CN104682482A - 具有可重构电气安设选项的电动车辆充电站及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有可重构电气安设选项的电动车辆充电站及方法。公开了一种电动车辆充电设备。所述电动车辆充电设备具有外壳，该外壳具有前腔、后腔和具有公共电气通路的分隔壁，其中所述后腔由侧壁形成，且一个侧壁具有在其内形成的槽。电源线穿过分隔壁内的公共电气通路，并且电源线可设置成提供多种电气连接选项，例如“外部线缆选项”和“后安装选项”。提供了构造电动车辆充电设备的方法以及其他方面。

Description

具有可重构电气安设选项的电动车辆充电站及方法

技术领域

本发明总体涉及适于给电动车辆充电的设备、系统和方法，并且具体地涉及电动车辆充电设备和安设。

背景技术

随着高昂的燃料价格的到来，汽车产业已经开始选择电动车辆（EV）。这样的EV由一个（或多个）电动马达推进，所述电动马达由可充电电源（例如电池组）提供动力。EV包括全电动和混合电动车辆两种。电动马达具有优于内燃发动机的多个优点。例如，电动马达可以转换来自电池的大约75%的化学能量来给车轮提供动力，而内燃发动机是相对低效的。当以电池模式操作时EV不排放排气管污染物。电动马达提供安静的、平稳的操作、强有力的加速并且可需要相对少的维护。

然而，最当前的EV在需要再次充电之前仅能够行进大约100–200英里。可以使用电动车辆充电站来进行EV充电，该充电站有时被称为电动车辆供应设备（EVSE）。这样的电动车辆充电站可以被安设在住宅处（例如，在车库中）、在外部墙壁上或者在立柱或其他结构上，并且可以被电联接到住宅的电气负荷中心。现有的EVSE通常会是非常难以安设的并且难以适应各种安设。

因此，需要一种简单、有成本效率且易于安设的EVSE，以及用于安设这种电动车辆充电站的改进方法。

发明内容

根据第一方面，提供电动车辆充电设备。电动车辆充电设备包括具有主体的外壳，所述主体具有：具有至少一个电端子的前腔；由侧壁形成的后腔；其内形成有槽的至少一个侧壁；分隔前腔和后腔的分隔壁，所述分隔壁具有通过分隔壁的公共电气通路；以及具有一定线缆长度的电源线，所述电源线被连接通过公共电气通路，其中线缆长度可设置成提供选自如下构成的组的一个安设选项：外部线缆选项，其中线缆长度的一部分延伸通过槽到达主体的占地面积之外的位置并且适于电连接到位于所述占地面积之外的第一电气物品，以及后安装选项，其中线缆长度的一部分被接收在后腔内并且适于电连接到位于主体的占地面积之内的第二电气物品。

根据另一方面，提供电动车辆充电设备安设。电动车辆充电设备安设包括：外壳，该外壳具有主体，该主体具有前腔、由侧壁形成的后腔、具有公共电气通路的分隔前腔的分隔壁、前腔内的电端子，其中所述侧壁中的至少一个侧壁具有通过其中的槽；接收在公共电气通路内的公共电气穿通式连接器；具有一定线缆长度并在终端处具有电插头的电源线，该电源线被连接通过公共电气穿通式连接器并且电连接到前腔内的电端子，其中线缆长度和电插头可设置成提供选自由如下构成的组的多种电气安设选项：外部线缆选项，其中线缆长度的一部分穿过槽并且电插头被设置成且适于电连接到位于主体的占地面积之外的电插座；以及后安装选项，其中线缆长度和电插头被接收在后腔内并且被设置成且适于电连接到位于主体的占地面积内的电插座。

