CN217427674U - 直流电压输出切换电路和充电桩功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流电压输出切换电路和充电桩功率模块。该直流电压输出切换电路包括至少两组直流电压输入端、至少两个输入存储单元、直流电压输出端、输出存储单元、开关切换单元和开关控制单元；开关切换单元与至少两组直流电压输入端连接，开关切换单元用于切换至少两组直流电压输入端之间的连接状态，开关控制单元串联于直流电压输入端和开关切换单元之间，开关控制单元用于控制直流电压输入端与开关切换单元之间的导通状态，通过在开关切换单元切换之前控制直流电压输入端与开关切换单元之间为断开状态，可以降低开关切换单元的损坏概率，同时减少了开关切换单元的切换时间，避免了电能浪费，提高了直流电压输出切换电路的充电效率。

Description

直流电压输出切换电路和充电桩功率模块

技术领域

本实用新型实施例涉及充电的技术领域，尤其涉及一种直流电压输出切换电路和充电桩功率模块。

背景技术

现有的充电桩功率模块具有两路直流-直流转换电路，两路直流-直流转换电路通过输出串联/并联切换电路与待充电电池连接，输出串联/并联切换电路可以根据电动车的类型切换两路直流-直流转换电路输出端的串联或并联，从而可以调节为待充电电池提供所需的充电电压。现有的输出串联/并联切换电路通常采用交流继电器的开关切换两路直流-直流转换电路输出端的串联或并联，在切换交流继电器开关的状态时，容易在开关切换时出现电流过大，导致开关损坏的现象。或者在切换开关之前泄放存储的电能，以减小开关切换时的电流，此时会增加开关切换的时长，同时导致了电能浪费，降低了充电效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种直流电压输出切换电路和充电桩功率模块，以实现在不增加切换时长的基础上降低了切换电流，提高了切换可靠性，同时提高了充电效率。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种直流电压输出切换电路，用于切换充电桩功率模块的输出电压，包括至少两组直流电压输入端、至少两个输入存储单元、直流电压输出端、输出存储单元、开关切换单元和开关控制单元；

每个所述输入存储单元并联于一所述直流电压输入端的两极之间，所述输出存储单元并联于所述直流电压输出端的两极之间，所述开关切换单元与至少两组所述直流电压输入端连接，所述开关切换单元用于切换至少两组所述直流电压输入端之间的连接状态，所述开关控制单元串联于所述直流电压输入端和所述开关切换单元之间，所述开关控制单元用于控制所述直流电压输入端与所述开关切换单元之间的导通状态。

可选地，所述开关控制单元包括至少两个开关控制子单元；每个所述开关控制子单元串联于每组所述直流电压输入端和所述开关切换单元之间，每个所述开关控制子单元用于控制每组所述直流电压输入端与所述开关切换单元之间的导通状态。

可选地，所述直流电压输入端包括正极和负极，所述开关控制子单元串联于所述正极和所述开关切换单元之间；或者，所述开关控制子单元串联于所述负极和所述开关切换单元之间。

可选地，所述开关控制子单元包括可控开关管；

所述可控开关管串联于所述直流电压输入端和所述开关切换单元之间。

可选地，所述可控开关管为三极管。

可选地，所述开关控制子单元包括电子开关和继电器；

所述电子开关和所述继电器并联连接之后串联于所述直流电压输入端和所述开关切换单元之间。

可选地，直流电压输出切换电路还包括控制单元；

所述控制单元用于根据切换指令或者根据所述直流电压输出端提供的输出电压以及所述直流电压输入端提供的至少两个输入电压形成开关控制信号，所述开关控制子单元用于根据所述开关控制信号动作。

可选地，所述开关控制子单元包括电子开关和继电器，所述电子开关和所述继电器并联连接之后串联于所述直流电压输入端和所述开关切换单元之间；所述控制单元还用于根据所述电子开关两端的电压形成开关延时控制信号；所述开关控制信号包括第一开关控制信号和第二开关控制信号，所述第一开关控制信号根据所述切换指令形成，所述第二开关控制信号根据所述直流电压输出端提供的输出电压以及所述直流电压输入端提供的至少两个输入电压形成；

所述继电器根据所述第一开关控制信号断开，所述电子开关根据所述第二开关控制信号导通，所述电子开关和所述继电器根据所述开关延时控制信号动作。

可选地，所述开关切换单元包括第一开关、第二开关和第三开关；

所述第一开关串联于第i组所述直流电压输入端的正极和第i+1组所述直流电压输入端的正极之间，所述第二开关串联于第i组所述直流电压输入端的负极和第i+1组所述直流电压输入端的负极之间，所述第三开关串联于第i组所述直流电压输入端的负极和第i+1组所述直流电压输入端的正极之间；其中，i为大于或等于1且小于j的整数，j为所述直流电压输入端的组数。

可选地，所述控制单元还用于根据切换指令形成第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，所述第一开关用于根据所述第一控制信号动作，所述第二开关用于根据所述第二控制信号动作，所述第三开关用于根据所述第三控制信号动作；在同一周期内，所述第三控制信号相对于所述开关控制信号具有延时，或者，所述第一控制信号和所述第二控制信号相对于所述开关控制信号具有延时。

可选地，所述输入存储单元包括输入电容，所述输出存储单元包括输出电容；

每个所述输入电容并联于一所述直流电压输入端的正极和负极之间，所述输出电容并联于所述直流电压输出端的正极和负极之间。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种充电桩功率模块，包括第一方面提供的直流电压输出切换电路。

