CN116022022A - 用于为电动车辆充电的充电装置和充电设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于为电动车辆充电的充电装置和充电设备。其中，充电装置包括：控制单元、开关矩阵装置和直流‑直流DC‑DC模块，开关矩阵装置中包括开关模块，控制单元用于控制开关模块的断开和闭合以控制DC‑DC模块为电动车辆充电；其中，开关模块中包括第一输入端、第一输出端，半导体电子开关器件、第一开关器件和第二开关器件；第一输入端用于连接DC‑DC模块的正极，半导体电子开关器件的第一端口和第一开关器件的第一端口均与第一输入端相连，半导体电子开关器件的第二端口与第二开关器件的第一端口相连，第一开关器件的第二端口与第二开关器件的第一端口或第二端口相连，第二开关器件的第二端口与第一输出端相连，第一输出端用于供电。

Description

用于为电动车辆充电的充电装置和充电设备

技术领域

本申请涉及能源技术领域，尤其涉及一种用于为电动车辆充电的充电装置和充电设备。

背景技术

为了解决电动汽车(electric vehicle，EV)的充电问题，一种方案是建立包括充电主机和开关矩阵装置的充电系统。其中，充电主机可以将市电转换为电动汽车可用的直流电；开关矩阵装置包含多个开关模块，每个开关模块用于在接通的状态下将充电主机输出直流电提供给充电枪，以使得充电枪可以为电动汽车充电，不同的开关模块可以用于同时为不同的充电枪供电或者同时为一个充电枪供电。

上述开关矩阵装置中的开关模块，目前通常采用高压直流接触器来实现。但是，高压直流接触器在闭合或断开的瞬间，通常会产生电弧现象，久而久之，可能造成开关触点的损坏，从而使得开关模块不能正常工作，进而影响为EV进行充电的性能。

因此，如何使得开关矩阵装置中的开关模块在闭合或断开的瞬间能不产生电弧，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种用于为电动车辆充电的充电装置和充电设备，可以使得开关矩阵装置中的开关模块在闭合或断开的瞬间能不产生电弧。

第一方面，本申请提供一种用于为电动车辆充电的充电装置，包括控制单元、开关矩阵装置和直流-直流DC-DC模块，开关矩阵装置中包括开关模块，控制单元用于控制开关模块的断开和闭合以控制DC-DC模块为电动车辆充电；其中，开关模块中包括第一输入端、第一输出端，半导体电子开关器件、第一开关器件和第二开关器件；第一输入端用于连接DC-DC模块的正极，半导体电子开关器件的第一端口和第一开关器件的第一端口均与第一输入端相连，半导体电子开关器件的第二端口与第二开关器件的第一端口相连，第一开关器件的第二端口与第二开关器件的第一端口或第二端口相连，第二开关器件的第二端口与第一输出端相连，第一输出端用于供电。

本申请中，当开关矩阵装置中的开关模块采用上述结构时，控制单元可以通过控制半导体电子开关器件、第一开关器件和第二开关器件的断开或者闭合(断开或者闭合也可以称为通或断)的先后顺序，来实现开关模块在断开或闭合时不产生电弧。

具体来说，若要控制开关模块在工作(或者称为开关模块在闭合、在ON，在接通)时不产生电弧，其实施方案为：控制单元先控制第二开关器件接通、再控制半导体电子开关器件接通、再控制第一开关器件接通。

可以理解的是，该实施方案中，在控制单元先控制第二开关器件接通时，由于此时的第二开关器件中没有电流流过，因此此时接通第二开关器件不会出现电弧。

可以理解的是，再控制半导体电子开关器件接通时，由于是半导体切换元件，因此也不会出现电弧。

可以理解的是，当控制单元控制第二开关器件接通以及控制半导体电子开关器件接通后，此时第一开关器件两端的电压差几乎为零，因此此时接通第一开关器件时不会出现电弧。

还可以理解的是，当控制单元按照先控制第二开关器件接通、再控制半导体电子开关器件接通、再控制第一开关器件接通后，开关模块就处于接通状态了。而由上述描述也可知，在该开关模块的接通过程中，任意一个开关器件都没有产生电弧，即实现了开关模块在接通时没有产生电弧的效果。

具体来说，若要控制开关模块在不工作(或者称为开关模块在闭合、在OFF，在不导通)时不产生电弧，其实现方式为：控制单元先控制半导体电子开关器件接通、再控制第一开关器件断开、再控制半导体电子开关器件断开、再控制第二开关器件断开。

