用於變化電流熱管理和損壞檢測的卷線的製作方法

2024-02-11 15:55:15 1

用於變化電流熱管理和損壞檢測的卷線的製作方法
【專利摘要】本發明的實施例提供了一種電池充電組件包括負載管理系統、具有電池連接器的充電線索、以及用於檢測線索移動或損壞的電路。該負載管理系統監視充電線索盤繞部分中的熱累積並且發出相應的信號以控制通過該線索的電流流動。
【專利說明】用於變化電流熱管理和損壞檢測的卷線

【技術領域】
[0001]本發明通常涉及遞送電力的可伸縮卷線器設備中熱生成的管理，且更具體地涉及確保可以部分地或者全部地盤繞在捲軸上的線索中的電流流動不生成過多的熱，此過多的熱可能損壞該線索、減少其使用壽命或者對使用者產生危險。當不使用用於對例如電動車輛中的電池進行充電的線索時經常對其進行盤繞以便安全地存放該線索並且使它免受天氣和損壞。
[0002]可伸縮卷線器可以是例如機場停車場中的充電站的一部分，或者是家用或辦公大樓車庫中的充電站的一部分。充電站可以是杆或者包含卷線器和相關聯電路的其它合適結構。如果在公共場所使用，把線索存放在捲軸上有助於保護該線索免受竊賊偷取其銅，這是因為充電站能夠要求使用密鑰卡或者類似裝置以便允許使用該電站。
[0003]當使用線索對電池進行充電時該線索可以僅僅部分被解開。當線索部分或完全盤繞時電流流動所生成的熱將不容易從攜帶電流的線索散出。隨著捲軸上線索量的增加，會造成收集更多的熱。過熱可能發生，即使把線索簡單地環繞在鉤子上而不是放在旋轉捲軸上時也是如此。
[0004]這裡所描述的卷線器組件包括一些改進特徵，用於限制線索中電流流動的改進特徵，其中，如果該線索基本上或者徹底解開則允許較高的電流；以及用於在一個或多個位置處感測卷繞線索的溫度的改進特徵。因此不需要把電流流動限制至適合於徹底盤繞的線索的不必要低的值。較高的電流，以及因此更短的充電時間是可能的。

【背景技術】
[0005]在各種應用中已經使用可伸縮卷線器來可伸縮地存放各種類型的線纜。典型地，捲軸可以具有靜止端和可伸縮端，可伸縮端能夠從捲軸伸出和縮回到捲軸中，並且其能夠連接至例如電動車輛的電池。使用捲軸為線索提供了便利的存放。該捲軸還保護線索免受損壞，這是由於它不必被留在地面上。減少了線索的損壞。還避免了損壞的電氣線索呈現給用戶的危害。
[0006]由於電流的流動在線索中產生熱，所以使用捲軸具有弊端。較大的電流趨向於生成更多的熱。一種應用是電動車輛的充電站。如果用戶把他的電動車輛停放在非常接近於充電站，或者如果車輛小，它或許不必解開超出短長度的線索就足以觸及車輛上的電池連接器。隨著電流從充電站流動至車輛，將在線索中產生熱。由於該線索的大部分都盤繞在捲軸上，所以熱不容易散出，線索溫度就會上升，可能上升至危害充電站的功能或者用戶的安全的程度。另外的因素是就許多車輛操作者而言缺乏經驗或知識。
[0007]術語定義
[0008]在所提交的專利的權利要求書中使用了下列術語，並且它們意圖具有與法律需求一致的它們最廣且普通和一般的含義。
[0009]「可伸縮卷線器」是指線纜存放單元和線纜管理系統，其具有收線線索(spoolingcord),諸如Burke的美國專利5，094, 396號中公開的類型,其主題通過引用併入本申請中，以及Burke的美國專利申請號2007/0262185中公開的類型，其主題也通過引用併入本申請中。
[0010]電動車輛意味著任何車輛，包括單獨由可充電電池推動的車輛，以及使用包括可充電電池的混合推動的車輛。
[0011]而可替換含義是可能的，意圖最廣的含義。下面闡述的權利要求書中所使用的所有詞採用語法和英語語言的一般、常規用途來使用。


