用于电动车辆供电装备的连接器的制作方法

1.本公开涉及用于电动车辆的供电装备，并且特别地涉及用于电动车辆供电装备的连接器。


背景技术：

2.电动车辆和电动车辆供电装备（evse）之间的能量传递需要采用各种安全措施来保护装备和装备的用户。因此，存在对本文公开的设备、装置、方法、系统和技术的巨大需求。


技术实现要素：

3.本公开的示例性实施例包括用于保护evse免受evse的一个或多个组件内（诸如与电动车辆的入口配合的连接器中）的电弧放电和/或缺陷影响的设备、装置、方法、系统和技术。根据以下描述和附图，本公开的另外的实施例、形式、目的、特征、优点、方面和益处将变得清楚。
附图说明
4.图1是示例电动车辆充电系统的示意图。
5.图2是用于图1的电动车辆充电系统的示例控制器布置的示意图。
6.图3是用于与图1的电动车辆充电系统一起使用的示例控制器装置的示意图。
7.图4是用于图1的电动车辆充电系统的示例连接器的示意图。
8.图5是用于图1的电动车辆充电系统的另一示例连接器的示意图。
9.图6是用于向电动车辆供应电力的示例过程的流程图。
具体实施方式
10.为了清楚、简明和准确地描述本公开的说明性实施例、制造和使用本公开的方式和过程的目的，并且为了使得能够实践、制造和使用本公开，现在将参考某些示例性实施例——包括各图中图示的示例性实施例，并且将使用特定的语言来描述示例性实施例。然而，应理解的是，并不由此造成对本发明范围的限制，并且本发明包括并保护如本领域技术人员将想到的示例性实施例的这样的更改、修改和另外的应用。
11.说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“说明性实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可以或可以不一定包括该特定的特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指代同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合其他实施例实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内——无论是否明确地描述。附加地，应当领会，以“a、b和c中的至少一个”的形式包括在列表中的项目可以意指（a）；（b）；（c）；（a和b）；（a和c）；（b和c）；或者（a、b和c）。类似地，以“a、b或c中的至少一个”的形式列出的项目可以意指（a）；（b）；（c）；（a和b）；（a和c）；
（b和c）；或者（a、b和c）。
12.在附图中，一些结构或方法特征可以以特定的布置和/或顺序示出。然而，应当领会，可能不需要这样的特定布置和/或顺序。而是，在一些实施例中，这样的特征可以以不同于说明性图中所示的方式和/或顺序布置。附加地，在特定图中包括结构或方法特征并不意在暗示在所有实施例中都需要这样的特征，并且在一些实施例中，这样的特征可以不被包括或者可以与其他特征组合。
13.本公开涉及用于利用来自电网或其他源的电力给电动车辆充电的设备、装置、方法、系统和技术，该电力由电动车辆供电装备通过连接器输送。例如，图1中示出了系统100，其包括电动车辆102，电动车辆102包括可再充电能量存储设备，例如诸如电池104或其他合适的能量存储设备。在说明性实施例中，电动车辆102体现为或以其他方式包括部分或完全由电力给电的任何车辆，例如诸如由电动马达、驱动单元或推进系统驱动的车辆。在另一个示例中，说明性电动车辆102可以体现为或以其他方式包括混合电动车辆，除了一个或多个电气给电马达、驱动单元或推进系统之外，该混合电动车辆还包括非电气给电的驱动单元（例如，内燃机）。
14.系统100包括从电网或其他电力源接收电力的evse 106。evse 106包括充电器108，用于将ac电力转换成dc电力，或者用于利用ac电力充电。在其他实施例中，充电器108设置在车辆102上。车辆102包括入口110，入口110与插入入口110的连接器120配合，以从evse 106提供用于给电池104充电的电力。连接器120可以用线114或其他合适的连接布置与evse 106耦合。如下面进一步讨论的，连接器120包括传感器122，该传感器122可操作来感测连接器120内的光，以响应于光的检测来中断或禁止电力供应。
