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車(chē)載充電機(jī)為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池組提供了從基礎(chǔ)設(shè)施電網(wǎng)充電的關(guān)鍵功能。
當(dāng)將電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)合適的充電線連接到支持2級(jí)電動(dòng)汽車(chē)供電設(shè)備時(shí)，OBC就會(huì)處理充電。
車(chē)主還可使用特殊的電纜和適配器連接到墻插進(jìn)行1級(jí)充電而將其作為應(yīng)急電源。
但這樣提供的功率有限，因此所需的充電時(shí)間更長(zhǎng)。
OBC用于將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，但如果輸入的是直流電，就不需要這種轉(zhuǎn)換。
當(dāng)將直流快速充電樁連接到車(chē)輛時(shí)，就會(huì)繞過(guò)OBC直接連接到動(dòng)力電池。 ? OBC在純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)中都有所使用。 這三種汽車(chē)統(tǒng)稱(chēng)為新能源汽車(chē)，但對(duì)系統(tǒng)級(jí)充電功能的要求各不相同。 OBC接受交流電輸入并將其轉(zhuǎn)換為直流電輸出的核心功能，為動(dòng)力電池組充電提供了適當(dāng)?shù)碾妷汉?a href="http://srfitnesspt.com/tags/電流/" target="_blank">電流。 一般而言，這種功能由于只提供從電網(wǎng)到汽車(chē)的輸電，因此是單向的。 OBC單元會(huì)根據(jù)整個(gè)電池的健康狀況和電荷狀態(tài)，改變電壓和電流。
OBC的設(shè)計(jì)約束包括交流輸入、輸出功率、電池組電壓、冷卻方法、空間約束以及設(shè)計(jì)是單向供電還是雙向供電。
在許多情況下，這類(lèi)模塊在功能安全上必須支持汽車(chē)安全完整性等級(jí)ASIL的B級(jí)或C級(jí)。
01
考慮到OBC的整體硬件功能模塊，設(shè)計(jì)人員應(yīng)解決以下問(wèn)題。
對(duì)交流電源輸入進(jìn)行交流整流和功率因數(shù)校正PFC
初級(jí)側(cè)DC/DC
次級(jí)側(cè)整流（無(wú)源或有源）
如果是雙向的，還要進(jìn)行次級(jí)側(cè)DC/DC控制
電壓與電流和溫度診斷
用于通信和診斷的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)
與電動(dòng)汽車(chē)供電設(shè)備的通信
交流電源、12V電池和高壓電池之間的隔離
交流整流和PFC有助于最大程度降低無(wú)功功率，同時(shí)最大程度提高實(shí)際輸電，并在AC/DC轉(zhuǎn)換模式下運(yùn)行。
在OBC大功率系統(tǒng)中如果沒(méi)有PFC，輸電效率就不高，熱負(fù)載就會(huì)增加。
OBC的功率因數(shù)規(guī)格在整個(gè)工作范圍內(nèi)通常能達(dá)到PF≥0.9，而在典型工作范圍內(nèi)則能達(dá)到PF≥0.98。
迪龍新能源2KW-40KW功率范圍的OBC產(chǎn)品功率因數(shù)規(guī)格都達(dá)到了PF≥0.99。
高PF值能最大程度增加充電能力，同時(shí)也能綠色電網(wǎng)電流和減少實(shí)際功率需求。
02
OBC中的PFC控制器用于執(zhí)行以下功能。
使輸入電流與輸入電壓保持一致
減少?gòu)慕涣麟娫次盏姆逯惦娏?/p>
盡可能減少線路/電網(wǎng)電流總諧波失真
確保輸入電流盡可能接近正弦波形
雖然在一般應(yīng)用中可以使用無(wú)源PFC，但由于OBC需要滿足更高的功率水平、散熱要求和功率因數(shù)等目標(biāo)。
因此這類(lèi)系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)需要使用有源PFC。
03
OBC常見(jiàn)的有源PFC方案包括。
傳統(tǒng)升壓
傳統(tǒng)升壓（2通道交錯(cuò)式）
無(wú)橋升壓
圖騰柱
維也納整流器
3臂或4臂電橋（3相圖騰柱）
?
隨著OBC輸出功率的增加，推薦使用可減少電源路徑中二極管數(shù)量的PFC拓?fù)?，或使用幾乎沒(méi)有反向恢復(fù)特性的SiC肖特基二極管。
設(shè)計(jì)人員還可轉(zhuǎn)用SiC MOSFET，這樣就可以使PFC級(jí)在更高的頻率下開(kāi)關(guān)。
同時(shí)處理更高的系統(tǒng)電壓，從而增加效率和能量密度。
04
電源路徑的下一個(gè)模塊是初級(jí)側(cè)DC/DC轉(zhuǎn)換器。
該電路用于將來(lái)自PFC的高壓直流電轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)闹绷麟妷憾糜诔潆姡敵鲭妷汉碗娏鲗⒏鶕?jù)電池組的狀態(tài)而變化。
在單向設(shè)計(jì)中，這一DC/DC的典型實(shí)現(xiàn)是LLC，但也會(huì)有移相全橋版本。
對(duì)于雙向設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)方式則是CLLC或雙有源橋。
LLC諧振電路
而隨著雙向功能的發(fā)展，使用這些架構(gòu)的方案也有望增多。
SiC MOSFET由于可實(shí)現(xiàn)更高的電壓和更低的開(kāi)關(guān)損耗，因此成為了這種情況的理想選擇。
次級(jí)側(cè)則可以使用二極管進(jìn)行無(wú)源整流或使用功率開(kāi)關(guān)進(jìn)行同步整流，支持CLLC的全橋設(shè)計(jì)。
05
OBC的額定輸出功率往往與車(chē)輛中所使用的電池組的大小相關(guān)。
OBC對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)中較大的電池要能提供較大的輸出功率。
而對(duì)于插電式混合動(dòng)力汽車(chē)中較小的電池則應(yīng)提供較小的輸出功率。 ?