本实用新型实施例的技术方案，通过在直流电压输入端和开关切换单元串联开关控制单元，在开关切换单元切换直流电压输入端之间的连接状态时，可以先通过开关控制单元控制直流电压输入端与开关切换单元之间为断开状态，使得输入存储单元上的电能保持不变，避免在开关切换单元的两侧形成导通压降，然后开关切换单元切换直流电压输入端之间的连接状态，从而可以避免开关切换单元带电进行切换，同时可以避免开关切换单元在切换直流电压输入端之间的连接状态时产生流过开关切换单元的大电流，降低了开关切换单元的损坏概率。同时可以避免开关切换单元切换直流电压输入端之间的连接状态时输入存储单元和输出存储单元进行放电，减少了开关切换单元切换直流电压输入端之间的连接状态时的切换时间，避免了电能浪费，提高了直流电压输出切换电路的充电效率。

附图说明

图1为现有技术提供的一种直流电压输出切换电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种直流电压输出切换电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的一种充电桩功率模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为现有技术提供的一种直流电压输出切换电路的结构示意图。如图1所示，该直流电压输出切换电路包括两组电压输入端、电压输出端、第一存储电容C1、第二存储电容C2、第三存储电容C3、第一继电器开关S1、第二继电器开关S2和第三继电器开关S3。第一存储电容C1并联于第一组电压输入端的正极Vo1+和负极Vo1-之间，第二存储电容C2并联于第二组电压输入端的正极Vo2+和负极Vo2-之间，第三存储电容C3并联于电压输出端的正极Vo+和负极Vo-之间，第一继电器开关S1串联于第一组电压输入端的正极Vo1+和第二组电压输入端的正极Vo2+之间，第二继电器开关S2串联于第一组电压输入端的负极Vo1-和第二组电压输入端的负极Vo2-之间，第三继电器开关S3串联于第一组电压输入端的负极Vo1-和第二组电压输入端的正极Vo2+之间。在直流电压输出切换电路工作时，当需要输出低压进行充电时，可以控制第一继电器开关S1和第二继电器开关S2闭合，第三继电器开关S3断开，此时两组电压输入端并联，则电压输出端的输出电压等于每组电压输入端的输入电压，即Vo＝Vo1＝Vo2。其中，Vo为输出电压，Vo1为第一组电压输入端提供的第一输入电压，Vo2为第二组电压输入端提供的第二输入电压。当需要输出高压进行充电时，可以控制第一继电器开关S1和第二继电器开关S2断开，第三继电器开关S3闭合，此时两组电压输入端串联，则电压输出端的输出电压等于每组电压输入端的输入电压之和，即Vo＝Vo1+Vo2。

在充电过程中，当直流电压输出切换电路的输出电压需要跨越低压和高压进行充电时，需要切换第一继电器开关S1、第二继电器开关S2和第三继电器开关S3的状态。示例性地，当直流电压输出切换电路的输出电压由低压切换为高压时，则第一继电器开关S1和第二继电器开关S2由闭合切换为断开，第三继电器开关S3由断开切换为闭合。在切换过程中，第一继电器开关S1和第二继电器开关S2由闭合切换为断开，再立即闭合第三继电器开关S3时，由于第一存储电容C1、第二存储电容C2、第三存储电容C3上的电压不会突变，此时第三继电器开关S3承受的导通压降为每组电压输入端的输入电压之和Vo1+Vo2与每组电压输入端的输入电压Vo1或Vo2的差，由于第三继电器开关S3的导通电阻很小，从而使得流过第三继电器开关S3的电流很大，容易导致第三继电器开关S3损坏。或者，为了避免第三继电器开关S3的损坏，可以在第一继电器开关S1和第二继电器开关S2由闭合切换为断开后，先使第一存储电容C1、第二存储电容C2和第三存储电容C3放电，再闭合第三继电器开关S3，可以保证第三继电器开关S3的安全可靠闭合。然而第一存储电容C1、第二存储电容C2和第三存储电容C3的放电过程需要时间，在第三继电器开关S3闭合后需要对第一存储电容C1、第二存储电容C2和第三存储电容C3重新充电同样需要时间，导致开关切换过程的切换时间很长，严重时会导致车端电池管理系统报告故障，同时第一存储电容C1、第二存储电容C2和第三存储电容C3上的能量未流入待充电电池，造成了电能浪费，降低了充电过程的充电效率。当直流电压输出切换电路的输出电压由高压切换为低压时，则第三继电器开关S3由闭合切换为断开，第一继电器开关S1和第二继电器开关S2由断开切换为闭合。在切换过程中，同样存在上述问题。

针对上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种直流电压输出切换电路。图2为本实用新型实施例提供的一种直流电压输出切换电路的结构示意图。如图2所示，该直流电压输出切换电路用于切换充电桩功率模块的输出电压，包括至少两组直流电压输入端IN、至少两个输入存储单元110、直流电压输出端OUT、输出存储单元120、开关切换单元130和开关控制单元140；每个输入存储单元110并联于一直流电压输入端IN的两极之间，输出存储单元120并联于直流电压输出端OUT的两极之间，开关切换单元130与至少两组直流电压输入端IN连接，开关切换单元130用于切换至少两组直流电压输入端IN之间的连接状态，开关控制单元140串联于直流电压输入端IN和开关切换单元130之间，开关控制单元140用于控制直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通状态。