15.evse 106也可以被称为供电装备、车辆充电器、充电装备、充电站、充电器等，并且以多种配置中的任何一种呈现。evse 106可以是在其中停放车辆的车库或建筑物中、在具有便携式充电设备的室外位置或路边位置处的基座或亭子或其他位置上的壁挂式充电器。
16.在图2中，示出了通信系统101，其中控制器112与包括连接器120、车辆102和/或evse 106/充电器108的系统100的组件通信。控制器112可以是evse 106、充电器108、连接器120和/或车辆102的一部分。此外，应当领会，控制器112可以体现为或以其他方式包括并入到evse 106、充电器108、连接器120和/或车辆102中的设备集合。然而，为了便于说明，在图2中，控制器112与evse 106、充电器108、连接器120和车辆102分开描绘。
17.连接器120包括定位在连接器120的壳体124内的传感器122。在一实施例中，壳体124的材料完全包围并围绕传感器122。壳体124包括一个或多个电耦合构件126，其可移动地可接合到入口110，以将evse 106电气耦合到电池104，从而提供电力来给电池104再充电。
18.在一实施例中，传感器122是定位在壳体124内的光传感器，并且可操作来检测壳体124内的光。在正常条件下，壳体124中不存在用于传感器122检测的光，或者壳体124内存在小于阈值量的用于传感器122检测的光。然而，连接器120内的电弧或壳体124中的裂纹或缺陷造成了在壳体124内的光或者使光行进到壳体124内的路径，所述光可以被传感器122检测到。传感器122可以响应于对光的检测而向控制器112输出信号，如果电池104正在被充电，则控制器112可以中断电力供应，以防止壳体124内部的破坏性能量耗散。在电池104充电期间中断电力供应之后，或者在电池104的非充电状况期间检测到光时，控制器112也可
以禁止向连接器120的电力供应，使得其不能用于充电，直到连接器120被维修或更换。在一实施例中，传感器122是光电二极管型传感器，在由于短路的发生而致使传感器不可操作的情况下，该光电二极管型传感器可以检测开路和黑暗环境之间的差异。在另一个实施例中，传感器122可以包括具有高帧率的能够进行电弧检测的微型相机。
19.在图3中，存在示例性控制器装置200（诸如可以作为图2中系统100的控制器112提供）的示意性框图。控制器200可以包括处理器202、输入/输出设备204、存储器206和操作逻辑208。此外，控制器200与诸如充电器108、车辆102和/或传感器122的外部设备210的一个或多个其他控制器200通信。控制器200可以是独立设备、嵌入式系统或被构造成执行关于系统100描述的功能的多个设备。
20.处理器202可以体现为或以其他方式包括能够执行各种任务（诸如计算机功能）和/或控制系统100的功能的任何类型的处理器、控制器或其他计算电路。例如，处理器202可以体现为（一个或多个）单核或多核处理器、微控制器或其他处理器或处理/控制电路。在一些实施例中，处理器202可以体现为、包括或耦合到fpga、专用集成电路（asic）、可重新配置的硬件或硬件电路、或其他专用硬件，以促进执行本文描述的功能。附加地，在一些实施例中，处理器202可以体现为或以其他方式包括高功率处理器、加速器协处理器或存储控制器。仍然在一些实施例中，处理器202可以包括不止一个处理器、控制器或计算电路。
21.在说明性实施例中，处理器202可以包括存储器206。存储器206可以体现为能够在其中存储数据（例如，由诸如软件或固件的编程指令或者由硬连线逻辑或其他硬件定义的操作逻辑208）的任何类型的易失性存储器（例如，动态随机存取存储器（dram）等）或者非易失性存储器。易失性存储器可以体现为存储介质，该存储介质需要电力来维持由该介质存储的数据的状态。易失性存储器的非限制性示例可以包括各种类型的随机存取存储器（ram），诸如动态随机存取存储器（dram）或静态随机存取存储器（sram）。可以用在存储器模块中的一种特定类型的dram是同步动态随机存取存储器（sdram）。在特定实施例中，存储器组件的dram可以符合由jedec颁布的标准，诸如用于ddr sdram的jesd79f、用于ddr2 sdram的jesd79