可以理解的是，在控制半导体电子开关器件接通时，由于半导体电子开关器件是半导体切换元件，因此此时接通半导体电子开关器件时不会出现电弧。

可以理解的是，控制单元控制半导体电子开关器件接通后，此时第一开关器件两端的电压差几乎为零，因此此时断开第一开关器件不会出现电弧。

可以理解的是，再控制半导体电子开关器件断开时，由于半导体电子开关器件是半导体切换元件，因此此时断开半导体电子开关器件不会出现电弧。

可以理解的是，当控制单元先控制半导体电子开关器件接通、再控制第一开关器件断开、再控制半导体电子开关器件断开后，此时第二开关器件两端的电流差几乎为零，因此此时断开第二开关器件不会出现电弧。

可以理解的是，当控制单元按照先控制半导体电子开关器件接通、再控制第一开关器件K1断开、再控制半导体电子开关器件断开、再控制第二开关器件K2断开后，开关模块就处于断开状态了。而由上述描述也可知，在该开关模块的断开过程中，任意一个开关器件都没有产生电弧，即实现了开关模块在断开时没有出现电弧的效果。

优选地，该半导体电子开关器件为两只对顶IGBT构成的双向电子开关。在这种情况下，本实施例提供的矩阵开关装置中的开关模块，还可以支持电流/功率的双向流动。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，控制单元具体用于：控制第二开关器件接通，控制半导体电子开关器件接通，控制第一开关器件接通，以在不产生电弧的情况下控制开关模块闭合；其中，开关模块闭合时DC-DC模块为电动车辆充电。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，控制单元还用于：在第一开关器件接通后，控制半导体电子开关器件断开。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，控制单元具体用于：控制半导体电子开关器件接通、控制第一开关器件断开、控制半导体电子开关器件断开、控制第二开关器件断开，以在不产生电弧的情况下控制开关模块断开；其中，开关模块断开时DC-DC模块禁止为电动车辆充电。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，第二开关器件的第三端口与开关模块的第二输入端连接，第二开关器件的第四端口与开关模块的第二输出端连接，第二输入端用于连接DC-DC模块的负极，第二输出端用于供电。

第二方面，本申请提供一种用于为电动车辆充电的充电设备，包括充电装置和充电连接装置，充电装置通过充电连接装置为电动车辆充电；充电装置中包括控制单元、开关矩阵装置和直流-直流DC-DC模块，开关矩阵装置中包括开关模块，控制单元用于控制开关模块的断开和闭合以控制充电装置为电动车辆充电；其中，开关模块中包括第一输入端、第一输出端，半导体电子开关器件、第一开关器件和第二开关器件；第一输入端用于连接DC-DC模块的正极，半导体电子开关器件的第一端口和第一开关器件的第一端口均与第一输入端相连，半导体电子开关器件的第二端口与第二开关器件的第一端口相连，第一开关器件的第二端口与第二开关器件的第一端口或第二端口相连，第二开关器件的第二端口与第一输出端相连，第一输出端用于为充电连接装置供电。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，控制单元具体用于：控制第二开关器件接通，控制半导体电子开关器件接通，控制第一开关器件接通，以在不产生电弧的情况下控制开关模块闭合，其中，开关模块闭合时DC-DC模块为电动车辆充电。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，控制单元还用于：在第一开关器件接通后，控制半导体电子开关器件断开。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述控制单元具体用于：控制半导体电子开关器件接通、控制第一开关器件断开、控制半导体电子开关器件断开、控制第二开关器件断开，以在不产生电弧的情况下控制开关模块断开，其中，开关模块断开时DC-DC模块禁止为电动车辆充电。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，第二开关器件的第三端口与开关模块的第二输入端连接，第二开关器件的第四端口与开关模块的第二输出端连接，第二输入端用于连接所述DC-DC模块的负极，第二输出端用于为充电连接装置供电。

第三方面，本申请提供一种开关矩阵装置，包括：包括开关模块和控制单元。其中，开关模块中包括第一输入端、第一输出端，对顶半导体电子开关器件、第一开关器件和第二开关器件；第一输入端用于连接直流电源的正极，对顶半导体电子开关器件的第一端口和第一开关器件的第一端口均与第一输入端相连，对顶半导体电子开关器件的第二端口与第二开关器件的第一端口相连，第一开关器件的第二端口与第二开关器件的第一端口或第二端口相连，第二开关器件的第二端口与第一输出端相连，第一输出端用于供电；其中，控制单元用于控制对顶半导体电子器件、第一开关器件和第二开关器件断开和闭合。