具体地，图2中示例性地示出了直流电压输出切换电路包括两组直流电压输入端IN，分别为第一直流电压输入端IN1和第二直流电压输入端IN2，每组直流电压输入端IN包括正极和负极。则对应设置两个输入存储单元110，每个输入存储单元110并联于一个直流电压输入端IN的正极和负极之间。每个输入存储单元110可以存储对应连接的直流电压输入端IN提供的输入电压。直流电压输出端OUT同样包括正极和负极，输出存储单元120并联于直流电压输出端OUT的正极和负极之间，可以存储直流电压输出端OUT提供的输出电压。开关切换单元130与直流电压输入端IN连接，可以切换直流电压输入端IN之间的连接状态为串联或并联，从而可以通过开关切换单元130控制直流电压输入端IN提供至直流电压输出端OUT的电压值。当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态为串联时，则直流电压输入端IN提供至直流电压输出端OUT的电压值等于每个直流电压输入端IN提供的电压之和，为高电压。示例性地，图2中示例性地示出的两组直流电压输入端IN提供的输入电压为Vin时，则直流电压输出端OUT的电压值Vout等于两个输入电压Vin之和，即Vout＝Vin+Vin。当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态为并联时，则直流电压输入端IN提供至直流电压输出端OUT的电压值等于每个直流电压输入端IN提供的电压，为低电压。示例性地，图2中示例性地示出的两组直流电压输入端IN提供的输入电压为Vin，则直流电压输出端OUT的电压值Vout等于输入电压Vin，即Vout＝Vin。在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，输入存储单元110和输出存储单元120上的电能不会突变，使得开关切换单元130承受的导通压降为高电压与低电压的差。开关控制单元140可以控制直流电压输入端IN和开关切换单元130之间的导通状态。示例性的，开关控制单元140可以控制直流电压输入端IN和开关切换单元130之间为导通状态，或者开关控制单元140可以控制直流电压输入端IN和开关切换单元130之间为断开状态。

开关切换单元130的导通电阻比较小，通过设置开关控制单元140串联于直流电压输入端IN和开关切换单元130之间，在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，可以先通过开关控制单元140控制直流电压输入端IN与开关切换单元130之间为断开状态，使得输入存储单元110上的电能保持不变，避免了在开关切换单元130的两侧形成导通压降，然后通过开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态，从而可以避免开关切换单元130带电进行切换，同时可以避免开关切换单元130在切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过开关切换单元130的大电流，降低了开关切换单元130的损坏概率。同时可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时输入存储单元110和输出存储单元120进行放电，减少了开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时的切换时间，避免了电能浪费，提高了直流电压输出切换电路的充电效率。

另外，在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态成功后，输入存储单元110的电压与输出存储单元120上的电压相等，开关控制单元140控制直流电压输入端IN与开关切换单元130之间为导通状态，使得直流电压输入端IN可以通过开关切换单元130为直流电压输出端OUT提供输出电压。

图3为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图。如图3所示，开关控制单元140包括至少两个开关控制子单元141；每个开关控制子单元141串联于每组直流电压输入端IN和开关切换单元130之间，每个开关控制子单元141用于控制每组直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通状态。

具体地，开关控制子单元141的数量可以与直流电压输入端IN的数量相同。图3中示例性的示出了直流电压输出切换电路包括两组直流电压输入端IN，则开关控制单元140包括两个开关控制子单元141，每个开关控制子单元141分别串联于一个直流电压输入端IN和开关切换单元130之间，使得每个开关控制子单元141可以分别控制直流电压输入端IN和开关切换单元130之间的导通状态。当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，每个开关控制子单元141可以同时控制对应的直流电压输入端IN和开关切换单元130之间为断开状态，此时输入存储单元110上的电能保持不变，与输出存储单元120上的电能保持一致，从而可以避免在开关切换单元130的两侧形成导通压降，进而可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过开关切换单元130的大电流，降低了开关切换单元130的损坏概率。同时可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时输入存储单元110和输出存储单元120进行放电，减少了开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时的切换时间，避免了电能浪费，提高了直流电压输出切换电路的充电效率。

在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态成功后，输入存储单元110的电压与输出存储单元120上的电压相等，直流电压输出端OUT的输出电压转换为第一阈值电压，此时开关控制子单元141控制对应的直流电压输入端IN与开关切换单元130之间为导通状态，使得直流电压输入端IN可以通过开关切换单元130为直流电压输出端OUT提供输出电压。其中，第一阈值电压为开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态后直流电压输出端OUT的电压值。示例性地，当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态由串联变为并联时，直流电压输出端OUT的电压值由高电压转换为低电压，此时第一阈值电压为低电压，则开关控制子单元141在直流电压输出端OUT的电压为低电压时控制对应的直流电压输入端IN与开关切换单元130之间为导通状态。当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态由并联变为串联时，直流电压输出端OUT的电压值由低电压转换为高电压，此时第一阈值电压为高电压，则开关控制子单元141在直流电压输出端OUT的电压为高电压时对应的直流电压输入端IN与开关切换单元130之间为导通状态。

需要说明的是，当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态为并联时，可以设置至少一个开关控制子单元141控制一个直流电压输入端IN和开关切换单元130之间为导通状态，使该直流电压输入端IN通过开关切换单元130为直流电压输出端OUT提供电压，此时直流电压输入端IN提供至直流电压输出端OUT的电压值为低电压，等于该直流电压输入端IN提供的电压。

在上述技术方案的基础上，直流电压输入端包括正极IN+和负极IN-，开关控制子单元141串联于正极IN+和开关切换单元130之间；或者，开关控制子单元串联于负极IN-和开关切换单元130之间。

具体的，开关控制子单元141用于控制直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通状态。当开关控制子单元141用于控制直流电压输入端IN与开关切换单元130之间为导通状态时，直流电压输入端IN与开关切换单元130之间可以构成导通回路。即开关控制子单元141只需设置于直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通回路上，用于控制直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通状态。