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2f、用于ddr3 sdram的jesd79
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3f、用于ddr4 sdram的jesd79
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4a、用于低功率ddr （lpddr）的jesd209、用于lpddr2的jesd209
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2、用于lpddr3的jesd209
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3以及用于lpddr4的jesd209
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4（这些标准可在www.jedec.org上获得）。这样的标准（和类似的标准）可以被称为基于ddr的标准，并且实现这样的标准的存储设备的通信接口可以被称为基于ddr的接口。
22.在一些实施例中，存储器206可以体现为块可寻址存储器，诸如基于nand或nor技术的那些。存储器206还可以包括未来代非易失性设备，诸如三维交叉点存储器设备，或者其他字节可寻址的就地写入非易失性存储器设备。在一些实施例中，存储器206可以体现为或者可以以其他方式包括硫族化物玻璃、多阈值水平nand闪速存储器，nor闪速存储器，单级或多级相变存储器（pcm），电阻存储器，纳米线存储器，铁电晶体管随机存取存储器（fetram），反铁电存储器，并入忆阻器技术的磁阻随机存取存储器（mram）存储器，包括金属氧化物基底、氧空位基底的电阻存储器和导电桥随机存取存储器（cb
‑
ram），或者自旋转移矩（stt）
‑
mram，基于自旋电子磁结存储器的设备，基于磁隧道结（mtj）的设备，基于dw（畴壁）和sot（自旋轨道转移）的设备，基于晶闸管的存储器设备，或任何上述或其他存储器的组合。存储器设备可以指代管芯本身和/或封装的存储器产品。在一些实施例中，3d交叉点可以包括无晶体管可堆叠交叉点架构，其中存储器单元位于字线和位线的交点处，并且是
可单独寻址的，并且其中位存储基于体电阻的改变。在一些实施例中，存储器206可以在处理器202内部（例如，并入到处理器202中），和/或存储器206可以在处理器202外部。
23.说明性输入/输出设备204被配置为使得控制器200能够与其他本地控制器（例如，包括在evse 106/充电器108和/或车辆102中的控制设备）或中央控制器通信。输入/输出设备204可以包括网络适配器、网络凭证、接口或端口（例如，usb端口、串行端口、并行端口、模拟端口、数字端口、vga、dvi、hdmi、firewire、cat 5、以太网、光纤或任何其他类型的端口或接口），仅举几个示例。例如，输入/输出设备204可以包括这些适配器、凭证或端口中的不止一个，诸如用于接收数据的第一端口和用于传输数据的第二端口。
24.如下面参考图6所述，存储器206可以具有存储在其中的指令，所述指令可由处理器202执行，以使得处理器202评估连接器120内的光检测。基于该评估，存储在存储器206中的指令可以可由处理器202执行，以使得处理器202中断或禁止从evse 106通过连接器120向车辆102的电力供应，以抵抗电弧放电或短路。
25.在图4中所示的连接器120’的实施例中，为了便于描述，透明地描绘了壳体124’的侧视图。壳体124’包括用于与线114耦合的耦合部分130。壳体124’还包括球形或以其他方式合适定大小和成形的主体部分132，该主体部分132将电耦合构件126和传感器122封围在其中。连接器120’还包括定位在壳体124’内的一位置处的测试灯134，在该位置中，来自测试灯134的光可被传感器122检测到。
