技术领域
[0001] 本描述一般地涉及电连接系统。本描述更具体地涉及电缆存储装置，并且更具体地应用于用于对机动车电池等进行充电的电连接系统。
相关背景技术
[0002] 机动车的一个或多个电池的充电通常通过将车辆中包含的电池充电器连接到电源(例如配电网络或光伏设施)来执行。为了实现它，电缆将充电器连接到电动充电站。
[0003] 当电缆未在使用中时，即，当其未将充电器连接到网络时，其需要被存储。为此，在车辆侧或在充电站侧应当具有其中松散地放置或手动地盘绕电缆的电缆盘或盒。
[0004] 为了减小电缆占用的空间，已经在车辆侧设置了使用螺旋电缆，其在未被拉伸时形成圆柱形。
[0005] 存在改进电缆存储装置的需要，对于应用于电动车辆的充电的电连接系统尤为如此。
[0006] 文献US-A-2009/173868描述了用于显示物品的防盗装置，其包括用于接收固定于该物品的螺旋电缆的装置。该电缆是平坦存储的。
具体实施方式
[0041] 在不同附图中已经对相同元件指定了相同参考标号。为简明起见，仅示出并将详述对于理解所述实施例有用的那些元件。具体地，车辆电池的充电的管理未被详述，所述实施例与通常的解决方案兼容。此外，非本描述所需的电缆的形成未被详述，对于其他内容，所述实施例这里同样与通常的螺旋或螺旋式电缆兼容。
[0042] 在以下描述中，当提到形容绝对位置的术语(比如术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等)或相对位置的术语(比如术语“在上方”、“在下方”、“上部的”、“下部的”等)时，其是指附图的定位或在正常使用位置中的连接系统。除非另有指定，否则表达“大致”、“基本上”和“在……的量级”意指在10％以内，优选在5％以内。
[0043] 本描述涉及针对意在用于对电动车辆进行充电的电缆的存储的应用实例。然而，应当注意，将被更一般地描述的电缆存储装置的实施例应用到产生类似问题的任何电缆的存储。
[0044] 在以下实施例中，提供使用螺旋或螺旋式电缆。与直线电缆(既非螺旋式，也非螺旋)相比，这实现了根据电缆朝向其被堆叠的放松位置的弹簧效应而获益，这种弹簧效应由用于其连接的电缆的拉伸而引起。此外，螺旋电缆减小了由于电缆使用过程中的热散发而引起的热问题。
[0045] 与其中这种电缆很多时候被松散地容纳于车辆的后备箱中的通常的连接系统相反，这里提供用于在放开从壳体抽出(以用于连接到车辆)的电缆时将电缆自动存储于壳体中的装置。
[0046] 所述实施例应用于在电源设施侧(即，在充电站侧)上的存储装置的制造，其应当在公共空间中或在用户的住所处。
[0047] 在通过应用于电动车辆的充电而产生的限制当中，应当注意以下方面：
[0048] 大电缆长度，即，能够达到数十米的长度，其产生了不可忽略的电缆重量，其通常对用户构成了问题；
[0049] 对所谓快速充电的期望，即，利用数十安培的电流，要求数平方毫米(典型地在6mm2量级)的导体横截面，参与增大了电缆重量；
[0050] 对于存储电缆以使其不会混乱从而有利于其后续使用的需要；
[0051] 对于小体积系统的需要。
[0052] 图1A和图1B分别以展开的电缆和存储的电缆非常示意性地示出用于对机动车的电池进行充电的电连接系统的实施例以及这种车辆。
[0053] 电动车辆或混合动力车辆1包括一个或多个电池12，其意在对其供给推进其所需的电力。这样的电池12连接到一个或多个充电管理和控制装置14(充电器)，其意在当它们连接到电源设施3时控制电池的充电。设施3可以是加油站类型的公共充电站、生活用电设施(例如，在车辆用户的地点或住所)，等等。
[0054] 在设施3侧，提供了电源到车辆14的充电器14的电连接的系统5。连接系统5包括螺旋电缆6和电缆存储装置7。电缆的第一端(在图1A和图1B中未示出)在实践中永久地连接到设施3。电缆6的第二(自由)端以连接到充电器14侧的插口(或插头)16的插头(或插口)62结束。
[0055] 在车辆1的充电期间(图1A)，电缆6被拉伸并至少部分地从装置7取出。在两个充电操作之间(图1B)，电缆6存储在装置7中。
[0056] 图2是示出用于存储电缆6的装置7的内部的电连接系统5的实施例的透视图。
[0057] 在该实施例中，装置7包括：
[0058] 壳体72，其意在当电缆6要被存储时容纳电缆6；以及
[0059] 两个滑轮，分别为上滑轮74和下滑轮76，用于导引电缆6。
