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車載充電機為電動汽車的動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。
當將電動汽車通過合適的充電線連接到支持2級電動汽車供電設(shè)備時，OBC就會處理充電。
車主還可使用特殊的電纜和適配器連接到墻插進行1級充電而將其作為應(yīng)急電源。
但這樣提供的功率有限，因此所需的充電時間更長。
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。
當將直流快速充電樁連接到車輛時，就會繞過OBC直接連接到動力電池。 ? OBC在純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車中都有所使用。 這三種汽車統(tǒng)稱為新能源汽車，但對系統(tǒng)級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，為動力電池組充電提供了適當?shù)碾妷汉?a href="http://www.brongaenegriffin.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)到汽車的輸電，因此是單向的。 OBC單元會根據(jù)整個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)計是單向供電還是雙向供電。
在許多情況下，這類模塊在功能安全上必須支持汽車安全完整性等級ASIL的B級或C級。
01
考慮到OBC的整體硬件功能模塊，設(shè)計人員應(yīng)解決以下問題。
初級側(cè)DC/DC
次級側(cè)整流（無源或有源）
如果是雙向的，還要進行次級側(cè)DC/DC控制
電壓與電流和溫度診斷
用于通信和診斷的車載網(wǎng)絡(luò)
與電動汽車供電設(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功功率，同時最大程度提高實際輸電，并在AC/DC轉(zhuǎn)換模式下運行。
在OBC大功率系統(tǒng)中如果沒有PFC，輸電效率就不高，熱負載就會增加。
OBC的功率因數(shù)規(guī)格在整個工作范圍內(nèi)通常能達到PF≥0.9，而在典型工作范圍內(nèi)則能達到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)格都達到了PF≥0.99。
高PF值能最大程度增加充電能力，同時也能綠色電網(wǎng)電流和減少實際功率需求。
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
減少從交流電源吸收的峰值電流
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。
因此這類系統(tǒng)的實際實現(xiàn)需要使用有源PFC。
03
OBC常見的有源PFC方案包括。
傳統(tǒng)升壓
傳統(tǒng)升壓（2通道交錯式）
無橋升壓
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拓撲，或使用幾乎沒有反向恢復(fù)特性的SiC肖特基二極管。
設(shè)計人員還可轉(zhuǎn)用SiC MOSFET，這樣就可以使PFC級在更高的頻率下開關(guān)。
同時處理更高的系統(tǒng)電壓，從而增加效率和能量密度。
04
電源路徑的下一個模塊是初級側(cè)DC/DC轉(zhuǎn)換器。
該電路用于將來自PFC的高壓直流電轉(zhuǎn)換為適當?shù)闹绷麟妷憾糜诔潆?，輸出電壓和電流將根?jù)電池組的狀態(tài)而變化。
在單向設(shè)計中，這一DC/DC的典型實現(xiàn)是LLC，但也會有移相全橋版本。
對于雙向設(shè)計，實現(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由于可實現(xiàn)更高的電壓和更低的開關(guān)損耗，因此成為了這種情況的理想選擇。
次級側(cè)則可以使用二極管進行無源整流或使用功率開關(guān)進行同步整流，支持CLLC的全橋設(shè)計。
05
OBC的額定輸出功率往往與車輛中所使用的電池組的大小相關(guān)。
OBC對于純電動汽車中較大的電池要能提供較大的輸出功率。
而對于插電式混合動力汽車中較小的電池則應(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間，從而改善最終用戶的體驗。
06
OBC設(shè)計要考慮以下關(guān)鍵因素。
電動汽車電池組的能量密度正在增加
消費者需要更快的充電時間
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
為了進一步縮短充電時間，對于較小能量密度的電池組，OBC模塊的輸出功率將開始增加。
另一個可能性則是增加對直流快速充電的支持，從而幫助電動汽車在幾分鐘內(nèi)充滿電。
對于更大的電池組，其趨勢則是轉(zhuǎn)向11kW和22kW的OBC，同時繼續(xù)支持快速充電樁和更高的電壓。
支持使用OBC的電動汽車架構(gòu)在2021年約占電動汽車總銷量的46%。
到2026年則將占電動汽車總銷量的57%，OBC五年的復(fù)合增長率預(yù)計為25.6%，2026年的數(shù)量估計為2140萬臺。
07
隨著需要OBC車輛的大規(guī)模增長，OBC生產(chǎn)廠家迪龍新能源也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。
迪龍新能源從2008年進入新能源汽車車載電源領(lǐng)域以來，就一直專注于OBC、車載DC/DC轉(zhuǎn)換器的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售。 ?
憑借強大的研發(fā)能力和可靠的產(chǎn)品質(zhì)量，公司OBC等車載電源產(chǎn)品已從中國銷往韓國、日本、歐美、東南亞等數(shù)十個國家和地區(qū)，成為了全球知名OBC供應(yīng)商。
其OBC產(chǎn)品，整機采用了國際先進LLC諧振技術(shù)、全數(shù)字控制技術(shù)等，滿載效率高達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、商用車、客車、專用車等各類新能源汽車的應(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，滿足國內(nèi)外充電標準需求。
迪龍新能源OBC產(chǎn)品可以通過高速CAN網(wǎng)絡(luò)與汽車電池管理系統(tǒng)、車輛監(jiān)控系統(tǒng)進行通信。
上傳OBC的工作狀態(tài)、工作參數(shù)和故障告警信息，接受控制命令開始充電或停止充電。
并且具備過熱保護、電池反接保護、空載保護、短路保護、過壓欠壓保護、過流保護、充滿電自動關(guān)機…等完備的安全防護功能。
散熱方式有自冷、風冷和液冷設(shè)計，采用密封式防水防塵結(jié)構(gòu)，等級高達IP67。
溫升比自然冷卻低，整機工作穩(wěn)定可靠，滿足各種惡劣環(huán)境需求，無故障運行時間更長。
更重要的是，迪龍新能源OBC對動力電池采用智能充電，充電過程中判斷電池的相對容量和識別環(huán)境溫度。
根據(jù)電池狀態(tài)采用恒壓、恒流、恒功率自動轉(zhuǎn)換法充電，有效節(jié)省了充電時間，延長電池使用壽命。
正因為，迪龍新能源OBC產(chǎn)品具有如此顯著獨特的優(yōu)勢和特點，才受到了國內(nèi)外廣大客戶的認可和青睞。
被廣泛應(yīng)用到了全球數(shù)十個國家的新能源汽車上，取得了驕人的成績。
編輯：黃飛
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工商網(wǎng)監(jiān)
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