26.电耦合构件126可以包括保护性接地耦合构件136、第一dc电极138和第二dc电极140（图5）。dc电极之一可以是正电极，并且另一个dc电极可以是负电极。保护性接地/功能接地（pe/gnd）耦合构件136包括嵌入壳体124’中的绝缘部分142和突出到连接器120’的第一带罩开口146中的pe/gnd铜销部分144。第一dc电极138包括嵌入壳体124’中的绝缘部分148和突出到与第一带罩开口146邻近的第二带罩开口152中的第一铜销部分150。如图5中所示，第一dc电极140包括嵌入壳体124’中的绝缘部分154和突出到第二带罩开口152中的第一铜销部分156。其他实施例设想到用于电耦合构件（包括ac耦合构件）的其他类型和/或布置。
27.在图4中，传感器122和测试灯134定位在pe/gnd耦合构件136和dc电极138、140之间、处于或邻近壳体124’的中心轴160。在图5中，另一个实施例的连接器120”包括传感器122和测试灯134，它们在中心轴160的相对侧上邻近壳体124’的周界定位。其他实施例设想到传感器122和/或测试灯134的其他位置，只要传感器122可以检测壳体124’内的光即可。此外，连接器120’、120”可以包括一个或多个连接或销162，其突出到第一带罩开口146中，用于在evse 106和电动车辆102之间发送信号，并用于与配合入口110连接。
28.传感器122集成在连接到电动车辆102的evse连接器120、120’、120”中，以监视壳体124、124’内部是否有光，诸如来自电弧或外部光的光。传感器122可以被配置为检测紫外（uv）光、可见光、红外（ir）光以及这些的组合。传感器122可以安装在连接器120、120’、120”的内部，具有到电耦合构件126的直接视线。如图5中所示，也可以包括反射材料164、如铝（uv、可见和ir光的良好反射体），或者如图4中所示的一个或多个光传输光纤166，以向传感器122或朝着传感器122重定向或传输可能的光。如果使用诸如铝的反射材料164，则它不应当阻挡入射光，并且与连接壳体124、124’断开，以允许光在壳体破裂或破损的情况下进入壳体。此外，反射材料164不应当损害连接120、120’、120”的内部导体之间的绝缘。
29.如果存在电耦合构件126或任何其他连接之间的电弧，或者由于壳体中的裂纹或缺陷所致的光渗入，则传感器122可以向控制器112发送信号。信号可以通过独立的线路发送，和/或使用基本的信号线路（诸如控制或接近导频）。控制器112或其他应急系统可以响应于该信号而中断向连接器120、120’120”的电力供应，以防止连接器120、120’、120”内部的破坏性能量耗散。在一实施例中，传感器122可以断开导频之一，这然后被evse 106检测到以执行紧急关闭。系统100还可以通过测试灯134的操作来提供对传感器122的可操作性的周期性检查。传感器122可以在检测到指示传感器可操作的测试灯时向控制器112发送信号，或者如果由于传感器122潜在地有缺陷而在测试灯34操作时没有检测到光，则可以禁止充电系统的操作。
30.传感器122还可以通过在非充电时段期间检测来自壳体124、124’内的光来检测壳体124、124’的裂纹或其他故障。这将指示连接器120、120’、120”的内部完整性方面的故障，使得它可能没有被保护免受水、灰尘、动物、昆虫或其他外部条件影响。灌封也可以用于壳体124、124’的主体部分132的全部或一部分中，以消除湿气，增加绝缘，并保护免受与电耦合构件126直接接触。在一实施例中，灌封是透明的，并且包围灌封的壳体124、124’是不透明的。如果壳体124、124’填充有透明灌封，则传感器122仍然能够检测来自壳体124、124’中的电弧闪烁或裂纹/裂缝的光。此外，来自电弧放电事件或测试灯闪烁的光可以通过灌封分散，从而使传感器122更好地覆盖壳体124、124’的整个内部。如果直接视线被电耦合构件126之一阻挡，则这将减少或消除传感器122没有检测到电弧/裂纹的可能性。
