电压调节模块、充电模组和充电桩制造技术

本申请公开了一种电压调节模块、充电模组和充电桩，可以应用于电动车充电，实现输出电压的宽范围调节，并能实现在由低压输出状态切换至高压输出状态过程中的不掉电无缝切换。该电压调节模块包括第一DC/DC变换器组和第二DC/DC变换器组，在第一DC/DC变换器组和第二DC/DC变换器组之间既存在并联电路，也存在串联电路，并且，在串联电路和并联电路中均设置有可控开关组，在每个可控开关组的两端并联有半导体功率管组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电压调节模块、充电模组和充电桩
本申请涉及充电
，特别涉及一种电压调节模块、充电模组和充电桩。
技术介绍
近年来，如纯电动汽车(PureElectricVehicle/BatteryElectricVehicle)、混合动力汽车(HybridElectricVehicle，HEV)等新能源汽车(NewEnergyVehicle)正在蓬勃发展。相应的，充电桩等充电基础设施的建设也在大力发展。充电桩可以分为交流充电桩和直流充电桩，其中，直流充电桩的充电功率较大，可以满足电动车的快充需求。直流充电桩的核心部件是充电模组，充电模组是一种高频开关电源，作用是将交流电转换为可直接给电池充电的直流电。目前，市面上电动车的电池电压分布差异较大，且电压分布范围比较宽，其中，小型乘用车的电池电压主要分布在300～500伏特区间内，而公交大巴类车辆的电池电压主要分布在550～700伏特区间内，有部分高端车电池电压在750～950伏特区间。因此，为了满足不同类型电动车的充电需求，充电模组的输出电压需要在一个较宽的区间内调节。因此，需要研究一种可以在较宽的区间内调节输出电压的充电模组。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种电压调节模块、充电模组和充电桩，该电压调节模块、充电模组和充电桩可以在较宽的区间内调节输出电压，并且，该电压调节模块、充电模组和充电桩在为电动车或其他设备充电时，可以实现低压输出状态至高压输出状态以及高压输出状态至低压输出状态的切换过程中不掉电。所述电压调节模块、充电模组和充电桩可以如下所述:第一方面，提供了一种电压调节模块，包括第一直流转直流(DirectCurrent-DirectCurrent，DC/DC)变换器模块、第二DC/DC变换器模块、第一可控开关模块、第二可控开关模块、第三可控开关模块、第一半导体功率管模块、第二半导体功率管模块和第三半导体功率管模块。所述第一DC/DC变换器模块的输出负端与所述第二DC/DC变换器模块的输出正端通过所述第一可控开关模块连接。所述第一DC/DC变换器模块的输出正端与所述第二DC/DC变换器模块的输出正端通过所述第二可控开关模块连接，所述第一DC/DC变换器模块的输出负端与所述第二DC/DC变换器模块的输出负端通过所述第三可控开关模块连接。所述第一半导体功率管模块并联在所述第一可控开关模块的两端，所述第二半导体功率管模块并联在所述第二可控开关模块的两端，所述第三半导体功率管模块并联在所述第三可控开关模块的两端。其中，电压调节模块可以设置在充电模组中，用于输出电压的调节及对外输出。在第一DC/DC变换器模块和第二DC/DC变换器模块处于串联导通状态时，第一DC/DC变换器模块的输出正端为整个电压调节模块的对外输出正端，第二DC/DC变换器模块的输出负端为整个电压调节模块的对外输出负端。在第一DC/DC变换器模块和第二DC/DC变换器模块处于并联导通状态时，第一DC/DC变换器模块和第二DC/DC变换器模块的输出正端均为电压调节模块的对外输出正端，第一DC/DC变换器模块和第二DC/DC变换器模块的输出负端均为电压调节模块的对外输出负端。其中，上述对外输出负端和对外输出正端可以是直接对外输出，也可以是间接对外输出，即对外输出负端、对外输出正端可以连接有保险丝、二极管、开关和电阻等器件。第一DC/DC变换器模块的输出负端与第二DC/DC变换器模块的输出正端通过第一可控开关模块连接，可以是直接连接，也可以是间接连接，即第一DC/DC变换器模块的输出负端与第二DC/DC变换器模块的输出正端之间除设置有第一可控开关模块之外，还可以设置有二极管、电阻和保险丝等其他器件。第一DC/DC变换器模块的输出正端与第二DC/DC变换器模块的输出正端通过第二可控开关模块连接，可以是直接连接，也可以是间接连接，即第一DC/DC变换器模块的输出正端与第二DC/DC变换器模块的输出正端之间除设置有第二可控开关模块之外，还可以设置有二极管、电阻和保险丝等其他器件。第一DC/DC变换器模块的输出负端与第二DC/DC变换器模块的输出负端通过第三可控开关模块连接，可以是直接连接，也可以是间接连接，即第一DC/DC变换器模块的输出负端与第二DC/DC变换器模块的输出负端之间除设置有第三可控开关模块之外，还可以设置有二极管、电阻和保险丝等其他器件。每个DC/DC变换器组可以包括一个DC/DC变换器，也可以包括多个DC/DC变换器，该多个DC/DC变换器之间可以串联，也可以并联，还可以是串联和并联的组合，本申请对此不做限定。第一DC/DC变换器模块和第二DC/DC变换器模块中包括的DC/DC变换器的连接方式和数量可以相同，也可以不同。