根据另一方面，提供构造电动车辆充电设备的方法。所述方法包括：提供具有主体的外壳，所述主体具有前腔、由侧壁形成的后腔、其内形成有槽的至少一个侧壁、分隔前腔和后腔的分隔壁且该分隔壁具有通过分隔壁的公共电气通路、在前腔内的至少一个电端子、以及具有一定线缆长度的电源线，该电源线被连接通过公共电气通路；以及，将线缆长度设置成提供选自如下构成的组的电气安设选项：外部线缆选项，其中线缆长度的一部分延伸通过槽到达主体的占地面积之外的位置并且被设置成电连接到位于所述占地面积之外的第一电气物品，以及后安装选项，其中线缆长度被接收在后腔内并且被设置成电连接到位于主体的占地面积之内的第二电气物品。

通过描述多个示例性实施例和实施方式，包括用于实现本发明所构想的最佳模式，从下述具体描述中可以显而易见到本发明的其他方面、特征和优点。本发明也能够具有其他的且不同的实施例，并且其多个细节可以在各方面进行修改，而不背离本发明的范围。因此，附图和说明实际上将被看作是示意性的并且不是限制性的。附图不必要成比例绘制。本发明涵盖了落入本发明范围内的所有改型、等价物和替代物。

附图说明

图1示出了根据实施例的以后安装构造选项构造的电动车辆充电设备的正立体图。

图2示出了根据实施例的以后安装构造选项构造的电动车辆充电设备的后立体图。

图3示出了根据实施例的以外部安装构造选项构造的电动车辆充电设备的后立体图。

图4A示出了根据实施例的电动车辆充电设备的主视图，其示出了通向前腔内的电端子的电连接。

图4B示出了根据实施例的电动车辆充电设备的仰视图，其示出了通过后腔的侧壁的槽。

图5A示出了根据实施例的电动车辆充电设备的后安装选项的示意图。

图5B示出了根据实施例的电动车辆充电设备的外部安装选项的示意图。

图6示出了根据实施例的构造电动车辆充电设备的方法的流程图。

具体实施方式

现在将具体参考在附图中示出的示例性实施例。只要可能，则在所有附图中，相同附图标记将用于指代相同或同样的部件。

通过本发明的一种或更多种实施例克服在安设电动车辆充电设备中的上述难点问题。具体地，在第一方面，提供电源线构造选项来使得电动车辆充电设备更易于在现场安设。根据本发明的一个方面，外部安装选项和后安装选项可以设有公共电源线。因此，安装者可以通过使用公共外壳构造和公共内部电源线穿行来容易地将电动车辆充电设备设置成后安装构造选项或外部安装构造选项。在一种实施例中，电动车辆充电设备可以被设置成后安装构造或者外部安装构造而不需要重新设置垫圈、密封件或者设备的任意其他方面。

在一种或更多种实施例中，电动车辆充电设备包括外壳结构特征和电源线，其允许电动车辆充电设备以“外部线缆选项”或者“后安装选项”被安设。“外部线缆选项”具有外部线缆，其被设置成电连接到位于邻近电动车辆充电设备外部并且在电动车辆充电设备的占地面积之外的第一电气物品（例如，连接到电插座、负荷中心面板或副面板或者组合插口盒（gang box）内）。在“后安装选项”中，电动车辆充电设备包括能够进行后安装的外壳结构特征和线缆构造，其中电动车辆充电设备被插入位于电动车辆充电设备后方并且位于电动车辆充电设备的占地面积之内的第二电气物品（例如电插座或组合插口盒），以使其能够隐藏电源线和第二电气物品。

当将电动车辆充电设备安设或改型成现有电力架构时这些灵活电气构造选项为房主和/或安装者提供了更大的灵活性。

参考图1-6将在此更具体地描述本发明的实施例。

图1示出了适于被安装到诸如房屋墙壁的结构的电动车辆充电设备100的实施例。电动车辆充电设备100通过连接到电气物品（例如电插座、组合插口盒、负荷中心面板或副面板）等从电力供应系统接收电力。电动车辆充电设备100适于给例如US2013/0021162中描述的电动车辆充电。电动车辆充电设备100包括外壳102，其可以是多件式外壳，并且可以被设置成允许以多种构造选项与电气物品电连接。外壳102可以被安装到任意结构101，例如墙壁、桩、立柱、台座或者其上具有电插座的类似件。可以使用多种电连接选项，如这里将描述的。