31.图6中示出了用于向电动车辆供应电力的方法300，该方法300可以体现为或以其他方式包括可由控制器112（即，如上所指示的处理器202）执行的指令集。然而，应当领会，在一些实施例中，说明性方法300可以由控制器112和一个或多个其他设备（例如，包括在evse 106/充电器108和/或车辆102中的控制设备）协作执行。在这样的实施例中，说明性方法300的执行可以与控制器112和一个或多个控制设备之间的通信和/或协调相关联。在任何情况下，方法300对应于或以其他方式关联于下面在图6的说明性序列中描述的框的执行。然而，应当领会，方法300可以以不同于说明性序列的一个或多个序列来执行。
32.此外，应当领会，下面在图6的说明性序列中描述的框可以提示、引导或以其他方式关联于用户或操作者在系统100的使用中执行的一个或多个动作。例如，框可以对应于或以其他方式关联于提示，所述提示可以被显示（例如，在显示器、仪表板或用户接口上）以在系统100的使用中提示和/或引导用户动作。因此，说明性方法300的框的执行可以关联于或者以其他方式包括控制组件（例如，由控制器112和一个或多个控制设备执行/引导的一个或多个动作）和/或操作者组件（例如，由操作者响应于控制组件而执行的一个或多个动作）。
33.方法300包括框302，用于由连接器120、120’、120”的传感器122针对壳体124、124’中的光检测进行监视。在一个实施例中，针对壳体124、124’中的光检测进行监视包括闪烁测试灯134。如果响应于测试灯的闪烁，检测到测试灯并且条件304为是，则传感器122及其相关联的连接器在框308处检查为可操作的，并且过程300在框310处继续。如果响应于测试灯的闪烁没有检测到光，并且条件304为否，则过程300在框306处继续，以禁止使用连接器120、120’、120”对电池104充电，直到连接器被维修。
34.在一实施例中，还可以提供条件，该条件包括确定光是否由于壳体124、124’中的
裂纹或缺陷而被检测到。例如，如果没有测试灯134的相关联启动或闪烁，但是在壳体124、124’中检测到光，则过程300在框306处继续，以禁止充电，从而防止连接器120、120’、120”的使用，直到其被维修并检查连接器完整性。在一实施例中，这也可以用于短路检测，以响应于充电操作之间在连接器120、120’、120”中可能出现的短路状况而禁止充电操作。设想到在禁止充电之前可能需要检测到阈值光量。
35.框310包括将evse 106的连接器120、120’、120”插入电动车辆102的配合入口110。过程300在框312处继续，以通过连接器120、120’、120”提供电力给电池104充电。过程300在条件314处继续，以在电池104充电期间继续检查传感器122处由于例如壳体124、124’中的导电构件126之间的电弧放电所致的其他光（非测试灯）。如果检测到这样的光并且条件314为是，则在框316处中断电力供应，以防止对连接器120、120’、120”的损坏。如果没有检测到光并且条件314为否，则过程300在条件318处继续，以检查电池104的充电是否完成。如果条件318为否，则过程300返回到框308。如果条件318为是，则停止充电，并且过程300结束，或者返回到框302。
36.在一实施例中，还可以提供条件，该条件包括确定在充电框312期间是否由于测试灯134的闪烁而检测到光。例如，如果存在测试灯134的相关联启动，但是在充电框312期间在壳体124、124’中没有检测到光，则传感器122有缺陷，并且过程300包括提供充电的紧急停止，并且禁止充电以防止连接器120、120’、120”的使用，直到它被维修和/或更换。在一实施例中，测试灯脉冲持续时间可以是大约20毫秒，并且在充电操作期间每3秒发生一次。还设想到测试脉冲的其他持续时间和频率。
37.设想到来自各种实施例的各种方面、特征、过程和操作可以用在任何其他实施例中，除非明确地相反声明。所图示的某些操作可以由在非瞬态计算机可读存储介质上执行计算机程序产品的计算机来实现，其中计算机程序产品包括使得计算机执行一个或多个操作或者向其他设备发出命令以执行一个或多个操作的指令。