【發明內容】

[0012]本發明涉及下面特徵、元素或者其組合中的一個或多個。
[0013]一個公開的實施例是針對用於電池充電站的可伸縮卷線器的改進，包括用於至少部分由可充電電池推助的車輛的改進。充電站包括連接至電源的電線索。線索的端部具有車輛連接器組件。控制電路對供應至待充電的電池的電流進行調節。捲軸具有用於確定線索中熱累積的一個或多個溫度傳感器。控制電路包括從一個或多個傳感器接收輸入信號的處理器。處理器發出與來自該一個或多個傳感器的輸入信號有關的輸出信號。輸出信號對正在供應至電池的充電電流進行限制，因此線索不會過熱。線索中產生的熱被安全地消散了。
[0014]在另一實施例中，所公開的設備包括用於確定已經解開的線索的量的傳感器。隨著解開的線索的長度的增加，處理器接收表示解開的線索的長度的輸入信號，並且發出增加至待充電的電池的最大可允許電流的輸出信號。
[0015]因此，可以看出，所公開的本發明的一個目的是提供一種機制，該機制用於避免電池充電站過熱，且特別是充電線索過熱。
[0016]本發明的其它目的是允許最大充電電流被遞送至待充電的電池。
[0017]本發明的另一目的是檢測對線索的損壞，或者線索的移除。
[0018]應當注意，並非所要求保護的發明的每個實施例都將實現上面闡述的本發明的每一個目的。例如，本發明的某些要求保護的實施例將不要求溫度感測裝置。另外，基於本發明的概述、優選實施例的詳細描述、以及如附圖中所圖示的優先實施例的描述，本發明的其它目的將變得顯而易見。根據對本發明的最佳模式實施例以及如附圖中所圖示的最佳實施例的下面詳細描述，本發明的這樣的目的、特徵以及優點將變得更顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是依據本發明一個實施例的具有卷線器組件的充電站的框圖；以及
[0020]圖2是與本發明的替代傳感器實施例一起使用的板組件的框圖。

