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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設施電網充電的關鍵功能。
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用于將電網的交流電轉換為直流電，但如果輸入的是直流電，就不需要這種轉換。
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。 這三種汽車統稱為新能源汽車，但對系統級充電功能的要求各不相同。 OBC接受交流電輸入并將其轉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的電壓和電流。 一般而言，這種功能由于只提供從電網到汽車的輸電，因此是單向的。 OBC單元會根據整個電池的健康狀況和電荷狀態，改變電壓和電流。
OBC的設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，設計人員應解決以下問題。
初級側DC/DC
次級側整流（無源或有源）
如果是雙向的，還要進行次級側DC/DC控制
電壓與電流和溫度診斷
與電動汽車供電設備的通信
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轉換模式下運行。
在OBC大功率系統中如果沒有PFC，輸電效率就不高，熱負載就會增加。
OBC的功率因數規格在整個工作范圍內通常能達到PF≥0.9，而在典型工作范圍內則能達到PF≥0.98。
迪龍新能源2KW-40KW功率范圍的OBC產品功率因數規格都達到了PF≥0.99。
高PF值能最大程度增加充電能力，同時也能綠色電網電流和減少實際功率需求。
02
OBC中的PFC控制器用于執行以下功能。
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等目標。
因此這類系統的實際實現需要使用有源PFC。
03
OBC常見的有源PFC方案包括。
傳統升壓
傳統升壓（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）
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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量的PFC拓撲，或使用幾乎沒有反向恢復特性的SiC肖特基二極管。
設計人員還可轉用SiC MOSFET，這樣就可以使PFC級在更高的頻率下開關。
同時處理更高的系統電壓，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DC/DC轉換器。
該電路用于將來自PFC的高壓直流電轉換為適當的直流電壓而用于充電，輸出電壓和電流將根據電池組的狀態而變化。
在單向設計中，這一DC/DC的典型實現是LLC，但也會有移相全橋版本。
對于雙向設計，實現方式則是CLLC或雙有源橋。
LLC諧振電路
而隨著雙向功能的發展，使用這些架構的方案也有望增多。
SiC MOSFET由于可實現更高的電壓和更低的開關損耗，因此成為了這種情況的理想選擇。
次級側則可以使用二極管進行無源整流或使用功率開關進行同步整流，支持CLLC的全橋設計。
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。
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OBC的系統電壓。
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設計要考慮以下關鍵因素。
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充滿電。
對于更大的電池組，其趨勢則是轉向11kW和22kW的OBC，同時繼續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五年的復合增長率預計為25.6%，2026年的數量估計為2140萬臺。
07
隨著需要OBC車輛的大規模增長，OBC生產廠家迪龍新能源也迎來了新一輪的發展機遇。
迪龍新能源從2008年進入新能源汽車車載電源領域以來，就一直專注于OBC、車載DC/DC轉換器的研發、生產與銷售。 ?
憑借強大的研發能力和可靠的產品質量，公司OBC等車載電源產品已從中國銷往韓國、日本、歐美、東南亞等數十個國家和地區，成為了全球知名OBC供應商。
其OBC產品，整機采用了國際先進LLC諧振技術、全數字控制技術等，滿載效率高達95%，工作可靠、穩定性高。
產品輸出功率涵蓋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用需求，以及滿足船載、艦載的應用需求。
交流輸入采用有源功率因數校正PFC，功率因數≥0.99，有效實現了綠色電網。
并且具有AC220V（85V-265V）&AC380V（147V-457V）寬電壓輸入范圍，滿足國內外充電標準需求。
迪龍新能源OBC產品可以通過高速CAN網絡與汽車電池管理系統、車輛監控系統進行通信。
上傳OBC的工作狀態、工作參數和故障告警信息，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、充滿電自動關機…等完備的安全防護功能。
散熱方式有自冷、風冷和液冷設計，采用密封式防水防塵結構，等級高達IP67。
溫升比自然冷卻低，整機工作穩定可靠，滿足各種惡劣環境需求，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境溫度。
根據電池狀態采用恒壓、恒流、恒功率自動轉換法充電，有效節省了充電時間，延長電池使用壽命。
正因為，迪龍新能源OBC產品具有如此顯著獨特的優勢和特點，才受到了國內外廣大客戶的認可和青睞。
被廣泛應用到了全球數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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工商網監
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