一种功率模块、充电桩及供电设备制造技术

本申请提供了一种功率模块、充电桩及供电设备，该功率模块包括电源输入端、第一DC/DC功率变换器、第二DC/DC功率变换器、切换单元及至少两个负载输出端，第一DC/DC功率变换器的第一输入端与第二DC/DC功率变换器的第二输入端通过功率模块的电源输入端耦合第一电源；第一DC/DC功率变换器的第一输出端与第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合切换单元的一端，切换单元的另一端通过功率模块的至少两个负载输出端中的任一负载输出端耦合负载，切换单元控制第一DC/DC功率变换器的第一输出端和第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合至功率模块的至少两个负载输出端中的任一负载输出端。实施本申请，生产成本低。生产成本低。生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种功率模块、充电桩及供电设备


[0001]本申请涉及充电
，尤其是一种功率模块、充电桩及供电设备。

技术介绍

[0002]功率半导体器件按一定的功能组合灌封成功率模块，该功率模块具有功率转换的功能，可以广泛应用在充电系统(例如充电桩)以及供电设备中。
[0003]在现有技术中，单个功率模块只包含有一个DC/DC功率变换器，该DC/DC功率变换器的输出功率即为该功率模块的输出功率，此时该功率模块只能输出一个功率值。参见图1，图1以功率模块应用在充电桩为例，充电桩的机柜中设置有多个现有技术的功率模块(例如功率模块1、功率模块2和功率模块K)以及投切矩阵，该投切矩阵可以选择不同的功率模块连接到不同的充电枪(例如充电枪1和充电枪2)上，使得各个充电枪可以分别输出功率，提高了充电桩的利用率，减少电动汽车的排队时间。
[0004]然而，随着对功率模块的输出功率的要求不断提高，DC/DC功率变换器所使用的器件具备的通流能力也需要不断增大。由于DC/DC功率变换器的成本随着通流能力的增大呈指数级上升，导致现有技术的生产成本高。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种功率模块、充电桩及供电设备，可以降低功率模块中各个DC/DC功率变换器所使用的器件需要的通流能力，生产成本低，且灵活性好。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种功率模块，该功率模块设于第一电源与负载之间，该功率模块包括电源输入端、第一DC/DC功率变换器、第二DC/DC功率变换器、切换单元以及至少两个负载输出端，其中，第一DC/DC功率变换器包括第一输入端和第一输出端，第二DC/DC功率变换器包括第二输入端和第二输出端。具体实现中，第一DC/DC功率变换器的第一输入端与第二DC/DC功率变换器的第二输入端通过功率模块的电源输入端耦合第一电源；第一DC/DC功率变换器的第一输出端与第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合切换单元的一端，切换单元的另一端通过功率模块的至少两个负载输出端中的任一负载输出端耦合负载。此时，第一DC/DC功率变换器和第二DC/DC功率变换器可以对第一电源的输出功率进行变换；切换单元可以控制第一DC/DC功率变换器的第一输出端和第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合至功率模块的至少两个负载输出端中的任一负载输出端。区别于现有技术的切换矩阵是控制各个功率模块的输出功率进行输出，本申请实施例是控制功率模块中的各个DC/DC功率变换器的输出功率进行输出。即本申请实施例与现有技术的输出功率的控制对象不同。比如说，现有技术是在各个功率模块之间进行串联与并联的切换，在本申请实施例，切换单元是在单个功率模块中的各个DC/DC功率变换器之间进行串联与并联的切换，并且本申请实施例还可以将各个DC/DC功率变换器的功率进行单独输出，灵活性好。
[0007]本申请实施例中单个功率模块的最大输出功率为该功率模块中的所有DC/DC功率变换器的输出功率的总和，换句话来说，本申请实施例中的单个功率模块的最大输出功率
可以由至少两个DC/DC功率变换器来提供，而现有技术中的单个功率模块的输出功率只能由一个DC/DC功率变换器来提供。则在现有技术的功率模块与本申请实施例的功率模块可以输出的最大功率相同的情况下(例如都是120kw)，本申请实施例提供的功率模块中各个DC/DC功率变换器所用到器件要求的通流能力，相对于现有技术的功率模块中的DC/DC功率变换器所用到器件要求的通流能力可以减半。虽然本申请实施例中的功率模块增加了DC/DC功率变换器的数量，但却降低了DC/DC功率变换器所用到器件的通流能力，由于通流能力增加而提高的成本远远大于器件数量增多而提高的成本，比如说，一个通流能力为10A的开关管价格要高于两个通流能力为5A的开关管。因此，相对现有技术来说，本申请实施例的生产成本更低。