外壳102可以具有主体104并且可以具有联接到主体104且可以从主体104移除的盖105。盖105可以是可移除的并且可以通过一个或更多个铰链铰接到主体104，例如在其顶部处铰接。盖105可以包括闩锁或者其他固定特征，例如一个或更多个紧固件（例如，螺钉），以将盖105紧固到主体104。

电动车辆充电设备100包括电联接到外壳102内的电力充电部件的充电电缆103和适于联接到位于电动车辆（EV）上的匹配连接器的电连接器103C。在所示实施例中，电连接器103C可以被安装成易于通达到在外壳102上（例如在其盖105上）形成的前安装柱。其他安装选项也是可能的。外壳102可以具有合适的形状，使得充电电缆103可以绕外壳102的周边缠绕一次或更多次，并且可以包括适于提供通道的外壳唇缘，该通道与结构101结合来将充电电缆103保留在边界内，非常类似于软管卷筒。主体104可以由塑料材料制成，该塑料材料例如高阻燃塑料材料（例如，玻璃填充的高阻燃聚酯材料）。可以使用其他合适的高阻燃材料。在一种或更多种实施例中，盖105也可以由如上所述的高阻燃材料制成。可以使用其他合适的材料。

所述一个或更多个铰链可以允许盖105相对于主体104的相对自由旋转，并且可以包括用于将盖105锁定在打开位置的合适机构（未示出）。可以绕周边或主体104或盖105并且位于其交界处提供合适的柔性密封，以便密封电动车辆充电设备100的内部部分和腔，使得可以在外部使用，即暴露于雨和各种天气。

根据本发明的一种或更多种实施例可以实现电动车辆充电设备100的各种电气安设。在此在图2和图3以及图5A和图5B中示出了几种安设实施例。如所安设的，电动车辆充电设备100可以是被电连接到电气供应系统（例如如图5A和图5B所示的电气供应系统500A-500B）的电负荷中的一个。负荷的数量可以如负荷中心面板501和/或与其电联接的任意副面板所允许的那样多。每个电气负荷可以由其自身的断路器保护，并且这样的断路器可以具有例如在大约10A和大约125A之间的电流额定值。电气支路之一可以包括作为电动车辆充电设备100的电负荷。在大部分安设中，电动车辆充电设备100将是该支路上的唯一负荷。

电动车辆充电设备100适于供应电流输出以便给如图5A-5B所示的EV 504的电源503（例如电池组）充电。在这里所示的实施例中，充电可以是在大约220V。电力可以被充电电缆103供应到EV 504，该充电电缆103具有电联接到EV 504上的接收连接器的电连接器103C。

如图5A所示，电动车辆充电设备100可以包括“后安装选项”并且可以通过诸如电插座540或组合插口盒542的电气物品被互连到负荷中心面板501中的断路器520或者互连到与负荷中心面板501电联接的副面板（未示出）。因此，在一种实施例中，电动车辆充电设备100可以被直接插入到被电联接到断路器520的电插座540中。在另一实施例中，电动车辆充电设备100可以被直接接线到被电联接到断路器520的在电动车辆充电设备100后方的组合插口盒542中。

如图2所示，电动车辆充电设备100可以包括电源线128和电插头129，例如240V NEMA插头。可以使用其他插头。因此，在这种实施例中，电动车辆充电设备100被接线成“后安装选项”并且通过电源线128和电插头129供电。在这种后安装选项中，电动车辆充电设备100被电连接到电插座540（见图5A），该电插座540正好位于电动车辆充电设备100后方，即在电动车辆充电设备100的占地面积内。这样，如图1所示，电插座540和电源线128和电插头129被隐藏不可见。