需要特别注意的是，每个或一个DC/DC变换器模块可以包括两个DC/DC变换器单元，这两个DC/DC变换器单元之间，可以按照上述第一DC/DC变换器模块和第二DC/DC变换器模块的连接方式进行连接，每个DC/DC变换器单元包括的DC/DC变换器的连接方式和数量可以相同，也可以不同。每个或一个DC/DC变换器单元可以再包括两个DC/DC变换器单元，依次类推。DC/DC变换器可以为任何隔离型拓扑，DC/DC变换器的输入结构可以不做任何约束，可以是串联结构也可以是并联结构或者其它形式的均可。DC/DC变换器为在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置，能够对输入的直流电压进行转换和稳压后再输出直流电压，具体的，DC/DC变换器可以包括升压型变换器、降压型变换器和升降压型变换器中的一种或多种。可控开关模块为可以通过控制信号控制其闭合和断开的开关模块，可以是继电器组，也可以是接触器组，可以是交流型，也可以是直流型。每个可控开关模块可以包括一个可控开关，也可以包括多个可控开关，该多个可控开关可以是并联，也可以是串联，还可以是串联和并联的组合。上述可控开关模块为第一可控开关模块、第二可控开关模块或第三可控开关模块。第一半导体功率管模块为可控半导体功率管模块，第二半导体功率管模块和第三半导体功率管模块可以为可控半导体功率管模块，也可以为不可控半导体功率管模块，还可以为可控半导体功率管和不可控半导体功率管的组合。可控半导体功率管模块中的半导体功率管可以是可控硅整流器(SiliconControlledRectifier，SCR)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOS)以及绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)中的一种或多种，不可控半导体功率管模块中的半导体功率管可以是二极管。每个半导体功率管模块可以包括一个半导体功率管，也可以包括多个半导体功率管，该多个半导体功率管的类型可以相同，也可以不同，多个半导体功率管之间可以串联，也可以并联，还可以是串联和并联的组合。MOS管和IGBT管中包括二级管，当MOS管或IGBT管的驱动打开时，MOS管或IGBT管为双向可通状态，当MOS管或I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压调节模块，其特征在于，包括：/n第一直流转直流DC/DC变换器模块(1)、第二DC/DC变换器模块(2)、第一可控开关模块(3)、第二可控开关模块(4)、第三可控开关模块(5)、第一半导体功率管模块(6)、第二半导体功率管模块(7)和第三半导体功率管模块(8)；/n所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出负端与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出正端通过所述第一可控开关模块(3)连接；/n所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出正端与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出正端通过所述第二可控开关模块(4)连接，所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出负端与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出负端通过所述第三可控开关模块(5)连接；/n所述第一半导体功率管模块(6)并联在所述第一可控开关模块(3)的两端，所述第二半导体功率管模块(7)并联在所述第二可控开关模块(4)的两端，所述第三半导体功率管模块(8)并联在所述第三可控开关模块(5)的两端。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种电压调节模块，其特征在于，包括：
第一直流转直流DC/DC变换器模块(1)、第二DC/DC变换器模块(2)、第一可控开关模块(3)、第二可控开关模块(4)、第三可控开关模块(5)、第一半导体功率管模块(6)、第二半导体功率管模块(7)和第三半导体功率管模块(8)；
所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出负端与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出正端通过所述第一可控开关模块(3)连接；
所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出正端与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出正端通过所述第二可控开关模块(4)连接，所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出负端与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出负端通过所述第三可控开关模块(5)连接；
所述第一半导体功率管模块(6)并联在所述第一可控开关模块(3)的两端，所述第二半导体功率管模块(7)并联在所述第二可控开关模块(4)的两端，所述第三半导体功率管模块(8)并联在所述第三可控开关模块(5)的两端。