[0008]并且，本申请实施例提供的功率模块可以将各个DC/DC功率变换器串联或并联起来，向接入功率模块的任意一个输出端的负载提供大功率；并且该功率模块还可以分别向接入功率模块的不同输出端的负载提供至少两个独立输出的小功率，从而兼容至少两个所需功率较小的负载。
[0009]在具体的产品形态上，本申请实施例提供的功率模块与现有技术中的功率模块也是不同的。可以理解的是，每个功率模块都是灌封而成，比如说，每个功率模块具体实现为印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)，然后放置在各自对应的外壳内，不同功率模块之间是需要通过线缆来实现连接的。区别于现有技术中各个功率模块之间的连接切换是需要大量的线缆来实现的，本申请实施例中的各个DC/DC功率变换器之间的连接切换是在一个功率模块内的，因此各个DC/DC功率变换器之间是可以通过PCB走线来实现连接的，走线简单，并且可以减少线缆的使用，进一步降低成本。
[0010]结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，上述第一电源为交流电源，上述功率模块还包括AC/DC变换器。上述第一DC/DC功率变换器的第一输入端与第二DC/DC功率变换器的第二输入端均通过功率模块的电源输入端耦合第一电源，具体实现为：第一DC/DC功率变换器的第一输入端与第二DC/DC功率变换器的第二输入端耦合至AC/DC变换器的输出端，该AC/DC变换器的输入端耦合功率模块的电源输入端，该功率模块的电源输入端耦合交流电源。此时，该AC/DC变换器可以将交流电源输出的交流电压转换为直流电压，并将直流电压分别向第一DC/DC功率变换器以及第二DC/DC功率变换器提供。本申请实施例通过在功率模块中增加AC/DC变换器，使得本申请实施例提供的功率模块可以兼容第一电源是交流电源的场景，适用性好。
[0011]结合第一方面或结合第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述第一DC/DC功率变换器中包括N个开关管，上述第二DC/DC功率变换器中包括M个开关管，其中N和M均大于1。上述功率模块还包括第一微控制单元(Micro Control Unit，MCU)，具体实现中，该第一MCU与第一DC/DC功率变换器中的N个开关管的控制端耦合，此时该第一MCU可以控制第一DC/DC功率变换器中的N个开关管的导通时长，从而控制第一DC/DC功率变换器的输出功率。并且，该第一MCU还与第二DC/DC功率变换器中的M个开关管的控制端耦合，此时该第一MCU还可以控制第二DC/DC功率变换器中的M个开关管的导通时长，从而控制第二DC/DC功率变换器的输出功率。本申请实施例中，单个功率模块内的第一DC/DC功率变换器和第二DC/DC功率变换器可以共用一个第一MCU，从而进一步降低成本。
[0012]结合第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式，在第三种可能的实
现方式中，第一DC/DC功率变换器中包括N个开关管，第二DC/DC功率变换器中包括M个开关管，其中N和M均大于1。上述功率模块还包括第二电源，该第二电源与第一DC/DC功率变换器中的N个开关管的电源端耦合，此时该第二电源可以向第一DC/DC功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，其特征在于，所述功率模块设于第一电源与负载之间，所述功率模块包括电源输入端、第一DC/DC功率变换器、第二DC/DC功率变换器、切换单元以及至少两个负载输出端；其中，所述第一DC/DC功率变换器包括第一输入端和第一输出端，所述第二DC/DC功率变换器包括第二输入端和第二输出端；所述第一DC/DC功率变换器的第一输入端与所述第二DC/DC功率变换器的第二输入端通过所述功率模块的电源输入端耦合所述第一电源；所述第一DC/DC功率变换器的第一输出端与所述第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合所述切换单元的一端，所述切换单元的另一端通过所述功率模块的至少两个负载输出端中的任一负载输出端耦合所述负载；所述第一DC/DC功率变换器和所述第二DC/DC功率变换器，用于对所述第一电源的输出功率进行变换；所述切换单元，用于控制所述第一DC/DC功率变换器的第一输出端和所述第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合至所述功率模块的至少两个负载输出端中的任一负载输出端。