示例性的，如图3所示，开关控制子单元141可以串联于正极IN+和开关切换单元130之间。当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，开关控制子单元141可以控制正极IN+和开关切换单元130之间为断开状态，从而切断直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通回路，使得输入存储单元110上的电能保持不变，与输出存储单元120上的电能保持一致，从而可以避免在开关切换单元130的两侧形成导通压降，进而可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过开关切换单元130的大电流，降低了开关切换单元130的损坏概率。在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态成功后，输入存储单元110的电压与输出存储单元120上的电压相等，直流电压输出端OUT的输出电压转换为第一阈值电压，此时开关控制子单元141控制正极IN+和开关切换单元130之间为导通状态，从而导通直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通回路，直流电压输入端IN可以通过开关切换单元130为直流电压输出端OUT提供输出电压。

在其他实施例中，开关控制子单元141还可以串联于负极和开关切换单元之间。示例性的，图4为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图。如图4所示，开关控制子单元141可以串联于负极IN-和开关切换单元130之间。当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，开关控制子单元141可以控制负极IN-和开关切换单元130之间为断开状态，从而切断直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通回路，使得输入存储单元110上的电能保持不变，与输出存储单元120上的电能保持一致，从而可以避免在开关切换单元130的两侧形成导通压降，进而可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过开关切换单元130的大电流，降低了开关切换单元130的损坏概率。在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态成功后，输入存储单元110的电压与输出存储单元120上的电压相等，直流电压输出端OUT的输出电压转换为第一阈值电压，此时开关控制子单元141控制负极IN-和开关切换单元130之间为导通状态，从而导通直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通回路，直流电压输入端IN可以通过开关切换单元130为直流电压输出端OUT提供输出电压。

图5为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图。如图5所示，开关控制子单元141包括可控开关管T1；可控开关管T1串联于直流电压输入端IN和开关切换单元130之间。

具体的，可控开关管T1串联于直流电压输入端IN和开关切换单元130之间时，可控开关管T1的第一极和第二极分别与直流电压输入端IN和开关切换单元130连接。图5中示例性的示出了可控开关管T1串联于正极IN+和开关切换单元130之间。在其他实施例中，可控开关管T1还可以串联于负极IN-和开关切换单元130之间。如图5所示，可控开关管T1的控制极用于输入控制信号。当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，可控开关管T1的控制极输入的控制信号控制可控开关管T1的第一极和第二极断开，切断直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通回路，使得开关切换单元130可以在不带电的情况下切换直流电压输入端IN之间的连接状态。在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态成功后，可控开关管T1的控制极输入的控制信号控制可控开关管T1的第一极和第二极导通，导通直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通回路，直流电压输入端IN可以通过开关切换单元130为直流电压输出端OUT提供输出电压。

示例性地，图5中示例性地示出了直流电压输出切换电路包括两组直流电压输入端IN，分别为第一直流电压输入端IN1和第二直流电压输入端IN2，提供的输入电压Vin相等。当开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN为并联状态时，可控开关管T1的第一极和第二极导通，直流电压输入端IN的电压通过可控开关管T1和开关切换单元130提供至直流电压输出端OUT，此时直流电压输出端OUT的输出电压Vout等于输入电压Vin，即Vout＝Vin。当开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN由并联切换为串联时，先控制可控开关管T1的第一极和第二极断开，使得输入存储单元110存储的电压和输出存储单元120的电压保持不变，开关切换单元130在不带电的情况下切换直流电压输入端IN之间的连接状态。在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态成功后，直流电压输出端OUT的电压达到第一阈值电压时，输入存储单元110存储的电压等于输出存储单元120的电压，直流电压输出端OUT的输出电压转换为第一阈值电压，此时可以控制可控开关管T1的第一极和第二极导通，使得直流电压输入端IN提供的电压通过可控开关管T1和开关切换单元130传输至直流电压输出端OUT，完成了直流电压输入端IN的并联转换为串联的切换。

继续参考图5，可控开关管T1可以为三极管。三极管的发射极和集电极可以分别作为可控开关管T1的第一极和第二极，三极管的基极作为可控开关管T1的控制极。当三极管为N型三极管时，基极提供的控制信号为高电平时，三极管的发射极和集电极之间导通。当三极管为P型三极管时，基极提供的控制信号为低电平时，三极管的发射极和集电极之间导通。

需要说明的是，在其他实施例中，可控开关管T1还可以为其他可控电子开关。示例性的，可控开关管T1还可以为场效应晶体管，此时场效应晶体管的源极和漏极可以分别作为可控开关管T1的第一极和第二极，场效应晶体管的栅极作为可控开关管T1的控制极。当场效应晶体管为N型场效应晶体管时，栅极提供的控制信号为高电平时，场效应晶体管的源极和漏极之间导通。当场效应晶体管为P型场效应晶体管时，栅极提供的控制信号为低电平时，场效应晶体管的源极和漏极之间导通。

图6为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图。如图6所示，开关控制子单元141包括电子开关T2和继电器T3；电子开关T2和继电器T3并联连接之后串联于直流电压输入端IN和开关切换单元130之间。

具体地，开关控制子单元141同时包括电子开关T2和继电器T3时，在电子开关T2和继电器T3并联后，电子开关T2可以作为辅助开关，以实现继电器T3不带电进行切换，保证了继电器T3的寿命。如图6所示，当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，先控制电子开关T2和继电器T3断开，切断直流电压输入端IN与开关切换单元130之间的导通回路，使得开关切换单元130可以在不带电的情况下切换直流电压输入端IN之间的连接状态。在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态成功后，先控制电子开关T2导通，继电器T3断开，电子开关T2和继电器T3并联的两端电压通过电子开关T2平衡至相等，然后再控制电子开关T2断开，继电器T3导通，从而可以保证继电器T3由断开到导通的过程中不会出现大电流，保证了继电器T3的寿命。此时直流电压输入端IN与开关切换单元130之间具有导通回路，直流电压输入端IN可以通过开关切换单元130为直流电压输出端OUT提供输出电压。