根据权利要求1所述的电压调节模块，其特征在于，所述第一半导体功率管模块(6)包括金属-氧化物半导体场效应晶体管MOS管、绝缘栅双极型晶体管IGBT管和可控硅整流器SCR管中的至少一种；
所述第二半导体功率管模块(7)包括二极管、MOS管、IGBT管和SCR管中的至少一种；
所述第三半导体功率管模块(8)包括二极管、MOS管、IGBT管和SCR管中的至少一种。


根据权利要求2所述的电压调节模块，其特征在于，所述第一半导体功率管模块(6)包括MOS管或IGBT管，所述MOS管或IGBT管中的二极管的阳极与所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出负端连接，所述MOS管或IGBT管中的二极管的阴极与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出正端连接；或，
所述第一半导体功率管模块(6)包括SCR管，所述SCR管的阳极与所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出负端连接，所述SCR管的阴极与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出正端连接。


根据权利要求2或3所述的电压调节模块，其特征在于，所述第二半导体功率管模块(7)包括MOS管或IGBT管，所述MOS管或IGBT管中的二极管的阳极与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出正端连接，所述MOS管或IGBT管中的二极管的阴极与所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出正端连接；或，
所述第二半导体功率管模块(7)包括二极管或SCR管，所述二极管或SCR管的阳极与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出正端连接，所述二极管或SCR管的阴极与所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出正端连接。


根据权利要求2-4任一项所述的电压调节模块，其特征在于，所述第三半导体功率管模块(8)包括MOS管或IGBT管，所述MOS管或IGBT管中的二极管的阳极与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出负端连接，所述MOS管或IGBT管中的二极管的阴极与所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出负端连接；或，
所述第三半导体功率管模块(8)包括二极管或SCR管，所述二极管或SCR管的阳极与所述第二DC/DC变换器模块(2)的输出负端连接，所述二极管或SCR管的阴极与所述第一DC/DC变换器模块(1)的输出负端连接。


根据权利要求1-5任一项所述的电压调节模块，其特征在于，当所述第一DC/DC变换器模块(1)和所述第二DC/DC变换器模块(2)处于串联导通状态时，所述第一可控开关模块(3)处于闭合状态，所述第二可控开关模块(4)和所述第三可控开关模块(5)处于断开状态，所述第一半导体功率管(6)的驱动处于打开状态或关闭状态，所述第二半导体功率管模块(7)和所述第三半导体功率管模块(8)处于不可通状态或单向可通状态；
当所述第一DC/DC变换器模块(1)和所述第二DC/DC变换器模块(2)处于并联导通状态时，所述第二可控开关模块(4)和所述第三可控开关模块(5)处于闭合状态，所述第一可控开关模块(3)处于断开状态，所述第一半导体功率管(6)的驱动处于关闭状态，所述第二半导体功率管模块(7)和所述第三半导体功率管模块(8)处于不可通状态、双向可通状态或单向可通状态。


