汇流排接触器矩阵模块

本公开涉及电动车辆充电设备。本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息并且可不构成现有技术。

电动车辆充电柜包括高压导体、绝缘体和切换单元，该切换单元可以被分段在一起作为固定到充电柜壳体的一些部件的单独电气部件。因为充电柜的部件在一定程度上单独布置并且连同导体段一起连接，所以可能难以修复和诊断。

发明内容

各种公开的实施方案包括电力电子模块以及用于电池充电器的例示性切换模块。

在例示性实施方案中，用于充电器的切换模块包括：支撑构件；联接到支撑构件的第一汇流排，该第一汇流排被配置为传导电流；和联接到支撑构件的第二汇流排，该第二汇流排被配置为传导电流。切换模块还包括联接到第一汇流排并且被配置为移动第一接触器的第一开关。切换模块还包括联接到第二汇流排并且被配置为移动第二接触器的第二开关。切换模块还包括联接到第一汇流排并且被配置为移动第三接触器的第三开关。此外，切换模块包括联接到第二汇流排并且被配置为移动第四接触器的第四开关，该第三开关和该第四开关被配置为使第一汇流排和第二汇流排与至少第二功率分配器电连接和断开连接。

在另一例示性实施方案中，电池充电器包括壳体和来自电源的电功率输入端，该电功率输入端由壳体支撑。电池充电器也包括支撑在壳体内的电力电子模块(PEM)。进一步地，电池充电器包括切换模块，该切换模块包括：支撑构件；至少两个汇流排，该至少两个汇流排联接到支撑构件；和电联接到汇流排的至少四个开关。两个汇流排可以被配置为承载电流，并且开关可以被配置为与至少一个功率分配器电连接和断开连接。

在另一例示性实施方案中，电力电子模块包括AC功率输入端和整流器电路，该整流器电路电联接到AC功率输入端并且电联接到DC功率输出端。切换模块可联接到电力电子模块，该切换模块具有支撑构件、联接到支撑构件的至少两个汇流排以及电联接到汇流排的至少四个开关，该两个汇流排被配置为通过开关传导来自DC功率输出端的电流，该开关被配置为与至少一个功率分配器连接和断开连接。

上述发明内容仅为例示性的，并非旨在以任何方式进行限制。除了上述例示性方面、实施方案和特征之外，通过参照附图和以下具体实施方式，另外的方面、实施方案和特征将变得显而易见。

附图说明

例示性实施方案在附图的参考图中示出。本文所公开的实施方案和附图旨在被认为是例示性的而非限制性的。

图1是包括各种车载系统和充电站的例示性车辆的部分示意图形式的框图。

图2是例示性功率柜的框图。

图3是例示性汇流排接触器矩阵模块的局部剖视图的侧平面视图。

图4是另一例示性汇流排接触器矩阵模块的局部剖视图的侧平面视图。

各种图式中的相同的参考符号大体上指示相同的元件。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参照了附图，该附图形成具体实施方式的一部分。在附图中，除非上下文另外指出，否则类似的符号通常标识类似的部件。具体实施方式、附图和权利要求书中所述的例示性实施方案并非意在进行限制。在不脱离此处所呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方案，并且可以做出其他改变。

通过概述的方式，各种公开的实施方案包括电力电子模块以及用于电池充电器的例示性切换模块。如下文将描述的，在各种实施方案中，如本文所述的汇流排接触器矩阵模块可以使功率柜能够向分配器的任何组合提供功率，也称为功率共享。

虽然接触器(也称为继电器)可以通过电线或汇流排连接以制成矩阵，但是此类继电器通常安装到墙壁或面板，并且可能必须去除其他部件以获得接触器。然而，在各种实施方案中，接触器安装到板，并且汇流排连接正接触器和负接触器。隔离器可以对准汇流排和对准销以形成模块。然后将模块安装到电力电子模块(PEM)的背面。在下文中，汇流排接触器矩阵模块通常可以称为“切换模块”。

现在参考图1，在各种实施方案中，系统100包括电动车辆110和充电站115，该电动车辆诸如但不限于卡车、SUV、小型货车、轿车或任何其他电气化车辆。电动车辆110可以包括车辆底盘120和电动马达驱动系统140。电动车辆110不限于一个或多个驱动系统，该一个或多个驱动系统包括电驱动马达，而是可在不脱离本公开的范围的情况下在电动车辆110上使用任何数量和布置的电车辆马达。车轮150和155支撑承载电池组160的车辆底盘120。在各种实施方案中，电动车辆110也包括充电端口170，该充电端口接受多种充电连接器中的至少一者，诸如但不限于J1172 1型连接器、J1772 2型连接器、特斯拉连接器、联合充电系统(CCS)连接器和CHAdeMo连接器等。

