一文帶你了解電動(dòng)汽車車載充電機(jī)(OBC)

車載充電機(jī)（OBC）是一種將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源的設(shè)備，被安裝在電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中。它利用交流電為車輛充電，同時(shí)還可以利用家中的電源插座為電動(dòng)汽車充電。OBC具有調(diào)節(jié)電壓和電流的能力，可以適應(yīng)不同電動(dòng)汽車的需求。

1 什么是OBC?

車載充電機(jī)（On-Board Charger,簡(jiǎn)稱OBC）是一種將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源的設(shè)備。它將充電站的交流電壓轉(zhuǎn)換成電池所需的直流電壓。OBC 被安裝在電動(dòng)汽車（EV）和插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）中。它利用來(lái)自住宅或公共充電站的交流電為這些車輛充電。OBC 的輸出功率主要在 3.6 千瓦至 22 千瓦之間。車載充電機(jī)的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于可以利用家中的電源插座為電動(dòng)汽車充電。

車載充電器主要有兩種類型：?jiǎn)蜗嗪腿?。?biāo)準(zhǔn)單相車載充電器的容量為 7.2 千瓦至 11 千瓦，三相車載充電器的容量為 22 千瓦。

2  電動(dòng)汽車的充電方式

目前電動(dòng)汽車充電站大致可分為兩類：交流充電站和直流充電站。

交流充電站

顧名思義就是通過(guò)交流電網(wǎng)向電動(dòng)汽車提供交流電，然后通過(guò)車載充電器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為汽車充電。這些充電站也被稱為 1 級(jí)和 2 級(jí)充電站，用于住宅和商業(yè)場(chǎng)所。

交流充電站的優(yōu)點(diǎn)是OBC可根據(jù)電動(dòng)汽車的需要調(diào)節(jié)電壓和電流，因此充電站無(wú)需與電動(dòng)汽車通信。缺點(diǎn)是輸出功率低，充電時(shí)間長(zhǎng)。典型的交流充電系統(tǒng)如圖所示。我們可以看到，電網(wǎng)中的交流電通過(guò)電動(dòng)汽車充電樁（EVSE）直接供應(yīng)給 OBC，然后 OBC 將其轉(zhuǎn)換為直流電，并通過(guò) BMS 為電池充電。

直流充電站

從電網(wǎng)獲取交流電并將其轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后繞過(guò)車載充電器（OBC）直接為電池組充電。這些充電器通常輸出高達(dá) 600V 的高壓和高達(dá) 400A 的電流，與交流充電器 8-16 小時(shí)的充電時(shí)間相比，直流充電站可在 30 分鐘內(nèi)為電動(dòng)汽車充滿電。這些充電站也被稱為三級(jí)充電站，這類充電樁所使用的充電器通常被稱為直流快速充電器（DCFC）或超級(jí)充電器。這類充電器的優(yōu)點(diǎn)是充電時(shí)間快，缺點(diǎn)是技術(shù)復(fù)雜，需要與電動(dòng)汽車通信，才能高效、安全地為電動(dòng)汽車充電。典型的直流充電系統(tǒng)如下圖所示，從圖中可以看出，EVSE 繞過(guò) OBC 直接向電池組提供直流電。

標(biāo)準(zhǔn)直流充電站的容量為 50 千瓦至 300 千瓦，是單相車載充電器容量的六倍多。不過(guò)，通過(guò)OBC進(jìn)行交流充電對(duì)電池的影響較小，同時(shí)最大限度地減少電池老化。

3  OBC的功能

車載充電器的主要功能是管理從電網(wǎng)到動(dòng)力電池的充電過(guò)程

OBC為了更快對(duì)電池進(jìn)行充電，同時(shí)最大限度地減少電池衰減。交流充電器提供兩種充電方式：恒流和恒壓。恒定電流能更快地為電池充電，但不能將車輛充至滿電狀態(tài)；恒定電壓也稱為涓流充電，充電速度較慢，但控制能力更強(qiáng)，能將車輛充至滿電狀態(tài)。為了優(yōu)化充電速度，OBC 在充電周期開(kāi)始時(shí)使用恒定電流，在充電周期結(jié)束時(shí)切換到恒壓充電模式。

車載充電器在一些車型的雙向充電模式中也發(fā)揮著重要作用，這意味著它還能將高壓電池組的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以支持交流負(fù)載（V2L：Vehicle to Load）、電網(wǎng)供電（V2G:Vehicle to Grid）甚至居家用電(V2H:Vehicle to Home)。

4  OBC的硬件架構(gòu)

OBC主要由以下硬件部分組成:

輸入電壓測(cè)量電路：該電路測(cè)量電壓，用于控制轉(zhuǎn)換電路。

輸入濾波器：該濾波器可抑制內(nèi)部噪聲或來(lái)自外部設(shè)備的噪聲。

全波整流電路：該電路將交流電壓整流為直流電壓。

功率因數(shù)校正（PFC）電路：該電路可改善因波形相移而惡化的電源效率。

電壓轉(zhuǎn)換電路：該電路通過(guò)絕緣變壓器和場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)等進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。

輸出濾波器：該濾波器可抑制內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲。

輸出電壓測(cè)量電路：該電路用于測(cè)量電壓，以控制轉(zhuǎn)換電路。

控制電路：該電路用于控制轉(zhuǎn)換電路等。

DC/DC 轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器為控制電路供電。

通信接口：這是與外部設(shè)備通信的通信電路。

典型硬件框圖如下：

5  OBC的發(fā)展趨勢(shì)和挑戰(zhàn)

OBC 是BEV和PHEV的重要部件。隨著電動(dòng)汽車的增加，配備 OBC 的車輛也會(huì)增加。與此同時(shí)，越來(lái)越多的電動(dòng)汽車也將同時(shí)配備直流快速充電功能。

OBC將適配800V高壓平臺(tái)。

隨著800V高壓平臺(tái)越來(lái)越普及，同時(shí)為了給容量更大的電池充電，我們需要提供輸出功率更大的 OBC。未來(lái)OBC需要具備這些特性："高電壓（高耐壓）"、"大電流"、"低損耗"、"高耐熱性 "和 "小尺寸"。

OBC需要具備雙向充電的能力。

OBC能將高壓電池組的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以支持外部交流負(fù)載工作。

分立式高壓元件將廣泛應(yīng)用于OBC。

快速充電的趨勢(shì)將使OBC 拓?fù)渌璧墓β蚀蟠笤黾印?/span>

新的OBC趨向于高功率（11-22kW）。這一發(fā)展趨勢(shì)，再加上對(duì)低系統(tǒng)成本、高效率和高功率密度的需求。

總之，隨著科技的進(jìn)步和電動(dòng)車的普及，更先進(jìn)的OBC將便捷每個(gè)人的出行和生活。