆结构针对相同的加热允许当线缆被缠绕时具有大于常见的线缆的强度的强度的电流的流动。

由此形成的线缆4(4a或4b)可以在简化的实施例中与标准绕线设备一起被使用，因为通过匝的自然对流可以足以使其冷却。

然而，根据优选实施例，其被设置为将线缆4与特定绕线设备相关联。

图7是被装备有根据第一方面的线缆4的实施例的电气线缆绕线设备6的实施例的简化表示。

根据该实施例，绕线设备6包括圆柱形轮毂62，其在其表面处被穿孔(开口622)并且在其末端中的一个处开口(开口624)。开口622和624的功能是要改进通过线缆4的空气的循环。开口的数量越大，越好。由此将执行关于针对轮毂62期望的机械阻力的折中。优选地，开口622具有大于3毫米的直径，或者被雕刻在大于3毫米的直径内。发明人已经实际上观察到从3-mm直径，空气循环得到改善。

优选地，绕线设备6还包括风扇64，其(从开口末端624)在大致与轮毂同轴的方向上将空气吹入到轮毂中。优选地，轮毂仅仅在其末端中的一个处开口以强迫脉动的空气流动通过开口622，并且之后流动通过缠绕的线缆4。与常见的绕线设备的显著差异在于形成在线缆4中的空气循环通道参与降低风扇功率。实际上，关于常见的绕线设备，风扇功率应当使得能够强制在缠绕的线缆的连续匝之间的循环，其实际上几乎不可能并且与低噪声不兼容。这里，归因于空气循环通道，空气的流动的阻力较低并且风扇可以具有低功率，并且因此是无声的并且较不昂贵的。例如，通气可以通过提供几mbar(10²Pa)的过压的风扇来确保。

任选地，绕线设备6包括用于使轮毂旋转的元件66。其例如为弹簧设备，其在用户解开线缆4时被自动翘起。根据另一示例，由电池供电的功率驱动的线缆解开电机被使用。

优选地，绕线设备6和它的不同的组件被容纳在外壳68(图2)中，这部分地示出在图7中。外壳避免元件阻挡绕线设备的操作。优选地，外壳68在其下部分中包括用于移除围绕线缆累积的并且由重力落下的可能的杂质或者如果线缆4在其解开期间被弄湿的水的一个或多个开口682。

图7的表示是简化的且功能性的，这样的绕线设备的实际形成基于上文给出的功能指示处于本领域技术人员的能力内。

图8非常示意性地示出了根据第二方面的电气连接设备9的实施例。这例如关注电动车辆电池1的充电器2到电气电源设施的插座7(未示出)的连接。

图9示出了图8的设备的插头5b的母连接器53的实施例的部分透视图。

(例如，图6的线缆4b的类型的)线缆4包括旨在被连接到地面的两个导体43和44。这两个导体被单独地连接到插头5b的连接器53的两个独特的部分533和534。只要插头未接合到插座7中，这两个部分533和534就不与彼此电接触。例如，部分533和534每一个均形成具有大体圆柱形形状(图9)的母连接器的扇区，其旨在接收插座7的公连接器73。因此，插头5b具有少于线缆4b的导体的数量的一个连接器。

在图8的示例中，插座7包括旨在用于插头5b的(公)连接器51和52的两个母连接器71和72以及一个公连接器73。连接器71至73被连接到电气电源设施的线(一般被指代为线缆76)。

当插头5b被接合到插座7中时，接地导体73(以虚线在图8中的插头5b的侧上)将两个部分533和534电接触并且因此将导体43和44连接。

在线缆4b的另一末端处，例如，在电池1的充电器2的水平处，导体41和42例如经由整流器23被连接到实际充电器。充电器的两个导体21和22被连接到电池1的端子(正极(-)和负极(+))。导体43和44中的一个(例如，导体43)被直接连接到车辆的地面M(金属身架)。另一接地导体44也被连接到地面M，但是经由用于核实导体43与44之间的电气连续性的电子电路92。在电池侧上，其通常为牵引电池，后者一般被隔离。

例如，电路92生成优选与由电力网络供应的AC电压的频率不同的频率的AC信号，其经由变压器93在导体44上传输。电路92通过测量电流和供应的电压来检测电路阻抗。

在缺乏由插座7确保的电气连续性的情况下，电路是开路的并且阻抗具有强的值，电流接近于零。当确保连续性时，电流流动并且阻抗较低。

连续性检测电路的其他实施例可以被提供以检测导体43或44中的至少一个的接地连接。

关于图8和图9描述的解决方案的优点在于其与现有家庭装置的标准插座7兼容。

另一优点在于整个检测(检测电子器件)处于充电器侧上。因此，在电气电源设施侧上不需要任何动作。

图8的表示是简化的并且是功能性的。具体地，在充电器2和连接器(无论是母的还是公的)的侧上的连续性检测电路的实际实施例基于上文给出的功能指示处于本领域技术人员的能力内，连续性检测电路能够在存在插座7的接地连接器83(无论是母的还是公的)的情况下建立在两个导体43和44之间的连续性。