在各种实施方案中，充电站115包括充电柜180，该充电柜具有联接到其并且被配置为从其接收充电功率的三个分配器182、184和186。尽管三个分配器被示出为连接到充电柜180，但是应当理解，在各种实施方案中，可以将任何数量的分配器连接到充电柜180。应当理解，在各种实施方案中，汇流排接触器矩阵模块的使用允许在各种分配器之间切换或向分配器的任何组合提供服务。

现在参考图2，在各种实施方案中，描绘了功率柜200。功率柜200包括壳体210和来自诸如AC电源225之类的电源的电功率输入端220。电功率输入端220延伸到壳体210中并且因此由壳体支撑。在各种实施方案中，电力电子模块(PEM)230支撑在壳体210内。在各种实施方案中，功率柜诸如功率柜210可以容纳多于一个PEM。在所示的示例中，在壳体210内描绘第二PEM 232。PEM 230和PEM 232中的每一者具有功率倒置的功能，将输入的AC功率转换成DC功率。在各种实施方案中，切换模块240联接到PEM 230。类似地，PEM 232联接到切换模块242。在各种实施方案中，如图所示，切换模块240和242中的每一者包括三个功率输出端，该三个功率输出端联接到功率柜200中的分配器连接部。例如，切换模块240描绘为具有功率输出端243、244和245，并且PEM 242类似地描绘为具有功率输出端246、247和248。在各种实施方案中，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用任何数量的输出端。

在操作中，在各种实施方案中，PEM 240将来自AC电源225的输入的AC功率转换为DC功率。例如，当车辆连接到联接到功率输出端243的分配器以进行充电时，可以激活功率输出端243(即，243的功率输出端通过切换模块240从PEM接收DC功率)并且发生车辆的充电。例如，如果车辆连接到联接到功率输出端243的分配器，并且另一车辆连接到联接到功率输出端245的车辆，则切换模块240可以同时或一个接一个地激活功率输出端243和245。

另外参考图3，在各种实施方案中，例示性切换模块300包括支撑构件310，该支撑构件可以由电绝缘材料形成，诸如许多众所周知的塑料等中的任何一种或多种。第一汇流排320经由板321联接到支撑构件310。第二汇流排330还经由板321联接到支撑构件310。第一汇流排320可以通过第一电连接部322电连接到PEM输出端。电连接部322可以是正(+)输入端或负(-)输入端子。第二汇流排330可以通过第二电连接部332电连接到PEM输出端。电连接部332可以是负(-)输入端或正(+)输入端子，无论哪一个都是与电连接部322相反的极性。在一些实施方案中，可以通过保险丝或熔线制造从电连接部322到汇流排330的电连接部。

在各种实施方案中，可以存在三对开关324/334、326/336和328/338。在操作中，如果一对开关被激活，则输出端(例如243、244或245(参见图2))中的一者到分配器(例如，182、184或186(参见图1))中的一者被激活。例如，当开关324被激活(即，响应于控制信号切换为打开时)，使接触器325延伸(如在通过机电致动器等朝向读取器从纸张方向上示出的)。同样，当与开关324配对的开关334被激活时，使接触器335在与接触器325相同的方向上延伸。应当理解，接触器325/335在延伸时可以形成与如图1和图2所示的功率柜200的分配器输出端(例如，分配器输出端243-248中的一者)的电连接部。例如，接触器325可以是正(+)接触器，并且接触器335可以是负(-)接触器。类似地，开关对326/336分别在激活时使接触器327(+)/337(-)和开关对328/338延伸，在激活时使接触器329(+)/339(-)延伸。每个接触器对325/335、327/337和329/339经由相应连接器电连接到功率柜200的不同分配器。应当指出的是，尽管接触器325、327和339已被指定为正(+)接触器，并且335、337和339已被指定为负(-)接触器，但在不脱离本公开的范围的情况下，只要每对接触器是(+)和(-)对，就可以颠倒(+)接触器和(-)接触器的布置。

在各种实施方案中，线束340和342包括联接到开关324/334、326/336和328/338的控制线。通过线束340和342的电线提供的信号控制开关324/334、326/336和328/338的激活，并且进而控制分配器例如182、184或186的选择性输出。线束340和342示出为具有特定类型的连接器，但是应当理解，可以使用多种连接器中的任何连接器。

应当理解，在各种实施方案中，切换模块300适当地是模块化的，也就是说，切换单元全部包装为单个模块，从而需要在功率柜内的较少布线。应当理解，在各种实施方案中，因为到各种分配器的导电路径使用共享汇流排，所以模块化汇流排结构的使用可以有助于减少布线，其中切换单元包括联接到多于一个接触器对的正(+)汇流排和负(-)汇流排并且使用于在接触器对之间切换的多个开关被组装成类似于模块300的可更换模块。模块化性质还可以允许比非模块化实施方式容易的组装、维护和修复。例如，在修复情况下，开关可能故障，这可能难以诊断。在各种实施方案中，代替通过长故障排除过程，切换模块300可以在现场被换出。在此类情况下，可以在稍后的时间诊断较旧的模块，并且可能进行翻新。模块300也包括第一定位器特征部360和第二定位器特征部365。定位器特征部可以是但不限于突出的锥形柱，其被配置为与功率柜200上的母接收器接合。这使得接触器能够与功率柜200上的接触器正确对准。