示例性地，图6中示例性地示出了直流电压输出切换电路包括两组直流电压输入端IN，分别为第一直流电压输入端IN1和第二直流电压输入端IN2，提供的输入电压Vin相等。当开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN为并联状态时，电子开关T2断开，继电器T3导通，直流电压输入端IN的电压通过继电器T3和开关切换单元130提供至直流电压输出端OUT，此时直流电压输出端OUT的输出电压Vout等于输入电压Vin，即Vout＝Vin。当开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN由并联切换为串联时，先控制电子开关T2和继电器T3均断开，使得输入存储单元110存储的电压和输出存储单元120的电压保持不变，开关切换单元130在不带电的情况下切换直流电压输入端IN之间的连接状态。在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态成功后，直流电压输出端OUT的电压达到第一阈值电压时，此时第一阈值电压为高电压，即为Vout＝Vin+Vin。输入存储单元110存储的电压等于输出存储单元120的电压，直流电压输出端OUT的输出电压转换为第一阈值电压，此时可以先控制电子开关T2导通，继电器T3断开，电子开关T2和继电器T3并联的两端电压通过电子开关T2平衡至相等，然后再控制电子开关T2断开，继电器T3导通，从而可以保证继电器T3由断开到导通的过程中不会出现大电流，保证了继电器T3的寿命。直流电压输入端IN提供的电压通过继电器T3和开关切换单元130传输至直流电压输出端OUT，完成了直流电压输入端IN的并联转换为串联的切换。

当直流电压输入端IN的连接状态由串联转换为并联时，在开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN为串联状态时，电子开关T2断开，继电器T3导通，直流电压输入端IN的电压通过继电器T3和开关切换单元130提供至直流电压输出端OUT，此时直流电压输出端OUT的输出电压Vout等于输入电压Vin之和，即Vout＝Vin+Vin。在直流电压输入端IN的连接状态由串联转换为并联时，先控制电子开关T2和继电器T3均断开，使得输入存储单元110存储的电压和输出存储单元120的电压保持不变，开关切换单元130在不带电的情况下切换直流电压输入端IN之间的连接状态。在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态成功后，直流电压输出端OUT的电压达到第一阈值电压时，此时第一阈值电压为低电压，即为Vout＝Vin，输入存储单元110存储的电压等于输出存储单元120的电压，直流电压输出端OUT的输出电压转换为第一阈值电压，此时可以先控制电子开关T2导通，继电器T3断开，电子开关T2和继电器T3并联的两端电压通过电子开关T2平衡至相等，然后再控制电子开关T2断开，继电器T3导通，从而可以保证继电器T3由断开到导通的过程中不会出现大电流，保证了继电器T3的寿命。直流电压输入端IN提供的电压通过继电器T3和开关切换单元130传输至直流电压输出端OUT，完成了直流电压输入端IN的串联转换为并联的切换。

图7为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图。如图7所示，直流电压输出切换电路还包括控制单元150；控制单元150用于根据切换指令或者根据直流电压输出端OUT提供的输出电压以及直流电压输入端IN提供的至少两个输入电压形成开关控制信号ctrl1，开关控制子单元141用于根据开关控制信号ctrl1动作。

具体地，当开关切换单元130用于切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，控制单元150可以根据切换指令形成开关控制信号ctrl1，开关控制子单元141根据开关控制信号ctrl1断开。另外，控制单元150接收直流电压输出端OUT提供的输出电压以及直流电压输入端IN提供的输入电压。在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，控制单元150可以在输出电压等于第一阈值电压时形成开关控制信号ctrl1，开关控制子单元141根据开关控制信号ctrl1闭合。示例性地，直流电压输出切换电路包括两组直流电压输入端IN，分别为第一直流电压输入端IN1和第二直流电压输入端IN2，提供的输入电压Vin相等。当开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN由并联切换为串联时，直流电压输出端OUT的输出电压Vout需要达到的第一阈值电压为高电压，即为Vout＝Vin+Vin。控制单元150实时获取直流电压输出端OUT的输出电压Vout，并与两组直流电压输入端IN提供的两个输入电压Vin比较。当直流电压输出端OUT的输出电压Vout与两组直流电压输入端IN提供的两个输入电压Vin之和相等时，则形成开关控制信号ctrl1，开关控制子单元141根据开关控制信号ctrl1闭合。当开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN由串联切换为并联时，直流电压输出端OUT的输出电压Vout需要达到的第一阈值电压为低电压，即为Vout＝Vin。控制单元150实时获取直流电压输出端OUT的输出电压Vout，并与两组直流电压输入端IN提供的两个输入电压Vin比较。当直流电压输出端OUT的输出电压Vout与两组直流电压输入端IN提供的两个输入电压Vin相等时，则形成开关控制信号ctrl1，开关控制子单元141根据开关控制信号ctrl1闭合。

需要说明的是，图7仅是示例性地示出了开关控制子单元141包括可控开关管T1时可控开关管T1根据开关控制信号ctrl1动作。在其他实施例中，当开关控制子单元包括电子开关和继电器时，控制单元还用于根据电子开关两端的电压形成开关延时控制信号；开关控制信号包括第一开关控制信号和第二开关控制信号，第一开关控制信号根据切换指令形成，第二开关控制信号根据直流电压输出端提供的输出电压以及直流电压输入端提供的至少两个输入电压形成；继电器根据第一开关控制信号断开，电子开关根据第二开关控制信号导通，电子开关和继电器根据开关延时控制信号动作。

