如何構(gòu)建電動(dòng)汽車車載充電器(OBC)

電池電動(dòng)汽車(BEV)和插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)采用高壓電池系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輛。這些電池系統(tǒng)需要一種在不行駛時(shí)充電的方法。最常見的系統(tǒng)使用300 V-400 V電池，但有些制造商已開始指定800 V電池系統(tǒng)以提高車輛能效。無論電池電壓或電池類型如何，它們都需要一種日常充電的方法。

一種方法是使用固定充電器，它可以安裝在車庫或公共場(chǎng)所。但有可能需要在沒有專用充電源的偏遠(yuǎn)地點(diǎn)為車輛充電。在這種情況下，必須有一個(gè)充電器在車上，可以使用典型的交流電源電壓和連接。這一要求構(gòu)成了車載充電器需求的基礎(chǔ)。

今天的OBC采用了許多不同的設(shè)計(jì)，同時(shí)總是在平衡其功率水平與成本和重量。車廠必須根據(jù)整車要求定義適當(dāng)?shù)能囕d充電功率等級(jí)。充電器有許多不同的功率等級(jí)，功率等級(jí)越高，充電時(shí)間就越短。這些充電器需要大量的交流電源，根據(jù)車載充電器的設(shè)計(jì)，由單相或三相電源供電。

已發(fā)展出四個(gè)通用功率等級(jí)，取決于全球可用的典型交流電源。3.3kW和6.6kW充電器已成為基本構(gòu)建塊用于所有功率等級(jí)的充電器。11 kW和22 kW充電器都是將三個(gè)單相單元結(jié)合起來，每個(gè)單元運(yùn)行三相中的一相。最流行的功率等級(jí)如表1所示。

【表1 OBC通用功率等級(jí)】

大多數(shù)車載充電器設(shè)計(jì)使用典型的構(gòu)建塊，用于構(gòu)建單相充電器，如圖1所示。

【圖1 典型的OBC框圖】

該交流輸入源被濾波、整流并饋送到一個(gè)多相PFC電路中。PFC電路是開關(guān)電路，負(fù)責(zé)控制輸入正弦波的導(dǎo)通周期，以調(diào)節(jié)使輸入電流與輸入電壓一致。這種電壓-電流調(diào)節(jié)對(duì)交流電源產(chǎn)生一個(gè)高功率因數(shù)，且需要通過大多數(shù)電力公司的調(diào)節(jié)。這過程分幾個(gè)階段，將傳導(dǎo)損耗分散到一組更廣泛的器件上。下一個(gè)模塊使用H橋轉(zhuǎn)換器來降低直流電壓，并將其傳送到變壓器的輸入端。該塊通常采用諧振LLC電路設(shè)計(jì)，且對(duì)變壓器施加的電壓大小的控制使對(duì)電池功率的調(diào)節(jié)更簡(jiǎn)單。最后，對(duì)變壓器的輸出進(jìn)行整流、濾波和連接到高壓電池。

隨著BEV和PHEV市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，OBC的設(shè)計(jì)和構(gòu)建可能將成為今后幾年的一個(gè)共同要求。