有助于改善充電時(shí)間的方案包括增加OBC的功率輸出、提高OBC的效率以及增加電池組和相關(guān)OBC的系統(tǒng)電壓。
所有這些方案都有助于減少充電時(shí)間，從而改善最終用戶(hù)的體驗(yàn)。
06
OBC設(shè)計(jì)要考慮以下關(guān)鍵因素。
電動(dòng)汽車(chē)電池組的能量密度正在增加
消費(fèi)者需要更快的充電時(shí)間
OBC正在向更高的功率水平遷移
OBC必須滿足400V和更廣泛采用的800V電池系統(tǒng)的需求
為了進(jìn)一步縮短充電時(shí)間，對(duì)于較小能量密度的電池組，OBC模塊的輸出功率將開(kāi)始增加。
另一個(gè)可能性則是增加對(duì)直流快速充電的支持，從而幫助電動(dòng)汽車(chē)在幾分鐘內(nèi)充滿電。
對(duì)于更大的電池組，其趨勢(shì)則是轉(zhuǎn)向11kW和22kW的OBC，同時(shí)繼續(xù)支持快速充電樁和更高的電壓。
支持使用OBC的電動(dòng)汽車(chē)架構(gòu)在2021年約占電動(dòng)汽車(chē)總銷(xiāo)量的46%。
到2026年則將占電動(dòng)汽車(chē)總銷(xiāo)量的57%，OBC五年的復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)為25.6%，2026年的數(shù)量估計(jì)為2140萬(wàn)臺(tái)。
07
隨著需要OBC車(chē)輛的大規(guī)模增長(zhǎng)，OBC生產(chǎn)廠家迪龍新能源也迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。
迪龍新能源從2008年進(jìn)入新能源汽車(chē)車(chē)載電源領(lǐng)域以來(lái)，就一直專(zhuān)注于OBC、車(chē)載DC/DC轉(zhuǎn)換器的研發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售。 ?
憑借強(qiáng)大的研發(fā)能力和可靠的產(chǎn)品質(zhì)量，公司OBC等車(chē)載電源產(chǎn)品已從中國(guó)銷(xiāo)往韓國(guó)、日本、歐美、東南亞等數(shù)十個(gè)國(guó)家和地區(qū)，成為了全球知名OBC供應(yīng)商。
其OBC產(chǎn)品，整機(jī)采用了國(guó)際先進(jìn)LLC諧振技術(shù)、全數(shù)字控制技術(shù)等，滿載效率高達(dá)95%，工作可靠、穩(wěn)定性高。
產(chǎn)品輸出功率涵蓋2KW-40KW，滿足乘用車(chē)、商用車(chē)、客車(chē)、專(zhuān)用車(chē)等各類(lèi)新能源汽車(chē)的應(yīng)用需求，以及滿足船載、艦載的應(yīng)用需求。
交流輸入采用有源功率因數(shù)校正PFC，功率因數(shù)≥0.99，有效實(shí)現(xiàn)了綠色電網(wǎng)。
并且具有AC220V（85V-265V）&AC380V（147V-457V）寬電壓輸入范圍，滿足國(guó)內(nèi)外充電標(biāo)準(zhǔn)需求。
迪龍新能源OBC產(chǎn)品可以通過(guò)高速CAN網(wǎng)絡(luò)與汽車(chē)電池管理系統(tǒng)、車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信。
上傳OBC的工作狀態(tài)、工作參數(shù)和故障告警信息，接受控制命令開(kāi)始充電或停止充電。
并且具備過(guò)熱保護(hù)、電池反接保護(hù)、空載保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)壓欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、充滿電自動(dòng)關(guān)機(jī)…等完備的安全防護(hù)功能。
散熱方式有自冷、風(fēng)冷和液冷設(shè)計(jì)，采用密封式防水防塵結(jié)構(gòu)，等級(jí)高達(dá)IP67。
溫升比自然冷卻低，整機(jī)工作穩(wěn)定可靠，滿足各種惡劣環(huán)境需求，無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)。
更重要的是，迪龍新能源OBC對(duì)動(dòng)力電池采用智能充電，充電過(guò)程中判斷電池的相對(duì)容量和識(shí)別環(huán)境溫度。
根據(jù)電池狀態(tài)采用恒壓、恒流、恒功率自動(dòng)轉(zhuǎn)換法充電，有效節(jié)省了充電時(shí)間，延長(zhǎng)電池使用壽命。
正因?yàn)?，迪龍新能源OBC產(chǎn)品具有如此顯著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，才受到了國(guó)內(nèi)外廣大客戶(hù)的認(rèn)可和青睞。
被廣泛應(yīng)用到了全球數(shù)十個(gè)國(guó)家的新能源汽車(chē)上，取得了驕人的成績(jī)。
編輯：黃飛
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