另外参考图4，在各种实施方案中，例示性切换模块400在功能上等同于具有略微不同结构的切换模块300。在此类实施方案中，切换模块400包括经由背板421联接到两个汇流排420和430的电绝缘支撑构件410。输入端422通过保险丝423电联接到汇流排420。输入端432电联接到汇流排430。成对的开关424/434、426/436和428/438与接触器425/435、427/437和429/439的激活相对应。模块440包括用于从PEM 230接收线束销连接器以用于携带切换信号的母销连接器。为了有助于将模块400组装到功率柜200上，公定位器特征部460和465与功率柜200中的母定位器接合。定位器特征部的这种接合帮助使得接触器425/435、427/437和429/439能够与功率柜中的其相应接触器对准，每个接触器与相应分配器相对应。

虽然已经示出和描述了例示性切换模块300和400，但是应当理解，利用这些设计特征和功能中的一些的其他配置处于本公开的范围内。因此，应当理解，例示性切换模块300和400作为非限制性示例提供，仅通过说明的方式给出并且不应被视为限制性的。

在一些情况下，一个或多个部件在本文中可被称为“被配置为”、“由...配置”、“可被配置为”、“可操作/操作为”、“适于/可适于”、“能够”、“可适形/适形于”等。本领域的技术人员将认识到，除非上下文另有要求，否则此类术语(例如“被配置为”)通常涵盖有源状态部件和/或无源状态部件和/或待机状态部件。

虽然已经示出和描述了本文所述的本主题的特定方面，但是对于本领域的技术人员将显而易见的是，基于本文的教导，在不脱离本文所述主题以及其更广泛的方面的情况下，可作出改变和修改，因此所附权利要求将所有此类改变和修改涵盖在其范围内、如在本文所述主题的真实精神和范围内。本领域的技术人员应当理解，一般来讲，本文所用的术语、尤其是在所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中所用的术语通常旨在表示“开放式”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包含但不限于”等)。本领域的技术人员应当进一步理解，如果类意图是特定数量的引入的权利要求叙述，则此类意图将在权利要求中明确叙述，并且在不存在此类叙述的情况下，不存在此类意图。例如，为了有助于理解，以下所附权利要求可包含使用引导短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求叙述。然而，此类短语的使用不应理解为暗示通过不定冠词“一个”或“一种”引入权利要求叙述将包含此类引入的权利要求叙述的任何特定权利要求限制为仅包含一个此类叙述的权利要求，即使当同一权利要求包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词诸如“一个”或“一种”(例如，“一个”和/或“一种”通常应被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)时；这同样适用于使用用于引入权利要求叙述的定冠词。此外，即使明确叙述特定数量的引入的权利要求叙述，本领域的技术人员也将认识到，这种叙述通常应解释为意指至少所叙述的数量(例如，仅叙述“两个叙述”而不做其他修饰，通常意指至少两个叙述、或者两个或更多个叙述)。此外，在使用类似于“A、B和C中的至少一者”的惯例的那些情况下，一般而言，此类构造旨在意味着本领域技术人员将理解惯例(例如，“具有A、B和C中的至少一者的系统”将包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、一起具有A和B、一起具有A和C、一起具有B和C、和/或一起具有A、B和C等的系统)。

本领域的技术人员将进一步理解，除非上下文另有规定，否则通常呈现两个或更多个另选术语(无论在说明书、权利要求书还是附图中)的析取词和/或短语应被理解为设想包括术语中的一个、术语中的任一个或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将通常被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

上述具体实施方式已经通过使用框图、流程图和/或示例阐述了设备和/或过程的各种实施方案。在此类框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域的技术人员将理解，可通过宽范围的硬件单独地和/或共同地实现此类框图、流程图或示例内的每个功能和/或操作。

相对于所附权利要求，本领域的技术人员将理解，其中所列举的操作通常可按任何次序执行。另外，尽管各种操作流程按序列呈现，但应当理解，各种操作可按除所示次序之外的其他次序执行或者可同时执行。除非上下文另有规定，否则此类替代排序的示例可包括重叠、交错、中断、重新排序、递增、预备、补充、同时、反向或其他变体排序。此外，除非上下文另有规定，否则术语如“响应于”、“与...相关”或其他过去时形容词通常并非旨在排除此类变体。

虽然已经根据例示性实施方案描述了本发明所公开的主题，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离权利要求书中所阐述的要求保护的主题的范围的情况下，可对该主题进行各种修改。