本申请中，当开关矩阵装置中的开关模块采用上述结构时，控制单元可以通过控制对顶半导体电子器件、第一开关器件和第二开关器件的断开或者闭合(断开或者闭合也可以称为通或断)的先后顺序，来实现开关模块在断开或闭合时不产生电弧。

具体来说，若要控制开关模块在工作(或者称为开关模块在闭合、在ON，在接通)时不产生电弧，其实施方案为：控制单元先控制第二开关器件接通、再控制对顶半导体电子开关器件接通、再控制第一开关器件接通。

可以理解的是，该实施方案中，在控制单元先控制第二开关器件接通时，由于此时的第二开关器件中没有电流流过，因此此时接通第二开关器件不会出现电弧。

可以理解的是，再控制对顶半导体电子开关器件接通时，由于是半导体切换元件，因此也不会出现电弧。

可以理解的是，当控制单元控制第二开关器件接通以及控制对顶半导体电子开关器件接通后，此时第一开关器件两端的电压差几乎为零，因此此时接通第一开关器件时不会出现电弧。

还可以理解的是，当控制单元按照先控制第二开关器件接通、再控制对顶半导体电子开关器件接通、再控制第一开关器件接通后，开关模块就处于接通状态了。而由上述描述也可知，在该开关模块的接通过程中，任意一个开关器件都没有产生电弧，即实现了开关模块在接通时没有产生电弧的效果。

具体来说，若要控制开关模块在不工作(或者称为开关模块在闭合、在OFF，在不导通)时不产生电弧，其实现方式为：控制单元先控制对顶半导体电子开关器件接通、再控制第一开关器件断开、再控制对顶半导体电子开关器件断开、再控制第二开关器件断开。

可以理解的是，在控制对顶半导体电子开关器件接通时，由于对顶半导体电子开关器件是半导体切换元件，因此此时接通顶半导体电子开关器件时不会出现电弧。

可以理解的是，控制单元控制对顶半导体电子开关器件接通后，此时第一开关器件两端的电压差几乎为零，因此此时断开第一开关器件不会出现电弧。

可以理解的是，再控制对顶半导体电子开关器件断开时，由于对顶半导体电子开关器件是半导体切换元件，因此此时断开对顶半导体电子开关器件不会出现电弧。

可以理解的是，当控制单元先控制对顶半导体电子开关器件接通、再控制第一开关器件断开、再控制对顶半导体电子开关器件断开后，此时第二开关器件两端的电流差几乎为零，因此此时断开第二开关器件不会出现电弧。

可以理解的是，当控制单元按照先控制对顶半导体电子开关器件接通、再控制第一开关器件K1断开、再控制对顶半导体电子开关器件断开、再控制第二开关器件K2断开后，开关模块就处于断开状态了。而由上述描述也可知，在该开关模块的断开过程中，任意一个开关器件都没有产生电弧，即实现了开关模块在断开时没有出现电弧的效果。

此外，需要说明的是，本实施例提供的矩阵开关装置中的开关模块，由于使用的半导体电子开关器件为对顶半导体电子开关器件，因此还可以支持电流/功率的双向流动。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，控制单元还用于：在所述第一开关器件接通后，再控制所述对顶半导体电子开关器件断开。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，第二开关器件为双刀单掷继电器或者双刀双掷继电器；第二开关器件的第三端口与装置的第二输入端连接，第二开关器件的第四端口与装置的第二输出端连接，第二输入端用于连接直流电源的负极，第二输出端用于供电。

本实施例中，第二开关器件主要用于实现第一、第二输入端和输出端的电器安全隔离。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，对顶半导体电子开关器件为对顶绝缘栅极双极型晶体管IGBT。

结合第三方面，在一种可能的实现方式中，对顶半导体电子开关器件为对顶金氧半场效晶体管MOSFET或碳化硅Sic-MOSFET。

附图说明

图1为本申请提供的一种充电系统的结构性示意图；

图2为本申请提供的一种高压直流接触器的结构示意图；

图3为本申请提供的一种开关模块的结构示意图；

图4为本申请提供的一种由两个对顶连接的半导体电子开关器件构成的双向电子开关的示意图；

图5为本申请提供的另一种开关模块的结构示意图；

图6为本申请提供的一种充电设备的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地介绍本申请实施例的技术方案，下面先对本申请实施例中使用到的一些概念进行介绍。

1、电弧

电弧是电力系统及电能利用工程中常见的物理现象。其本质上是一种气体放电现象，是电流通过某些绝缘介质(例如空气)时所产生的瞬间火花。外部表现包括：亮度非常亮，温度非常高。