示例性的，图8为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图。如图8所示，开关控制子单元141包括电子开关T2和继电器T3；电子开关T2和继电器T3并联连接之后串联于直流电压输入端IN和开关切换单元130之间。控制单元150还用于根据电子开关T2两端的电压(图8中未示出)形成开关延时控制信号delay1。示例性的，当电子开关T2导通时，电子开关T2两端的电压相等，此时控制单元150可以在电子开关T2两端的电压相等时形成开关延时控制信号delay1。当开关切换单元130用于切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，控制单元150可以根据切换指令形成第一开关控制信号ctrl01，电子开关T2保持断开状态，继电器T3根据第一开关控制信号ctrl01断开，然后开关切换单元130根据切换指令切换直流电压输入端IN之间的连接状态。另外，控制单元150接收直流电压输出端OUT提供的输出电压以及直流电压输入端IN提供的输入电压。在开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态成功时，控制单元150可以在输出电压等于第一阈值电压时形成第二开关控制信号ctrl02，电子开关T2根据第二开关控制信号ctrl02导通，继电器T3保持断开状态，电子开关T2和继电器T3并联的两端电压通过电子开关T2平衡至相等，控制单元150实时获取电子开关T2两端的电压，并在电子开关T2两端的电压相等时形成开关延时控制信号delay1，电子开关T2根据开关延时控制信号delay1断开，继电器T3根据开关延时控制信号delay1导通，从而可以保证继电器T3由断开到导通的过程中不会出现大电流，保证了继电器T3的寿命。直流电压输入端IN提供的电压通过继电器T3和开关切换单元130传输至直流电压输出端OUT，完成了直流电压输入端IN之间连接状态的切换。

图9为本实用新型实施例提供的另一种直流电压输出切换电路的结构示意图。如图9所示，开关切换单元130包括第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3；第一开关K1串联于第i组直流电压输入端IN的正极和第i+1组直流电压输入端IN的正极之间，第二开关K2串联于第i组直流电压输入端IN的负极和第i+1组直流电压输入端IN的负极之间，第三开关K3串联于第i组直流电压输入端IN的负极和第i+1组直流电压输入端IN的正极之间；其中，i为大于或等于1且小于j的整数，j为直流电压输入端IN的组数。

具体地，图9中示例性地示出了直流电压输出切换电路包括两组直流电压输入端IN，分别为第一直流电压输入端IN1和第二直流电压输入端IN2，第一开关K1串联于第一直流电压输入端IN1的正极和第二直流电压输入端IN2的正极直接，第二开关K2串联于第一直流电压输入端IN1的负极和第二直流电压输入端IN2的负极之间，第三开关K3串联于第一直流电压输入端IN1的负极和第二直流电压输入端IN2的正极之间。当开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN并联时，第一开关K1和第二开关K2闭合，第三开关K3断开。当开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN由并联切换为串联时，则第一开关K1和第二开关K2由闭合切换为断开，第三开关K3由断开切换为闭合。在第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3切换之前，开关控制子单元141控制直流电压输入端IN和开关切换单元130之间为断开状态，此时输入存储单元110上的电能保持不变，与输出存储单元120上的电能保持一致，从而可以避免在开关切换单元130的两侧形成导通压降，进而可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过开关切换单元130的大电流，降低了开关切换单元130的损坏概率。同时可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时输入存储单元110和输出存储单元120进行放电，减少了开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时的切换时间，避免了电能浪费，提高了直流电压输出切换电路的充电效率。

当开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN串联时，第一开关K1和第二开关K2断开，第三开关K3闭合。当开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN由串联切换为并联时，则第一开关K1和第二开关K2由断开切换为闭合，第三开关K3由闭合切换为断开。在第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3切换之前，开关控制子单元141控制直流电压输入端IN和开关切换单元130之间为断开状态，避免了在开关切换单元130的两侧形成导通压降，进而可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过开关切换单元130的大电流，降低了开关切换单元130的损坏概率。

继续参考图9，控制单元150还用于根据切换指令形成第一控制信号ctrl11、第二控制信号ctrl12和第三控制信号ctrl13，第一开关K1用于根据第一控制信号ctrl11动作，第二开关K2用于根据第二控制信号ctrl12动作，第三开关K3用于根据第三控制信号ctrl13动作；在同一周期内，第三控制信号ctrl13相对于开关控制信号ctrl1具有延时，或者，第一控制信号ctrl11和第二控制信号ctrl12相对于开关控制信号ctrl1具有延时。

具体地，在本实施例中，以开关控制子单元141包括可控开关管T1为例进行说明。在控制单元150获取切换指令之前，开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN并联时，可控开关管T1、第一开关K1和第二开关K2闭合，第三开关K3断开。在控制单元150获取切换指令时，此时切换指令为直流电压输入端IN之间的连接状态由并联切换为串联，控制单元150根据切换指令形成开关控制信号ctrl1、第一控制信号ctrl11、第二控制信号ctrl12和第三控制信号ctrl13。第三控制信号ctrl13相对于开关控制信号ctrl1具有延时，可控开关管T1先根据开关控制信号ctrl1断开，第一开关K1根据第一控制信号ctrl11断开，第二开关K2根据第二控制信号ctrl12断开，然后再第三开关K3根据第三控制信号ctrl13闭合，保证了第三开关K3可以在不带电的情况下切换直流电压输入端IN之间的连接状态，从而可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过第三开关K3的大电流，降低了第三开关K3的损坏概率。在切换结束后，控制单元150在输出电压等于第一阈值电压时形成开关控制信号ctrl1，可控开关管T1根据开关控制信号ctrl1闭合。此时可控开关管T1和第三开关K3闭合，第一开关K1和第二开关K2断开，实现了直流电压输入端IN之间的连接状态由并联切换为串联。