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一电源为交流电源，所述功率模块还包括AC/DC变换器；所述第一DC/DC功率变换器的第一输入端与所述第二DC/DC功率变换器的第二输入端通过所述功率模块的电源输入端耦合所述第一电源，具体包括：所述第一DC/DC功率变换器的第一输入端与所述第二DC/DC功率变换器的第二输入端耦合至所述AC/DC变换器的输出端，所述AC/DC变换器的输入端耦合所述功率模块的电源输入端，所述功率模块的电源输入端耦合所述交流电源；所述AC/DC变换器，用于将所述交流电源输出的交流电压转换为直流电压，并将所述直流电压分别向所述第一DC/DC功率变换器以及所述第二DC/DC功率变换器提供。3.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，所述第一DC/DC功率变换器中包括N个开关管，所述第二DC/DC功率变换器中包括M个开关管；其中N和M均大于1；所述功率模块还包括第一微控制单元(Micro Control Unit，MCU)；所述第一MCU耦合所述第一DC/DC功率变换器中的N个开关管的控制端，所述第一MCU用于控制所述第一DC/DC功率变换器中的N个开关管的导通时长，以控制所述第一DC/DC功率变换器的输出功率；所述第一MCU还耦合所述第二DC/DC功率变换器中的M个开关管的控制端，所述第一MCU还用于控制所述第二DC/DC功率变换器中的M个开关管的导通时长，以控制所述第二DC/DC功率变换器的输出功率。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的功率模块，其特征在于，所述第一DC/DC功率变换器中包括N个开关管，所述第二DC/DC功率变换器中包括M个开关管；其中N和M均大于1；所述功率模块还包括第二电源；所述第二电源耦合所述第一DC/DC功率变换器中的N个开关管的电源端，所述第二电源用于向所述第一DC/DC功率变换器中的N个开关管提供工作电压；所述第二电源还耦合所述第二DC/DC功率变换器中的M个开关管的电源端，所述第二电源还用于向所述第二DC/DC功率变换器中的M个开关管提供工作电压。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的功率模块，其特征在于，所述切换单元包括与所述第一DC/DC功率变换器对应的第一切换子单元以及与所述第二DC/DC功率变换器对应的第二
切换子单元；其中，所述功率模块的至少两个负载输出端包括第一负载输出端和第二负载输出端；所述切换单元，用于控制所述第一DC/DC功率变换器的第一输出端和所述第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合至所述功率模块的至少两个负载输出端中的任一负载输出端，具体包括：所述第一切换子单元用于控制所述第一DC/DC功率变换器的第一输出端耦合至所述功率模块的第一负载输出端，以及所述第二切换子单元用于控制所述第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合至所述功率模块的第二负载输出端。6.根据权利要求1
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4任一项所述的功率模块，其特征在于，所述切换单元包括与所述第一DC/DC功率变换器对应的第一切换子单元以及与所述第二DC/DC功率变换器对应的第二切换子单元；其中，所述功率模块的至少两个负载输出端包括第一负载输出端；所述切换单元，用于控制所述第一DC/DC功率变换器的第一输出端和所述第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合至所述功率模块的至少两个负载输出端中的任一负载输出端，具体包括：所述第一切换子单元用于控制所述第一DC/DC功率变换器的第一输出端耦合至所述功率模块的第一负载输出端，以及所述第二切换子单元用于控制所述第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合至所述功率模块的第一负载输出端。7.根据权利要求1
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4任一项所述的功率模块，其特征在于，所述切换单元包括与所述第一DC/DC功率变换器对应的第一切换子单元以及与所述第二DC/DC功率变换器对应的第二切换子单元；其中，所述功率模块的至少两个负载输出端包括第一负载输出端，所述第一负载输出端具有第一负载正输出端和第一负载负输出端；所述第一DC/DC功率变换器的第一输出端具有第一正输出端和第一负输出端；所述第二DC/DC功率变换器的第二输出端具有第二正输出端和第二负输出端；所述切换单元，用于控制所述第一DC/DC功率变换器的第一输出端和所述第二DC/DC功率变换器的第二输出端耦合至所述功率模块的至少两个负载输出端中的任意一个负载...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建生，夏维洪，刘洋，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：