38.设想到本公开的各个方面。例如，在一个方面，提供了一种用于evse的连接器。该连接器包括壳体，该壳体包括一个或多个电耦合构件，该电耦合构件可连接在evse和电动车辆的配合入口之间，以向车辆供应电力。壳体包括传感器，该传感器可操作来检测壳体内的光，并响应于壳体内的光的检测而输出信号，以中断或禁止通过连接器向车辆的电力供应。
39.在一个实施例中，壳体包括测试灯，该测试灯可操作以在壳体内产生传感器可检测的光。在另一个实施例中，传感器可操作来检测壳体内的紫外光、红外光和可见光中的一种或多种。在又一实施例中，传感器被封围在壳体内。在又一实施例中，一个或多个电耦合构件包括第一和第二直流耦合构件以及保护性接地耦合构件。
40.在另一个实施例中，壳体是不透明的，并且包括透明的灌封以分散壳体内的光。在又一实施例中，壳体包括反射材料，以将壳体内的光朝着传感器定向。在仍另一实施例中，壳体包括一个或多个光纤，以将来自壳体内的光朝着传感器传输。在另一个实施例中，传感器是光电二极管。
41.在另一方面，一种系统包括用于向电动车辆提供电力的evse、可操作来控制从evse向电动车辆的电力供应的控制器、以及连接到evse并与控制器通信的连接器。该连接器包括壳体和壳体内的传感器，该壳体具有用于与电动车辆的配合入口接合的一个或多个
电耦合构件，该传感器可操作以检测壳体内的光。响应于传感器对壳体内的光的检测，传感器向控制器输出信号，并且控制器中断或禁止从evse通过连接器向车辆的电力供应。
42.在一实施例中，连接器包括壳体内的测试灯，并且测试灯可操作以在壳体内产生传感器可检测的光。在该实施例的改进中，控制器被配置为响应于传感器在测试灯操作时没有检测到光，中断或禁止从evse通过连接器的电力供应。
43.在另一个实施例中，控制器被配置为响应于信号检测到阈值光量以上的光，中断或禁止电力供应。在又一实施例中，控制器定位在电动车辆供电装备的充电器内。在另一个实施例中，控制器定位在连接器内。
44.在另一方面，一种用于向电动车辆供应电力的方法包括：将电动车辆供电装备的连接器插入电动车辆的配合入口；从电动车辆供电装备通过连接器向电动车辆供应电力；以及响应于检测到连接器的壳体内的光而中断电力供应。
45.在一个实施例中，该方法包括闪烁壳体内的测试灯，并且响应于未能检测到壳体内的测试灯的闪烁，禁止通过连接器的电力供应。在该方法的一种改进中，检测壳体内的光包括用嵌入壳体中的传感器检测光。在进一步的改进中，传感器邻近支撑在壳体内的连接器的一个或多个电耦合构件而被嵌入壳体中。在另一种改进中，测试灯被嵌入壳体中。
46.在另一个实施例中，该方法包括在将连接器插入配合入口之前闪烁测试灯，并且响应于未能检测到壳体内的测试灯的闪烁而禁止通过连接器的电力供应。在又一个实施例中，该方法包括，在连接器从配合入口拔出的情况下，响应于检测到连接器的壳体内的光，禁止电力供应。
47.虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本公开，但是这要被认为在性质上是说明性的而不是限制性的，应理解，仅已示出和描述了某些示例性实施例，并且期望保护落入本公开精神内的所有改变和修改。应当理解，虽然在上面描述中利用的诸如“优选的”、“优选地”、“优选”或“更优选”之类的词语的使用指示如此描述的特征可能是更合期望的，但是它可能不是必需的，并且缺少该特征的实施例可以被设想为在本公开的范围内，该范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，意图当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”之类的词语时，并不意图将权利要求限制为仅一个项目，除非在权利要求中具体地相反声明。术语“的”可以意味着与另一个项目的关联或到另一个项目的连接，以及属于另一个项目或与另一个项目的连接，如其中它被使用的上下文告知。术语“耦合到”、“与
……
耦合”等包括间接连接和耦合，并且进一步包括但不要求直接耦合或连接，除非明确地相反指示。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，该项目可以包括一部分和/或整个项目，除非具体地相反声明。