控制单元150再次获取切换指令时，此时切换指令为直流电压输入端IN之间的连接状态由串联切换为并联，控制单元150根据切换指令形成开关控制信号ctrl1、第一控制信号ctrl11、第二控制信号ctrl12和第三控制信号ctrl13。第一控制信号ctrl11和第二控制信号ctrl12相对于开关控制信号ctrl1具有延时，可控开关管T1先根据开关控制信号ctrl1断开，第三开关K3根据第三控制信号ctrl13断开，然后第一开关K1根据第一控制信号ctrl11闭合，以及第二开关K2根据第二控制信号ctrl12闭合，保证了第一开关K1和第二开关K2可以在不带电的情况下切换直流电压输入端IN之间的连接状态，从而可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过第一开关K1和第二开关K2的大电流，降低了第一开关K1和第二开关K2的损坏概率。在切换结束后，控制单元150在输出电压等于第一阈值电压时形成开关控制信号ctrl1，可控开关管T1根据开关控制信号ctrl1闭合。此时可控开关管T1、第一开关K1和第二开关K2闭合，第三开关K3断开，实现了直流电压输入端IN之间的连接状态由串联切换为并联。

示例性地，以控制信号为高电平时，开关闭合，控制信号为低电平时，开关断开为例进行说明。在控制单元150获取切换指令之前，开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN并联时，开关控制信号ctrl1、第一控制信号ctrl11和第二控制信号ctrl12为高电平，可控开关管T1、第一开关K1和第二开关K2闭合，第三控制信号ctrl13为低电平，第三开关K3断开。在控制单元150获取切换指令时，此时切换指令为直流电压输入端IN之间的连接状态由并联切换为串联，控制单元150提供的开关控制信号ctrl1、第一控制信号ctrl11和第二控制信号ctrl12为低电平，可控开关管T1、第一开关K1和第二开关K2断开，且开关控制信号ctrl1优先第三控制信号ctrl13跳变，使得第三开关K3在可控开关管T1断开后闭合，保证了第三开关K5可以在不带电的情况下切换直流电压输入端IN之间的连接状态，从而可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过第三开关K3的大电流，降低了第三开关K3的损坏概率。在切换结束后，控制单元150在输出电压等于第一阈值电压时输出的开关控制信号ctrl1为高电平，可控开关管T1闭合，此时可控开关管T1和第三开关K3闭合，第一开关K1和第二开关K2断开，实现了直流电压输入端IN之间的连接状态由并联切换为串联。

或者，在控制单元150获取切换指令之前，开关切换单元130控制两个直流电压输入端IN串联时，开关控制信号ctrl1和第三控制信号ctrl13为高电平，可控开关管T1和第三开关K3闭合，第一控制信号ctrl11和第二控制信号ctrl12为低电平，第一开关K1和第二开关K2断开。在控制单元150获取切换指令时，此时切换指令为直流电压输入端IN之间的连接状态由串联切换为并联，控制单元150提供的开关控制信号ctrl1和第三控制信号ctrl13为低电平，可控开关管T1和第三开关K3断开，且开关控制信号ctrl1优先第一控制信号ctrl11和第二控制信号ctrl12跳变，使得第一开关K1和第二开关K2在可控开关管T1断开后闭合，保证了第一开关K1和第二开关K2可以在不带电的情况下切换直流电压输入端IN之间的连接状态，从而可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过第一开关K1和第二开关K2的大电流，降低了第一开关K1和第二开关K2的损坏概率。在切换结束后，控制单元150在输出电压等于第一阈值电压时输出的开关控制信号ctrl1为高电平，可控开关管T1闭合，此时可控开关管T1、第一开关K1和第二开关K2闭合，第三开关K3断开，实现了直流电压输入端IN之间的连接状态由串联切换为并联。

继续参考图9，输入存储单元110包括输入电容Cin，输出存储单元120包括输出电容Cout；每个输入电容Cin并联于一直流电压输入端IN的正极IN+和负极IN-之间，输出电容Cout并联于直流电压输出端OUT的正极和负极之间。

具体地，每个输入电容Cin可以用于存储对应的直流电压输入端IN两端的电压，输出电容Cout可以用于存储直流电压输出端OUT两端的电压。当开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时，开关控制单元140先控制直流电压输入端IN与开关切换单元130之间为断开状态，使得输入存储单元110上的电能保持不变，从而可以避免在开关切换单元130的两侧形成导通压降。然后在通过开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态，进而可以避免开关切换单元130带电进行切换，同时可以避免开关切换单元130在切换直流电压输入端IN之间的连接状态时产生流过开关切换单元130的大电流，降低了开关切换单元130的损坏概率。同时可以避免开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时输入电容Cin和输出电容Cout进行放电，减少了开关切换单元130切换直流电压输入端IN之间的连接状态时的切换时间，避免了电能浪费，提高了直流电压输出切换电路的充电效率。

本实用新型实施例还提供一种充电桩功率模块。图10为本实用新型实施例提供的一种充电桩功率模块的结构示意图。如图10所示，该充电桩功率模块包括本实用新型任意实施例提供的直流电压输出切换电路10。