图3示出了外部线缆选项构造。如这里所用的术语“外部”指的是电动车辆充电设备100的占地面积之外的位置，即在电动车辆充电设备100之外而不是其后方。例如，在外部线缆选项构造中，电动车辆充电设备100可以电连接到电插座506（见图5B），该电插座506被安装在电动车辆充电设备100的下方、上方或侧面。在外部线缆选项中，电源线128延伸穿过主体104的侧壁104S1并且被设置在主体104外部。可以通过槽222离开。在另一些实施例中，外部安装件可以是负荷中心面板或者副面板。在这些外部安装选项构造中，电源线可以穿过导管，该导管可以联接到槽222并且也在负荷中心面板或副面板侧的侧面、底部或顶部。

在图2和图3示出的每种实施例中，可以提供单个电气穿通式连接器220，其可以是密封的穿通式连接器。单个电气穿通式连接器220允许电力从后腔224传递到前腔425内，如图4A所示，其中电源线128的接线可以连接到电端子430。电端子430可以是接线片、接线片组件、快速连接件、端子板等等。在所示实施例中，示出了端子板。可以使用其他合适的电端子选项。穿通式连接器220可以连接到在主体104的分隔壁223内形成的通路。后腔224可以包括底部部分224B和侧面部分224S，其由侧壁104S1至104S5形成。底部部分224B可以比侧面部分224S更深。

因此，在这里描述的图2和图3的实施例中，主体104被结构设置成具有公共接线通路225，穿通式连接器220被接收在该通路225内。因此，电源线128的线缆长度可以被设置成提供多种电力连接构造选项。在多种电力连接选项中，电源线128被连接通过穿过分隔壁223的公共电气通路（例如，孔），其中线缆长度可设置成提供由如下构成的组中选择的一种用户可选安设选项：

“外部线缆选项”，其中线缆长度的一部分延伸通过槽222到达主体104的占地面积之外的位置并且被设置成且适于电连接到位于所述占地面积之外的第一电气物品，以及

“后安装选项”，其中线缆长度的一部分被接收在后腔224内并且被设置成且适于电连接到位于主体的占地面积之内的第二电气物品。

在一种“外部线缆选项”实施例中，电源线128和联接到其终端的电插头129被设置成且适于电连接到位于主体104的占地面积“外部”的电插座（例如，电插座506），其中通过在主体104的壁104W内形成的槽222接收电源线128，如图3和图5A所示。一旦电源线128上的电插头129被插入到电插座506内（图5B），则电动车辆充电设备100可以使用凸片435被挂在安装支架上或者以其他方式安设到结构（图4A）。

在一种“后安装选项”实施例中，电源线128和电插头129被接收在后腔224内并且被设置成且适于电连接到位于主体104的占地面积内的电插座506，如图2和图5A所示。在这个具体的“后安装选项”中，电源线128的一部分线缆长度被设置成且适于从穿通式连接器220通过后腔224并且使得不在前腔425内（见图4A）的线缆部分被完全隐藏在后腔224内而看不到。因此，提供外观整洁的安设。在这种后安装选项中，电插头129可以被连接到电插座540并且之后电动车辆充电设备100可以挂在安装支架上，如美国专利公开2013/002162中所述。

另一种可能的“外部线缆选项”包括“直接接线外部线缆选项”，其中电源线128适于直接电连接到负荷中心面板或者副面板或者组合插口盒。在这种外部线缆选项中，可以通过导管（例如PVC或金属导管）接收电源线128，该导管可连接至主体104的槽222处的壁104W并且例如连接至负荷中心面板501或副面板的底部、侧面或顶部。如这里所用的，负荷中心面板是保持诸如接地故障漏电保护器（GFCI）、电弧故障断路器（AFCI）、断路器等等的电路保护装置并且从干路电力终端接收电力以便其可以分配到一个或更多个分支电路的任意面板或其他盒状负荷中心封罩。如这里所用的，“副面板”是被电连接到负荷中心面板的任意面板或盒状封罩，其本身包括诸如接地故障漏电保护器（GFCI）、电弧故障断路器（AFCI）、断路器等等的一个或多个电路保护装置并且从干路负荷中心面板接收电力。