【具體實施方式】
[0021]如從圖1中可以看出，充電系統10包括交流電(AC)，120伏功率輸入端12。AC功率連接至繼電器14，繼電器14在此案例中是雙極、單投開關，其在功率輸入端12和車輛連接器16之間接通連接或斷開連接。本領域技術人員將理解繼電器可以包括針對AC-線和AC_空檔和/或線2 (對於級(Level) 2充電器的情況)中的任一個或者這兩者的連接。在此實施例中，由於電池用於車輛的發動機，所以車輛連接器16依據電動汽車的汽車工程師學會發布的 SAE 表面車輛推薦實踐 J1772 「SAE Electric Vehicle Conductive ChargeCoupler」進行構造。對於不涉及電動車輛的不同應用，連接器不必遵循J1772，並且其設計可以根據預期使用所需進行修改。
[0022]連接器16包括針對地18，AC線20，AC空檔22以及領示(pilot)信號24的電氣連接。電流互感器28用於地面故障中斷以保護用戶免受傷害。繼電器14、領示信號24和電流互感器28連接至板組件26。板組件26控制繼電器14開還是關。繼電器14和板組件26上的微控制器38之間的AC連接輸入端可以發信號通知微控制器38以使繼電器14開還是關。
[0023]當用於對電動車輛進行充電時，本文所描述的系統的優選實施例是級I充電器，該功能由加州空氣資源委員會(California Air Resources Board)描述並且編纂在加州法規第13條、美國1999國家電氣法規第625節以及SAE國際標準中。這樣的系統使用較低的電壓並且因而不昂貴且適合於家用或者容易獲得120伏AC功率的其它地方使用。由於相對低的電壓的原因，所以充電時間較長，對於完全充滿電動車輛電池而言可能10至12小時那麼長時間。然而，本領域技術人員將理解，如權利要求書所限定的本發明
[0024]不僅覆蓋級I充電器，而且還覆蓋在那些相同標準下被指明為(如)級2的充電器。
[0025]依據SAE標準J1772的用於電動車輛應用的領示信號是具有IKHz頻率的方波信號。它的幅度在+12伏和-12伏之間變化。12伏功率供應器30為領示信號24提供參考電壓。功率供應器30還為板組件26上的微控制器38提供功率。領示信號24在車輛和板組件26之間進行傳輸。領示信號24控制遞送給待充電的車輛電池的電流量。通過改變方波的佔空比，也就是，由脈衝周期劃分的脈衝持續時間，來改變電流的量。存儲在電動車輛中的查找表包括針對給定電流所必要的佔空比的變化，不過本領域技術人員將理解通過使用本發明的啟示作為一種選擇佔空比可以通過「聯機(on the fly)」算法來生成。例如，在J1772標準下26.7%的佔空比關聯於16安培的電流。
[0026]在本實施例中依據解開的線索的量佔空比也可以被改變。該量可以直接地或者間接地確定。例如，可以使用電位計46，其將指示解開了多少線索，並且因而間接地指示了在該線索的卷繞部分中將產生的熱的量。卷繞的線索中熱生成的直接測量可以通過熱敏電阻、熱耦合、或安裝在如圖2中所示出的卷線器中的數字溫度傳感器40來確定。第三，電流互感器28和捲軸旋轉的傳感器46可以部署有查找表，該查找表存儲在微控制器38中標識給定長度的解開線索的最大電流。
[0027]無論傳感器的類型如何，傳感器信號被遞送至如圖2中所示的板組件26。在此實施例中，板組件26包括控制繼電器14的AC繼電器控制裝置32。領示驅動器34在板組件26上。驅動器34對領示信號佔空比進行調製以控制電流流動通過線索至車輛電池的量。板組件26上的領示電平位移器36可以從汽車接收信號以確認或者確定例如使汽車電池至完全充電所需的電流。溫度傳感器輸入端42從電位計、熱敏電阻或者數字溫度傳感器40接收信號，如圖2中所示。地面故障檢測電路44接收來自電流互感器28的輸入。故障的檢測促使微控制器38打開繼電器14，從而切斷了電流。
[0028]繼電器控制裝置32、驅動器34、位移器36、傳感器輸入端42以及檢測電路44連接至微控制器38，微控制器38可以由本領域技術人員來編制。一個合適的微控制器是來自California San Jose 的 Atmel 公司的 Atmel ATMEGA328P。
[0029]雖然本公開內容易於各種修改和替代形式，但是其特定示例性實施例藉助示例在附圖中已經示出了且在本文進行了詳細描述。然而，應當理解，並不意圖把本公開內容限制至所公開的特定實施例，但是相反，意圖是覆蓋落入如所附權利要求書所限定的本公開內容的精神和範圍之內的所有修改、等價體及替代體。
【權利要求】
1.一種車輛充電系統(10)，其包括用於對供應至電動車輛的電流提供限制的負載管理機制，該系統包括: a)電線索和車輛連接器組件(16)； b)經由所述電線索和車輛連接器組件(24)提供的領示信號，其用於調節供應至所述電動車輛的電流； c)傳感器，其用於確定所述電線索和車輛連接器組件(42)中的熱累積；以及 d)位於所述車輛充電系統上的處理器(38)，該處理器(38)用於從所述傳感器接收與所述電線索和車輛連接器組件中熱累積有關的輸入，所述處理器基於這樣的輸入對所述領示信號進行修改以便限制正在供應給所述電動車輛的電流的水平。
2.如權利要求1所述的車輛充電系統，其中，所述電線索和車輛連接器組件包括可伸縮卷線器，可伸縮卷線器包括用於使電線索縮回和伸張的線軸，所述電線索用於向電動車輛提供充電。
3.如權利要求2所述的車輛充電系統，其中，用於確定所述電線索和車輛連接器組件中的熱累積的傳感器包括用於確定所述可伸縮卷線器已經從所述線軸抽取出程度的傳感器。
4.如權利要求2所述的車輛充電系統，其中，用於確定所述電線索和車輛連接器組件中的熱累積的傳感器包括用於測量所述線軸附近溫度的熱敏電阻。
5.如權利要求2所述的車輛充電系統，其中，用於確定所述電線索和車輛連接器組件中的熱累積的傳感器包括用於測量所述線軸附近溫度的數字溫度傳感器。
6.如權利要求1所述的車輛充電系統，還包括所述線索中的檢測導體，所述檢測導體在一端可操作地連接至所述處理器，而另一端可操作地連接至所述車輛連接器組件的電阻器。
【文檔編號】H02G11/02GK104377638SQ201410403717
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2013年8月15日
【發明者】約翰·阿爾福德, 弗蘭克·雷, 理察·尤尼特, 彼得·維加 申請人:特裡方尼克斯公司