2、开关矩阵装置

开关矩阵装置是充电场站充电堆中用于实现共享功率的矩阵。通过开关矩阵装置内部的开关模块的投切实现合理的功率分配。

下面，将结合附图及实施例，对本申请提供的用于为电动车辆充电的充电装置和充电设备进行详细说明。应理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

近年来，在能源合和环保的双重压力之下，电动汽车(electric vehicle，EV)成为未来汽车的主要发展方向。而为了推动电动汽车进入日常生活，需要解决EV的充电问题。

一种方案是建立包括充电主机或者一体桩和开关矩阵装置的充电系统。其中，充电主机或一体桩可以将市电转换为电动汽车可用的直流；开关矩阵装置包含一个或多个开关模块，每个开关模块用于在接通的状态下将充电主机输出直流电提供给充电枪，以使得充电枪可以为电动车辆充电，不同的开关模块可以用于同时为不同的充电枪供电或者同时为一个充电枪供电，以满足不同车型或同一辆车不同时刻的充电功率需求。

示例性地，图1为本申请提供的一种充电装置的结构性示意图。如图1所示，该充电装置中包括直流电源装置和开关矩阵装置。

其中，直流电源装置如图1中所示的DC-DC1模块、DC-DC2模块、DC-DC3模块、DC-DC4模块。通常情况下，该4个DC-DC模块可以位于充电主机里面或者一体桩中，用于将AC-DC模块转换得到的某个电压范围的直流电转换为EV可用的直流电。

其中，开关矩阵装置中包括多个开关模块，如图1所示，每个开关模块在接通的时候，可以将充电主机或一体桩中的直流电源装置转换得到的直流电提供给与其连接的充电连接装置(图中所示的充电终端，例如为充电桩)，以使得充电桩可以为EV进行充电。

可以理解的是，对于图1所示的充电装置，开关矩阵装置通过控制不同的开关模块可以用实现同时为不同的充电终端供电或者同时为一个充电终端供电。

示例性地，当只要一个EV连接到充电终端时，例如当前只有一个EV连接到了充电终端1上，可以控制与DC-DC1模块连接的第一个开关模块、与DC-DC2模块连接的第一个开关模块、与DC-DC3模块连接的第一个开关模块、与DC-DC4模块连接的第一个开关模块全部同时接通，以使得可以为充电终端1提供电能，从而为与充电终端1连接的电动汽车充电。或者，可以控制与DC-DC1模块连接的第一个开关模块、与DC-DC2模块连接的第一个开关模块、与DC-DC3模块连接的第一个开关模块、与DC-DC4模块连接的第一个开关模块中的部分开关模块接通，以使得可以为充电终端1提供电能，从而为与充电终端1连接的电动汽车充电。

示例性地，当有多个EV连接到了不同的充电终端时，例如当前分别有EV连接到了充电终端2和充电终端4上，那么可以控制与DC-DC1模块连接的第二个开关模块、与DC-DC2模块连接的第二个开关模块、与DC-DC3模块连接的第二个开关模块、与DC-DC4模块连接的第二个开关模块全部或部分同时接通，以及与DC-DC1模块连接的第四个开关模块、与DC-DC2模块连接的第四个开关模块、与DC-DC3模块连接的第四个开关模块、与DC-DC4模块连接的第四个开关模块全部或部分同时接通，以使得可以同时为充电终端2和充电终端4提供电能，从而为与充电终端2连接的EV充电以及为充电终端4连接的EV充电。

目前，上述开关矩阵装置中的开关模块，通常采用高压直流接触器来实现。示例性地，图2为本申请提供的一种高压直流接触器的结构示意图。该高压直流接触器是一种用在直流回路中的接触器，可以通过控制高压直流接触器的接通与关断来控制该高压直流接触器控制的电路是否导通。

但是，高压直流接触器在闭合或断开的瞬间，通常会产生电弧现象，久而久之，可能造成开关触点的损坏，从而使得开关模块不能正常工作，进而影响为EV进行充电的性能。

因此，通常在使用上述高压直流接触器来作为图1所示的开关矩阵装置中的开关模块时，通常还需要额外的灭弧装置，这样就会导致开关矩阵装置的成本较高以及体积较大的问题。此外，在使用高压直流接触器的时候，该高压直流接触器与图1所示的直流电源模块之间需要通过铜排进行互联，使得生产制造复杂。