[0060] 每个滑轮74、76由大致水平的轴支撑，并且包括外周槽742、762。根据电缆6的螺旋的直径来选择槽742和746的尺寸，以用最小摩擦力来导引电缆6。两个滑轮的轴744和764大致水平，优选地为水平，并且在所示示例中大致竖直地对准。滑轮围绕它们各自的轴自由旋转。
[0061] 电缆6的与接收插头62的一端相对的一端64被固定并连接到电源设施3。电缆6从这一端跑过下滑轮76的下方，朝着上滑轮74的相对边缘倾斜地上升，跑过滑轮74的上方，并且通过设置在壳体72中的开口78(优选地在它的边缘)伸出。因此，滑轮74和76在相反方向上旋转。在图2的定向中，当电缆被退绕时，滑轮74顺时针旋转而滑轮76逆时针旋转。
[0062] 图3A、图3B、和图3C为示出图2的连接系统的操作的简化示图。图3A示出其中电缆被退绕以连接到车辆的充电器的情况。图3B示出中间存储情况。图3C示出其中电缆6被存储的情形。
[0063] 从比如图3A所示的电缆6被拉伸的位置开始，当电缆6上的外部拉力被释放时(当其从车辆断开连接时)，电缆6的已保持在壳体72内的部分的弹簧效应(spring effect)开始将电缆6的在外部的部分拉入。随后，滑轮74逆时针旋转并且滑轮76顺时针旋转。
[0064] 当电缆6在壳体72内部的量由于其重量而变得足以拉入剩余电缆时，由于电缆6的螺旋特征而引起的弹簧效应所启动的移动被放大。图3B示出其中电缆6的一部分被存储而一部分保持在外部的中间位置。
[0065] 在移动结束时，链接到螺旋特征的弹簧效应使得能够存储电缆6的自由端。如图3C所示，根据电缆6的长度，其在滑轮74与76之间的部分可以接近竖直方向。可以认为滑轮74与76之间的间隔定义了电缆6的存储的区域。
[0066] 应当理解，由于滑轮74和76在其旋转时获得的惯性，它们的质量也参与了驱动效应，这便于存储的结束。
[0067] 在电缆6针对其的使用(即，通过拉动插头62而施加的向外的拉力)而退绕的期间，当由于电缆6的重量参与了尚保持在内部的电缆部分的拉出从而装置7外部的电缆的量变得足够时，拉力需要逐渐减小。与其中借助弹簧实现整个存储的解决方案相比，电缆的弹簧效应与存储在壳体中的电缆的质量效应的组合使得能够减小在整个车辆充电阶段期间对插口16和插头62的拉力力量。因此增大了可靠性并且使得插头或插口的损坏的风险最小化。
[0068] 因此可以观察到通过电缆的弹簧效应施加的拉力和通过(在存储期间位于滑轮74下方的、并且在退绕期间位于外部的)电缆重量施加的拉力的连续的组合效应。例如，如果仅电缆6的一小部分被拉出装置7，则在其存储期间其主要通过电缆6的尚保持在内部的绝大部分的质量效应而被拉入。然而，如果已被拉出的电缆的量较大(其大部分)，则电缆的弹簧效应启动移动。
[0069] 选择壳体72的尺寸以避免当滑轮旋转时电缆找不到滑轮内的槽并且从槽脱出。例如，假若电缆被往回拉出时在其新的退绕期间电缆再次找到槽762，则在其被存储时电缆的底部是否从滑轮76的槽脱出(即，如图3C所示其在封装的底部掉落)都无关紧要。为实现这一点，作为一个示例，限制壳体的厚度以使得电缆再次系统地找到到达槽762的途径就足够了。
[0070] 电缆6在电缆的固接点(catching point)或内端64与滑轮76之间的长度使得能够增大可用弹簧长度，可用弹簧长度使得能够在如图3A所示的情况中的那样当电缆6整体被退卷时将其拉回。
[0071] 选择开口78的尺寸以限制(例如避免)电缆6的无论其在任何位置的摩擦力。
[0072] 更一般地说，其确保了尽可能大地限制装置7内的摩擦力以产生电缆6的最大的弹簧效应和质量效应。
[0073] 图4是在环境的一个示例中的连接系统5的实施例的简化透视图。假定了需要数米电缆6的机动车的充电的应用。
[0074] 用于存储电缆6的装置7被示出为打开，如图2所示。在实践中，其是关闭的。另外，用户U在图4中用符号表示。
[0075] 假定了充电站类型的电源设施3的情况。电缆6的内端(在图4中未示出)连接到电力管理装置32。如图2所示，存储装置7被大致竖直地(优选为竖直地)放置，电缆出口78在其顶部。优选地，外壳72围绕大致竖直(优选为竖直)的轴被枢轴地组装，这一方面使得能够将出口78导向要被充电的车辆因而限制电缆摩擦力，另一方面使得能够在不使用设施时将支撑设施以存储该设施的系统靠墙悬挂。
[0076] 根据替代实施例，围绕竖直轴的枢轴关节在存储装置7的内部。在这种情况下，可以提供上滑轮74单独的枢轴组装件、下滑轮76单独的枢轴组装件、或者它们两者的枢轴组装件。
[0077] 在该示例中，装置7的尺寸(其尤其取决于电缆的直径并且取决于当电缆被存储时的螺旋的直径)如下：