另外，尽管已经描述了其中线缆的末端被永久性地连接到充电器2的示例，但是可以提供具有装备有插头5b的其两个末端的线缆或者甚至具有装备有插头b的一末端和具有装备有插座7的其另一末端的线缆。另外，尽管电动车辆的充电的应用是其中这样的电气连接设备具有许多优点的应用，但是该设备可以被使用在其中接地连接期望被核实的其他应用中。

图10示出了根据第三方面的与插头5a相关联的温度检测设备的实施例。

图11非常示意性地示出了使用图10中的类型的插头5a的电气连接系统的实施例。

在图10的示例中，呈现被称为2P+T的插头，即，具有三个导体(相，中性和接地)。通常，插头5a包括根据不同国家中的强制标准具有不同形状和位置的三个连接器51、52和53。这里，呈现了插头5a，其具有从插头(公连接器)的正面55突出的两个电流传导连接器51和52并且具有其到从该正面(母连接器)下凹的地面6的连接器53。

在插头5a内部，线缆4(例如，图3的线缆4a)的导体41、42和43的末端被连接(例如，被焊接，被卷曲，或被螺接)到各自的连接器51至53。组件被包封在绝缘外壳58中。

这样的插头旨在用于插座7(图11)，其具有从插座的明显表面突出的它的(公)地面连接器73，使得地面是第一连接的导体。插座7由线缆76连接到电气电源(未示出)，例如，家庭装置的配电板。

在图11的示例中，线缆4已经被示出为通过其另一末端经由绕线设备6被连接到车辆电池的充电器2。

插头5a包括至少一个温度传感器。在图10中示出的优选实施例中，传导正常操作(相和中性)中的电流的每个连接器51、52分别装备有温度传感器81、82。在其中提供了单个传感器的实施例中，后者最靠近连接器放置，例如，在两个连接器51与52之间的中间距离处。形成温度传感器的简单方式包括使用负温度系数(NTC)的电阻器。传感器81和82被连接到电子电路85以用于中断温度，并且例如用于将该温度与阈值进行比较。

优选地，电路85被集成到插头5a并且与电池充电器(2，图11)进行通信。充电器2考虑检测到的温度以批准或中断电池充电，或者甚至控制从设施采样的充电电流，使得插座7的温度保持可接受且安全。

能够经由被提供在线缆4中的一个或多个额外的导体86(引示线)执行电路85与充电器2之间的通信。根据另一实施例，该通信通过使用导体41和42由载体电流执行(插头则包括被连接到线缆4的导体41和42的载体电流收发器)，其避免电路85的电流隔离。作为变型，电路85控制被集成到插头5a并且被插设在导体41或导体42上的至少一个开关(未示出)，其在温度超过预定阈值时使电气电路开路。

在插头5a的水平处执行温度检测的事实使得能够间接地检测在具有连接到其的插头的插座7的水平处的多余温度。因此，当插头5a被连接到家庭装置时，能够检测到在装置的插座7的水平处发生的温度升高。这使得能够检测装置中的在由该装置或具有连接到其的插头5a的电气插座7的导体76接受的功率方面的可能的故障。这在对电动车辆的再充电的应用中尤其是有利的，因为在给定针对插头需要的强的强度和由连接花费的时间的情况下，加热的风险是不可忽略的。

图10和图11的表示是简化的且功能性的。被装备有温度检测器的这样的插头的实际形成基于上文给出的功能指示处于本领域技术人员的能力内。具体地，温度阈值的确定(例如，在50与80°之间)取决于应用。

已经描述的实施例的优点在于它们使得能够保护电动车辆电池的再充电并且使电动车辆电池的再充电实用且舒服，包括来自非专用设施，例如，家庭装置。

已经描述了各种实施例。本领域技术人员将进行各种更改和修改。具体地，各种描述的实施例和变型能够当它们尚未被公开为替代方案时进行组合。

另外，已经描述的实施例的实际实现方式基于上文给出的功能指示处于本领域技术人员的能力内。

最终，尽管已经关于其中它们提供最大益处的电动车辆电池的再充电的优选应用讨论了各种实施例，但是它们更一般地应用到其中能够遇到相同的问题中的全部或部分的其他应用。