鉴于此，本申请提供一种用于为电动车辆充电的充电装置和充电设备，来使得开关矩阵装置中的开关模块在闭合或断开的瞬间不产生电弧。

具体地，本申请提供的用于为电动车辆充电的充电装置包括控制单元、开关矩阵装置和直流-直流DC-DC模块，其中，开关矩阵装置中包括开关模块。控制单元用于控制开关模块的断开和闭合以控制DC-DC模块为电动车辆充电。

更具体地，在第一个实施例中，本申请提供的一种开关模块如图3所示，该开关模块包括第一输入端、第一输出端，半导体电子开关器件K3、第一开关器件K1和第二开关器件K2。

具体地，本实施例中，第一输入端用于连接直流电源的正极。

具体来说，本实施例中的第一输入端为开关模块包括的正极输入端和负极输入端中的正极输入端。其中，开关模块包括的正极输入端用于与直流电源输出的正极一端连接，开关模块包括的负极输入端用于与直流电源输出的负极一端连接。

示例性地，该直流电源的正极为图1所示的充电系统中的DC-DC模块的正极。

具体地，本实施例中，半导体电子开关器件K3的第一端口和第一开关器件K1的第一端口均与第一输入端相连。

在具体实施时，本实施例中的第一开关器件K1可以为单刀单掷继电器，主要用于通流，以避免电流流经半导体电子开关器件K3时带来大的损耗。

优选地，本实施例中的半导体电子开关器件K3采用图4所示的由两个对顶连接的半导体电子开关器件构成的双向电子开关(也称为对顶半导体电子开关器件)，用于实现第一开关器件K1和第二开关器件K2的零电压闭合或断开，以及该双向电子开关还支持电流/功率的双向流动。

示例性地，在一种实施方式中，半导体电子开关器件K3可以认为是由两个对顶连接的绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)构成的双向电子开关。

示例性地，在另一种实施方式中，半导体电子开关器件K3可以认为是由两个对顶连接的金氧半场效晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)构成的双向电子开关。或者，半导体电子开关器件K3可以认为是由两个对顶连接的碳化硅Sic-MOSFET构成的双向电子开关。

具体地，本实施例中，半导体电子开关器件K3的第二端口与第二开关器件K2的第一端口相连，第一开关器件K1的第二端口与第二开关器件K2的第一端口相连。

在具体实施时，本实施例中的第二开关器件可以为双刀单掷继电器或者双刀双掷继电器，以实现在断开后第一、第二输入端和输出端的电器隔离。

具体地，当第二开关器件为双刀单掷继电器或双刀双掷继电器时，如图3所示，第二开关器件K2的第三端口与装置的第二输入端连接，第二开关器件K2的第四端口与开关模块的第二输出端连接。其中，第二输入端用于连接DC-DC的负极(即第二输入端为开关模块包括的正极输入端和负极输入端中的负极输入端)，第二输出端用于供电(即第二输出端为开关模块包括的正极输出端和负极输出端中的负极输出端)。

具体地，本实施例中，第二开关器件K2的第二端口与第一输出端相连，第一输出端用于供电。

其中，第一输出端为开关模块包括的正极输出端和负极输出端中的正极输出端。

具体地，本实施例中，开关矩阵装置中的控制单元可以控制半导体电子开关器件K3、第一开关器件K1和第二开关器件K2的断开和闭合，以及通过控制半导体电子开关器件K3、第一开关器件K1和第二开关器件K2的断开或者闭合(断开或者闭合也可以称为通或断)的先后顺序，来实现开关模块在断开或闭合时不产生电弧。

更具体地，本实施例中，若要控制图3所示的开关模块在工作(即开关模块在闭合时、或者称为在ON时，或者又称为在接通)时不产生电弧，其实现方式为：

控制单元先控制第二开关器件K2接通、再控制半导体电子开关器件K3接通、再控制第一开关器件K1接通。

可以理解的是，控制单元先控制第二开关器件K2接通时，由于此时的第二开关器件K2中没有电流流过，因此此时接通第二开关器件K2时不会出现电弧，从而实现了安全接通。本实施例中，将第二开关器件K2在这种状态下的切换也称为零电流切换(zero currentswitching，ZCS)。

可以理解的是，再控制半导体电子开关器件K3接通时，由于K3是半导体切换元件，因此接通半导体电子开关器件K3时不会出现电弧。

可以理解的是，当控制单元控制第二开关器件K2接通以及控制半导体电子开关器件K3接通后，此时第一开关器件K1两端的电压差几乎为零，因此此时再接通第一开关器件K1时不会出现电弧，从而实现安全接通。本实施例中，将第一开关器件K1在这种状态下的切换也称为零电压切换(zero voltage switching，ZVS)。