[0078] -高度在从40cm至1m的范围内；
[0079] -宽度在从20cm至50cm的范围内；
[0080] -厚度在从5cm至12cm的范围内。
[0081] 优选地，选择电缆6的长度以使得当其被存储时，其不会有在滑轮74下方(在滑轮74与76之间)折叠或堆积在其自己上的风险。因此避免了电缆螺旋相互纠缠和混乱。作为具体实施例，电缆具有在从大致4米至大致9米的范围内的给定(展开)长度，并且其螺旋内接于在从大致4cm至大致8cm的范围内的直径之内。放松的电缆具有在从大致0.8米至大致1.5米的范围内的长度。电缆横截面在例如从大致0.5cm2至大致1.5cm2的范围内。
[0082] 在上述实施例中，已经示出了两个竖直对准的滑轮74和76的情况。尽管这种对准在设施的体积方面是优越的实施例，但可以提供具有相对于彼此竖直地偏移的轴的滑轮。
[0083] 图5非常示意性地示出了根据该变型的示例。
[0084] 与其中连接滑轮的轴的虚线为竖直的图2和图3A至图3C的形式相比，连接滑轮74的水平轴742和滑轮76的水平轴762的虚线75相对于水平方向形成非零角和非直角。例如，在线75与水平方向之间的角α具有在从135°至0°的范围内的值。小于或等于90°的角是优选地，以使得出口78靠近滑轮74以避免在其操作期间通过对出口78的边缘的按压而造成电缆的锁定。
[0085] 根据上述实施例的另一变型，提供了单电缆导引滑轮。在该情况下，保留了“上”滑轮，即，电缆跑过滑轮74上方，随后在壳体72的底部“掉落”。
[0086] 根据未示出的另一变型，螺旋电缆6(除了由本身螺旋提供的效应以外还)被配备了弹簧。其可以是遵循电缆图案的螺旋弹簧，或者是穿过电缆螺旋的中心并且一边被附接到插口62而另一边被附接到在电缆另一端处的由弹簧驱动的电缆盘的金属丝。根据另一变型，提供了由合成材料制成的弹力型弹簧。
[0087] 根据未示出的另一实施例，提供了多个同轴“上”滑轮74和多个同轴“下滑轮76”，电缆从点64到出口78依次地从一个滑轮74跑向一个滑轮76。这增大了在装置中可存储的电缆长度。
[0088] 图6示出另一实施例的详情，其中滑轮74用布置成圆形74’的圆弧以重复滑轮74的外围图案的多个辊子73替代。由于电缆6所遵循的路径，不必使得圆形74’封闭。这样的实施例提供了链接到滑轮74的质量的减小的惯性效应，但使得能够减小装置的总重量。
[0089] 图7示意性示出另一实施例，其中，下滑轮76竖直地滑动，例如其轴762在形成于壳体72(图7中未示出)的壁中的槽766中竖直平移地移动。因此，当电缆6被从存储装置拉出时，滑轮76上升，其减小了滑轮74与76之间的间隔，并且因此减小了装置内部“丢失”的电缆长度。当电缆被存储时，滑轮76的重量(可能通过返回弹簧768的帮助)提供了向内的拉力效应。
[0090] 图8示意性示出又一实施例，其中滑轮74和76在相同方向上旋转，电缆于是在壳体72内遵循C形路径而不是如其他实施例中的S形路径。在该示例中，电缆6的入口64和出口78在壳体72的相同侧上。
[0091] 图9非常示意性地示出在电缆出口的水平处外壳72的开口78的实施例。该附图仅部分地示出在出口78的水平处的系统。
[0092] 根据该实施例，设置了足够大的开口78，以使得当在其上拉时无论用户提供的电缆的定向如何，电缆与开口78的边缘均无摩擦力。在图9的示例中，通过分别为水平和相对于水平方向倾斜45°的两条虚线L1和L2来示出电缆方向的竖直幅度。因此，无论电缆在该45°角的范围内的定向如何，在用户施加拉力的期间，电缆方向均与滑轮相切。因此避免了摩擦力，这使得使用更方便。在图9的示例中，设置了水平上限。然而，作为变型，开口78足够大以允许在没有摩擦力的情况下的轻微向上(例如相对于水平方向具有20°角)的拉力。
[0093] 根据实施例，开口78是圆形的，使得电缆可以采取所有方向上的不同定向。根据另一示例，为了激励用户大致垂直于滑轮的轴而拉动电缆并因此保证电缆不会从滑轮槽脱出，开口78在竖直方向上是椭圆形的。
[0094] 此外，滑轮74相对于开口78的位置优选地被选择为使得滑轮靠近开口并因此避免电缆掉落在滑轮与包括开口的壳壁之间。作为实施例的示例，滑轮与开口之间的间隔小于由缩回的电缆形成的螺旋管的直径。
[0095] 已经描述了可以被组合的各种实施例和变型。本领域技术人员将会容易地想到各种替代、修改和改进。具体地，已描述的实施例的实际实施方式基于上文给出的功能指示而处在本领域技术人员的能力之内。具体地，根据电缆6的直径和长度来选择要对装置的不同元件所赋予的尺寸，等等。