具体地，充电桩功率模块还包括整流电路20和两路直流-直流转换电路30，整流电路20与两路直流-直流转换电路30连接，两路直流-直流转换电路30的输出端分别与直流电压输出切换电路10的一组直流电压输入端连接，整流电路20具有三个输出端，分别为第一输出端BUS_1、第二输出端BUS_2和第三输出端BUS_3，第一输出端BUS_1和第二输出端BUS_2与一路直流-直流转换电路30连接，第二输出端BUS_2和第三输出端BUS_3与另一路直流-直流转换电路30连接，整流电路20将充电桩接入的交流电转换为直流电。示例性地，直流电路20可以为有功率印刷校正功能的整流电路。整流电路20输出的直流电通过两路直流-直流转换电路30进行电压转换，使直流-直流转换电路30输出的直流电满足待充电电池的电压要求。例如，直流-直流转换电路30可以为移相全桥电路或者为谐振转换电路。其中，两路直流-直流转换电路30的参数可以相同，以使两路直流-直流转换电路30输出的电压相同。直流电压输出切换电路10的直流电压输出端与待充电电池连接，用于为待充电电池充电。

由于充电桩功率模块包括本实用新型任意实施例提供的直流电压输出切换电路10，因此具有本实用新型任意实施例提供的直流电压输出切换电路10的有益效果，此处不再赘述。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种直流电压输出切换电路，用于切换充电桩功率模块的输出电压，其特征在于，包括至少两组直流电压输入端、至少两个输入存储单元、直流电压输出端、输出存储单元、开关切换单元和开关控制单元；

每个所述输入存储单元并联于一所述直流电压输入端的两极之间，所述输出存储单元并联于所述直流电压输出端的两极之间，所述开关切换单元与至少两组所述直流电压输入端连接，所述开关切换单元用于切换至少两组所述直流电压输入端之间的连接状态，所述开关控制单元串联于所述直流电压输入端和所述开关切换单元之间，所述开关控制单元用于控制所述直流电压输入端与所述开关切换单元之间的导通状态。

2.根据权利要求1所述的直流电压输出切换电路，其特征在于，所述开关控制单元包括至少两个开关控制子单元；每个所述开关控制子单元串联于每组所述直流电压输入端和所述开关切换单元之间，每个所述开关控制子单元用于控制每组所述直流电压输入端与所述开关切换单元之间的导通状态。

3.根据权利要求2所述的直流电压输出切换电路，其特征在于，所述直流电压输入端包括正极和负极，所述开关控制子单元串联于所述正极和所述开关切换单元之间；或者，所述开关控制子单元串联于所述负极和所述开关切换单元之间。

4.根据权利要求2或3所述的直流电压输出切换电路，其特征在于，所述开关控制子单元包括可控开关管；

所述可控开关管串联于所述直流电压输入端和所述开关切换单元之间。

5.根据权利要求4所述的直流电压输出切换电路，其特征在于，所述可控开关管为三极管。

6.根据权利要求2所述的直流电压输出切换电路，其特征在于，所述开关控制子单元包括电子开关和继电器；

所述电子开关和所述继电器并联连接之后串联于所述直流电压输入端和所述开关切换单元之间。

7.根据权利要求2所述的直流电压输出切换电路，其特征在于，还包括控制单元；

所述控制单元用于根据切换指令或者根据所述直流电压输出端提供的输出电压以及所述直流电压输入端提供的至少两个输入电压形成开关控制信号，所述开关控制子单元用于根据所述开关控制信号动作。

8.根据权利要求7所述的直流电压输出切换电路，其特征在于，所述开关控制子单元包括电子开关和继电器，所述电子开关和所述继电器并联连接之后串联于所述直流电压输入端和所述开关切换单元之间；所述控制单元还用于根据所述电子开关两端的电压形成开关延时控制信号；所述开关控制信号包括第一开关控制信号和第二开关控制信号，所述第一开关控制信号根据所述切换指令形成，所述第二开关控制信号根据所述直流电压输出端提供的输出电压以及所述直流电压输入端提供的至少两个输入电压形成；

所述继电器根据所述第一开关控制信号断开，所述电子开关根据所述第二开关控制信号导通，所述电子开关和所述继电器根据所述开关延时控制信号动作。

9.根据权利要求7所述的直流电压输出切换电路，其特征在于，所述开关切换单元包括第一开关、第二开关和第三开关；

所述第一开关串联于第i组所述直流电压输入端的正极和第i+1组所述直流电压输入端的正极之间，所述第二开关串联于第i组所述直流电压输入端的负极和第i+1组所述直流电压输入端的负极之间，所述第三开关串联于第i组所述直流电压输入端的负极和第i+1组所述直流电压输入端的正极之间；其中，i为大于或等于1且小于j的整数，j为所述直流电压输入端的组数。

10.根据权利要求9所述的直流电压输出切换电路，其特征在于，所述控制单元还用于根据切换指令形成第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，所述第一开关用于根据所述第一控制信号动作，所述第二开关用于根据所述第二控制信号动作，所述第三开关用于根据所述第三控制信号动作；在同一周期内，所述第三控制信号相对于所述开关控制信号具有延时，或者，所述第一控制信号和所述第二控制信号相对于所述开关控制信号具有延时。

11.根据权利要求1所述的直流电压输出切换电路，其特征在于，所述输入存储单元包括输入电容，所述输出存储单元包括输出电容；

每个所述输入电容并联于一所述直流电压输入端的正极和负极之间，所述输出电容并联于所述直流电压输出端的正极和负极之间。

12.一种充电桩功率模块，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的直流电压输出切换电路。

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