可以理解的是，当控制单元按照先控制第二开关器件K2接通、再控制半导体电子开关器件K3接通、再控制第一开关器件K1接通后，开关模块就处于接通状态了。而由上述描述也可知，在该开关模块的接通过程中，任意一个开关器件都没有产生电弧，即实现了开关模块在接通时没有产生电弧的效果。

本实施例中，当控制单元再控制第一开关器件K1接通之后，可以再控制半导体电子开关器件K3断开，以使得半导体电子开关器件K3工作更可靠。

更具体地，本实施例中，若要控制图3所示的开关模块在不工作时(即开关模块在断开时、或者称为在OFF时，或者又称为在不导通)时不出现电弧，其实现方式为：

控制单元先控制半导体电子开关器件K2接通、再控制第一开关器件K1断开、再控制半导体电子开关器件K3断开、再控制第二开关器件K2断开。

可以理解的是，再控制半导体电子开关器件K3接通时，由于K3是半导体切换元件，因此接通半导体电子开关器件K3不会出现电弧。

可以理解的是，控制单元控制半导体电子开关器件K2接通后，此时第一开关器件K1两端的电压差几乎为零，从而不会出现电弧，以实现安全断开。

可以理解的是，再控制半导体电子开关器件K3断开时，由于K3是半导体切换元件，因此断开半导体电子开关器件K3时不会出现电弧。

可以理解的是，当控制单元先控制半导体电子开关器件K3接通、再控制第一开关器件K1断开、再控制半导体电子开关器件K3断开后，此时第二开关器件K2两端的电流差几乎为零，因此此时再断开第二开关器件K2时不会出现电弧，从而实现了安全断开。

可以理解的是，当控制单元按照先控制半导体电子开关器件K3接通、再控制第一开关器件K1断开、再控制半导体电子开关器件K3断开、再控制第二开关器件K2断开后，开关模块就处于断开状态了。而由上述描述也可知，在该开关模块的断开过程中，任意一个开关器件都没有产生电弧，即实现了开关模块在断开时没有产生电弧的效果。

在第二个实施例中，本申请提供的一种开关模块如图5所示，该开关模块包括第一输入端、第一输出端，半导体电子开关器件K3、第一开关器件K1和第二开关器件K2。

具体地，本实施例与第一个实施例的不同之处在于：在该第二个实施例中，第一开关器件K1的第二端口与第二开关器件K2的第二端口相连。

即：第二个实施例与第一个实施例的区别在于：第一个实施例中是半导体电子开关器件K3与第一开关器件K1并联后再与第二开关器件K2串联。而第二个实施例中是半导体电子开关器件K3与第二开关器件K2串联后再与第一开关器件K1并联。

具体地，在该实施例中，控制单元同样可以通过控制半导体电子器件K3、第一开关器件K1和第二开关器件K2的断开和闭合，以及通过控制半导体电子器件K3、第一开关器件K1和第二开关器件K2的断开或者闭合(断开或者闭合也可以称为通或断)的先后顺序，来实现开关模块在断开或闭合时不产生电弧。

更具体地，本实施例中，若要控制图5所示的开关模块在工作时(即开关模块在闭合时、或者称为在ON时，或者又称为在接通)时不产生电弧，其实现方式为：

控制单元先控制第二开关器件K2接通、再控制半导体电子开关器件K3接通、再控制第一开关器件K1接通。

可以理解的是，控制单元先控制第二开关器件K2接通时，由于此时的第二开关器件K2中没有电流流过，因此接通第二开关器件时不会出现电弧，从而实现了安全接通。然后，再控制半导体电子开关器件K3接通时，由于K3是半导体切换元件，因此接通半导体电子开关器件K3时也不会出现电弧。

而当控制单元控制第二开关器件K2接通以及控制半导体电子开关器件K3接通后，此时第一开关器件K1两端的电压差几乎为零，因此此时接通第一开关器件K1也不会出现电弧，从而实现了安全接通。本实施例中，将第一开关器件K1在这种状态下的切换也称为零电压切换(zero voltage switching，ZVS)。

可以理解的是，在该第二个实施例中，当控制单元按照先控制第二开关器件K2接通、再控制半导体电子开关器件K3接通、再控制第一开关器件K1接通后，开关模块就处于接通状态了。而由上述描述也可知，在该开关模块的接通过程中，任意一个开关器件都没有产生电弧，即实现了开关模块在接通时没有产生电弧的效果。