根据权利要求6所述的电压调节模块，其特征在于，所述电压调节模块还包括处理器，所述处理器用于在所述第一DC/DC变换器模块(1)和所述第二DC/DC变换器模块(2)由所述并联导通状态切换到所述串联导通状态的过程中，在所述第二半导体功率管模块(7)和所述第三半导体功率管模块(8)处于单向可通状态或双向可通状态下，使能所述第二可控开关模块(4)和所述第三可控开关模块(5)断开；
所述处理器还用于在所述第二可控开关模块(4)和所述第三可控开关模块(5)处于断开状态，且所述第二半导体功率管模块(7)和所述第三半导体功率管模块(8)处于单向可通状态下，使能所述第一半导体功率管模块(6)的驱动打开；
所述处理器还用于在所述第一半导体功率管模块(6)的驱动打开后，使能所述第一可控开关模块(3)闭合。


根据权利要求6所述的电压调节模块，其特征在于，所述电压调节模块还包括处理器，所述处理器用于在所述第一DC/DC变换器模块(1)和所述第二DC/DC变换器模块(2)由所述串联导通状态切换到所述并联导通状态的过程中，在所述第一半导体功率管模块(6)的驱动处于打开状态下，使能所述第一可控开关模块(3)断开；
所述处理器还用于在所述第一可控开关模块(3)处于断开状态，且所述第二半导体功率管模块(7)和所述第三半导体功率管模块(8)处于单向可通状态下，使能所述第一半导体功率管模块(6)的驱动关闭；
所述处理器还用于在所述第一半导体功率管模块(6)的驱动关闭后，使能所述第二可控开关模块(4)和所述第三可控开关模块(5)闭合。


根据权利要求1或2所述的电压调节模块，其特征在于，所述第二半导体功率管模块(7)和所述第三半导体功率管模块(8)均包括二极管，
当所述第一DC/DC变换器模块(1)和所述第二DC/DC变换器模块(2)处于串联导通状态时，所述第一可控开关模块(3)处于闭合状态，所述第二可控开关模块(4)和所述第三可控开关模块(5)处于断开状态，所述第一半导体功率管模块(6)的驱动处于打开状态；
当所述第一DC/DC变换器模块(1)和所述第二DC/DC变换器模块(2)处于并联导通状态时，所述第一可控开关模块(3)处于断开状态，所述第二可控开关模块(4)和所述第三可控开关模块(5)处于闭合状态，所述第一半导体功率管模块(6)的驱动处于关闭状态。


根据权利要求9所述的电压调节模块，其特征在于，所述电压调节模块还包括处理器，所述处理器用于所述第一DC/DC变换器模块(1)和所述第二DC/DC变换器模块(2)在由所述并联导通状态切换到所述串联导通状态的过程中，使能所述第二可控开关模块(4)和所述第三可控开关模块(5)断开；
所述处理器还用于在所述第二可控开关模块(4)和所述第三可控开关模块(5)断开后，使能所述第一半导体功率管模块(6)的驱动打开；
所述处理器还用于在所述第一半导体功率管模块(6)的驱动打开后，使能所述第一可控开关模块(3)闭合。


根据权利要求9所述的电压调节模块，其特征在于，所述电压调节模块还包括处理器，所述处理器用于所述第一DC/DC变换器模块(1)和所述第二DC/DC变换器模块(2)在由所述串联导通状态切换到所述并联导通状态的过程中，使能所述第一可控开关模块(3)断开；
所述处理器还用于在所述第一可控开关模块(3)断开后，使能所述第一半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44