在另一“后安装选项”中，电动车辆充电设备100可以被安装成“直接接线后安装选项”，其中电源线128被设置成且适于电连接通过被安装在电动车辆充电设备100的占地面积内的组合插口盒542（图5A）。在这种实施例中，电源线可以是从组合插口盒542延伸的电导管（例如，10-3电缆）并且可以穿过分隔壁223内的公共通路并且被直接接线到电端子430，如图4A所示。然而，在这种安设中，穿通式连接器220可以被省略或者简单弹性体索环可以滑过电导管并用于密封通路。对于这种直接接线后安装选项而言，电动车辆充电设备100可以被挂在安装支架上，使得安装者的两手均可以自由地脱开、准备和连接从组合插口盒542穿过分隔壁223内的通路并通向电端子430的电导管的连接器。

再参考图2，在一些实施例中，后腔224在充电电缆103离开前腔425进入后腔224的区域内包括一个或更多个间隔壁226，其被置于充电电缆103的一个或更多个侧面上。在所述实施例中，电源线128通过所述一个或更多个间隔壁226与充电电缆103间隔开。如所示，在后安装选项构造中，电源线128穿出公共穿通式连接器220并且如所示横向延伸越过后腔224的底部并且进入后腔224的侧面部分224S，电插座540或组合插口盒542将位于此处。在所示实施例中，后腔224的侧面部分224S可以稍浅于包括公共穿通式连接器220和充电电缆连接器227的底部部分224B。

现在将参考图6描述本发明的方法。构造电动车辆充电设备（例如电动车辆充电设备100）的方法600包括：在602，提供具有主体（例如104）的外壳（例如外壳102），其具有前腔（例如425）、由侧壁（例如侧壁104S1至105S5）形成的后腔（例如224）、其内形成有槽（例如槽222）的至少一个侧壁、分隔前腔和后腔的分隔壁（例如分隔壁223）并且该分隔壁具有通过分隔壁的公共接线通路（例如公共接线通路225）、在前腔（例如425）内的至少一个电端子（例如430）、以及具有一定线缆长度的电源线（例如电源线128），该电源线被连接通过公共电气通路。

方法600包括：在604，将线缆长度设置成提供由外部线缆选项（例如图3）或后安装选项（例如图2）组成的一种电气安设选项，在外部线缆选项中，电源线（例如128）的线缆长度的一部分延伸通过槽（例如槽222）到达主体104的占地面积之外的位置并且被设置成电连接到位于主体104的占地面积之外的第一电气物品（例如负荷中心面板、副面板或组合插口盒），在后安装选项中，电源线（例如128）的线缆长度的一部分被接收在后腔（例如224）内并且被设置成电连接到位于主体104的占地面积之内的第二电气物品（例如电插座540或组合插口盒542）。在后安装选项中，电插头129和电源线可以被完全隐藏在后腔224内不可见。

本领域技术人员应该容易地想到，本发明具有广泛适用性和应用性。在不背离本发明实质内容或范围的情况下，从本发明及其上述描述将显而易见到或合理地提出除这里描述之外的本发明的许多实施例和改型以及各种变型、改进和等价设置。因此，虽然已经关于特定实施例在此具体描述了本发明，不过应该理解本公开仅是示意性的且呈现本发明的示例并且仅用于提供本发明的全面且能够实施的公开。本公开不试图将本发明限制于公开的具体系统或方法，而是相反地，本发明将涵盖落入本发明范围内的所有改进、等价物或替代物。

Claims (16)

1.一种电动车辆充电设备，包括：

具有主体的外壳，其具有：具有至少一个电端子的前腔；由侧壁形成的后腔；其内形成有槽的至少一个侧壁；分隔所述前腔和所述后腔的分隔壁，所述分隔壁具有通过所述分隔壁的公共电气通路；以及