本实施例中，当控制单元再控制第一开关器件K1接通之后，可以再控制半导体电子开关器件K3断开，以使得半导体电子开关器件K3工作更可靠。

更具体地，本实施例中，若要控制图5所示的开关模块在不工作时(即开关模块在断开时、或者称为在OFF时，或者又称为在不导通)时不产生电弧，其实现方式为：

控制单元先控制半导体电子开关器件K3接通、再控制第一开关器件K1断开、再控制半导体电子开关器件K3断开、再控制第二开关器件K2断开。

可以理解的是，在控制半导体电子开关器件K3接通时，由于K3是半导体切换元件，因此接通半导体电子开关器件K3时不会出现电弧。而在控制单元控制半导体电子开关器件K2接通后，此时第一开关器件K1两端的电压差几乎为零，因此断开第一开关器件K1时也不会出现电弧，以实现安全断开第一开关器件K1。

可以理解的是，在控制半导体电子开关器件K3断开时，由于K3是半导体切换元件，因此不会产生电弧。而在控制单元先控制半导体电子开关器件K2接通、再控制第一开关器件K1断开、再控制半导体电子开关器件K3断开后，此时第二开关器件K2两端的电流差几乎为零，因此此时断开第二开关器件K2时也不会出现电弧，从而可以实现安全断开第二开关器件K2。

可以理解的是，在该第二个实施例中，当控制单元按照先控制半导体电子开关器件K3接通、再控制第一开关器件K1断开、再控制半导体电子开关器件K3断开、再控制第二开关器件K2断开后，开关模块就处于断开状态了。而由上述描述也可知，在该开关模块的断开过程中，任意一个开关器件都没有产生电弧，即实现了开关模块在断开时没有产生电弧的效果。

需要详细说明的是，当本实施例提供的开关模块中的半导体电子开关器件K3使用的是对顶半导体电子开关器件时，还可以支持电流/功率的双向流动。

示例性地，当充电连接装置(充电桩)中储存的电能比较大而DC-DC模块的电能比较小时，此时控制器就可以通过控制电流按照从充电连接装置到DC-DC模块的流向来为DC-DC模块提供电能。具体地，在该场景中，当控制器通过控制电流按照从充电连接装置到DC-DC模块的流向来为DC-DC模块提供电能时，仍是先控制第二开关器件K2接通、再控制半导体电子开关器件K3接通、再控制第一开关器件K1接通。

作为一个可选地实施例，图6为本申请一个实施例提供的用于为电动车辆充电的充电设备的示意图。

如图6所示，该充电设备中包括：充电装置(由图中的开关矩阵装置和DC-DC模块组成)和充电连接装置(如图6中所示的各个充电终端)。

其中，充电装置可以通过充电连接装置实现为电动车辆的充电。

其中，该充电设备中的开关矩阵装置包括多个开关模块，每个第一开关模块的结构为本申请在前述描述的实施例中的图3所示的实施例中的结构。需要说明的是，在该图中，仅是将图3所示实施例中的K3(即图5中标记的IGBT)画在了K1的上面，但其原理与图3所示实施例中的描述完全相同，此处不再赘述。

如图6所示，图6中的DC/DC-1、DC/DC-2、……DC/DC-n-1和DC/DC-n，可以将第一电压范围的直流电转换为第二电压范围的直流电并从第二端口输出。

即，该充电设备中，DC/DC模块的输入是第一电压范围的直流电，输出是第二电压范围的直流电，并且该第二范围的直流电是通过第二端口(也称为DC/DC的输出端的端口)输出的。

具体地，本实施例中，DC/DC模块的第二端口与开关模块的输入端连接。

其中，开关模块的输入端即为前述实施例中所述的第一输入端和第二输入端。具体来说，DC/DC模块与开关单模块的输入端连接即是指：DC/DC模块的第二端口包括正极输出端的端口和负极输出端的端口，其中，DC/DC模块的第二端口中的正极输出端的端口与开关模块的第一输入端连接，DC/DC模块的第二端口中的负极输出端的端口与开关模块的第二输入端连接。

在该充电设备中，可以通过控制第二开关器件K2接通，再控制半导体电子开关器件K3接通，再控制第一开关器件K1接通，来实现在不产生电弧的情况下控制开关模块闭合，其中，开关模块闭合时DC-DC模块为电动车辆充电。