具有一定线缆长度的电源线，所述电源线被连接通过所述公共电气通路，其中所述线缆长度可设置成提供由如下构成的组选择的一种安设选项：

外部线缆选项，其中所述线缆长度的一部分延伸通过所述槽到达所述主体的占地面积之外的位置并且适于电连接到位于所述占地面积之外的第一电气物品，以及

后安装选项，其中所述线缆长度的一部分被接收在所述后腔内并且适于电连接到位于所述主体的占地面积之内的第二电气物品。

2.根据权利要求1所述的电动车辆充电设备，其中所述第一电气物品选自由负荷中心面板、副面板、组合插口盒和电插座构成的组。

3.根据权利要求1所述的电动车辆充电设备，其中所述第二电气物品选自由组合插口盒和电插座构成的组。

4.根据权利要求1所述的电动车辆充电设备，包括附接到所述线缆长度的电插头。

5.根据权利要求4所述的电动车辆充电设备，包括：

所述外部线缆选项，其中所述线缆长度的第一部分延伸穿过所述后腔、延伸穿过所述槽，并且所述电插头适于电连接到位于所述主体的占地面积之外的电插座。

6.根据权利要求4所述的电动车辆充电设备，包括：

所述后安装选项，其中所述线缆长度和所述电插头被接收在所述后腔内并且适于电连接到位于所述主体的所述占地面积内的电插座。

7.根据权利要求1所述的电动车辆充电设备，其中所述槽被置于所述主体的底部侧壁上。

8.根据权利要求7所述的电动车辆充电设备，其中所述槽设置成邻近于穿过充电电缆的下部侧壁的出口。

9.根据权利要求1所述的电动车辆充电设备，其中所述后腔包括位于适于电连接到电动车辆的充电电缆的每侧的间隔壁。

10.根据权利要求9所述的电动车辆充电设备，其中绕行所述后腔内的充电电缆的所述线缆长度的第二部分通过所述间隔壁与所述充电电缆隔开。

11.根据权利要求1所述的电动车辆充电设备，其中所述公共电气通路包括电连接器。

12.根据权利要求11所述的电动车辆充电设备，其中所述电连接器包括密封的连接器。

13.一种电动车辆充电设备，包括：

具有主体的外壳，其具有前腔、由侧壁形成的后腔、具有公共电气通路的分隔所述前腔的分隔壁、所述前腔内的电端子，其中所述侧壁中的至少一个侧壁具有通过其中的槽；

接收在所述公共电气通路内的公共电气穿通式连接器；以及

具有一定线缆长度并在终端处具有电插头的电源线，所述电源线被连接通过所述公共电气穿通式连接器并电连接到所述前腔内的所述电端子，其中所述线缆长度和所述电插头可设置成提供由如下构成的组选择的多种电气安设选项：

外部线缆选项，其中所述线缆长度的一部分穿过所述槽并且所述电插头被设置成且适于电连接到位于所述主体的占地面积之外的电插座；和

后安装选项，其中所述线缆长度和所述电插头被接收在所述后腔内并且被设置成且适于电连接到位于所述主体的占地面积内的电插座。

14.一种构造电动车辆充电设备的方法，包括：

提供具有主体的外壳，其具有：前腔；由侧壁形成的后腔；其内形成有槽的至少一个侧壁；分隔所述前腔和所述后腔的分隔壁，所述分隔壁具有通过所述分隔壁的公共电气通路；在所述前腔内的至少一个电端子；以及具有一定线缆长度的电源线，所述电源线被连接通过所述公共电气通路；以及

将所述线缆长度设置成提供由如下构成的组选择的电气安设选项：

　　外部线缆选项，其中所述线缆长度的一部分延伸通过所述槽到达所述主体的占地面积之外的位置并且被设置成电连接到位于所述占地面积之外的第一电气物品，以及

　　后安装选项，其中所述线缆长度被接收在所述后腔内并且被设置成电连接到位于所述主体的占地面积之内的第二电气物品。

15.根据权利要求14所述的方法，包括：

所述外部线缆选项，其中所述线缆长度和被联接的电插头被设置成电连接到位于所述主体的占地面积之外的电插座。

16.根据权利要求14所述的方法，包括：

所述后安装选项，其中所述线缆长度和被联接的电插头被接收在所述后腔内并且被设置成电连接到位于所述主体的占地面积内的电插座。