在该充电设备中，在第一开关器件K1接通后，还可以控制半导体电子开关器件K3断开。

在该充电设备中，还可以通过控制半导体电子开关器件K3接通、再控制第一开关器件K1断开、再控制半导体电子开关器件K3断开、再控制第二开关器件K2断开，来实现在不产生电弧的情况下控制开关模块断开，其中，开关模块断开时DC-DC模块禁止为电动车辆充电。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种

情况，其中A,B可以是单数或者复数。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一5种“或”的关系，但也可能表示的是一种“和/或”的关系，具体可参考前后文进行理解。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

0以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟

悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于为电动车辆充电的充电装置，包括控制单元、开关矩阵装置和直流-直流DC-DC模块，所述开关矩阵装置中包括开关模块，其特征在于，

所述控制单元用于控制所述开关模块的断开和闭合以控制所述DC-DC模块为所述电动车辆充电；

其中，所述开关模块中包括第一输入端、第一输出端，半导体电子开关器件、第一开关器件和第二开关器件；

所述第一输入端用于连接所述DC-DC模块的正极，所述半导体电子开关器件的第一端口和所述第一开关器件的第一端口均与所述第一输入端相连，所述半导体电子开关器件的第二端口与所述第二开关器件的第一端口相连，所述第一开关器件的第二端口与所述第二开关器件的第一端口或第二端口相连，所述第二开关器件的第二端口与所述第一输出端相连，所述第一输出端用于供电。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述控制单元具体用于：

控制所述第二开关器件接通，控制所述半导体电子开关器件接通，控制所述第一开关器件接通，以在不产生电弧的情况下控制所述开关模块闭合；

其中，所述开关模块闭合时所述DC-DC模块为所述电动车辆充电。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述控制单元还用于：

在所述第一开关器件接通后，控制所述半导体电子开关器件断开。

4.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述控制单元具体用于：

控制所述半导体电子开关器件接通、控制所述第一开关器件断开、控制所述半导体电子开关器件断开、控制所述第二开关器件断开，以在不产生电弧的情况下控制所述开关模块断开；

其中，所述开关模块断开时所述DC-DC模块禁止为所述电动车辆充电。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的充电装置，其特征在于，

所述第二开关器件的第三端口与所述开关模块的第二输入端连接，所述第二开关器件的第四端口与所述开关模块的第二输出端连接，所述第二输入端用于连接所述DC-DC模块的负极，所述第二输出端用于供电。

6.一种用于为电动车辆充电的充电设备，包括充电装置和充电连接装置，其特征在于，所述充电装置通过所述充电连接装置为电动车辆充电；

所述充电装置中包括控制单元、开关矩阵装置和直流-直流DC-DC模块，所述开关矩阵装置中包括开关模块，所述控制单元用于控制所述开关模块的断开和闭合以控制所述充电装置为所述电动车辆充电；

其中，所述开关模块中包括第一输入端、第一输出端，半导体电子开关器件、第一开关器件和第二开关器件；

所述第一输入端用于连接所述DC-DC模块的正极，所述半导体电子开关器件的第一端口和所述第一开关器件的第一端口均与所述第一输入端相连，所述半导体电子开关器件的第二端口与所述第二开关器件的第一端口相连，所述第一开关器件的第二端口与所述第二开关器件的第一端口或第二端口相连，所述第二开关器件的第二端口与所述第一输出端相连，所述第一输出端用于为所述充电连接装置供电。

7.根据权利要求6所述的充电设备，其特征在于，所述控制单元具体用于：

控制所述第二开关器件接通，控制所述半导体电子开关器件接通，控制所述第一开关器件接通，以在不产生电弧的情况下控制所述开关模块闭合，其中，所述开关模块闭合时所述DC-DC模块为所述电动车辆充电。

8.根据权利要求7所述的充电设备，其特征在于，所述控制单元还用于：

在所述第一开关器件接通后，控制所述半导体电子开关器件断开。

9.根据权利要求8所述的充电设备，其特征在于，所述控制单元具体用于：

控制所述半导体电子开关器件接通、控制所述第一开关器件断开、控制所述半导体电子开关器件断开、控制所述第二开关器件断开，以在不产生电弧的情况下控制所述开关模块断开，其中，所述开关模块断开时所述DC-DC模块禁止为所述电动车辆车充电。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的充电设备，其特征在于，所述第二开关器件的第三端口与所述开关模块的第二输入端连接，所述第二开关器件的第四端口与所述开关模块的第二输出端连接，所述第二输入端用于连接所述DC-DC模块的负极，所述第二输出端用于为所述充电连接装置供电。

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