在OBC车载充电机设计方面，设计人员应解决哪些问题？

车载充电机(On-Board Charger；OBC)为新能源电动汽车的动力电池组提供了充电的关键功能，它用于将来自基础设施电网的交流电转换为直流电。但如果输入的是直流电，就不需要这种转换，当将直流快速充电桩连接到车辆时，就会绕过OBC直接为动力电池充电。

OBC在纯电动汽车(BEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)和潜在的燃料电池汽车(FCEV)中都有所使用，这三种汽车统称为新能源汽车(NEV)。

OBC接受交流电输入并将其转换为直流电输出的核心功能，为高压电池组充电提供了适当的电压和电流，一般而言，这种功能由于只提供从电网到汽车的输电，因此是单向的。

OBC会根据整个电池的健康状况和电荷状态，改变电压和电流，它的设计约束包括交流输入、目标输出功率水平、电池组电压、冷却方法、空间约束，以及设计是单向供电还是双向供电。此外，在许多情况下，OBC在功能安全上必须支持汽车安全完整性等级(ASIL)的B级或C级。

 

OBC在新能源汽车中的位置

一、考虑到车载充电机的整体硬件功能模块，设计人员应解决以下问题。

01. 对交流电源输入进行交流整流和功率因素校正(PFC)。

02. 初级侧DC-DC。

03. 次级侧整流(无源或有源)。

04. 如果是双向的，还要进行次级侧DC-DC控制。

05. 电压、电流和温度诊断。

06. 用于通信和诊断的车载网络。

07. 与电动汽车供电设备的通信。

08. 交流电源、12V电池和高压电池之间的隔离。

交流整流和PFC有助于最大程度降低无功功率，同时最大程度提高实际输电并在AC-DC转换模式下运行，在大功率OBC系统中如果没有PFC，输电效率就不高，热负载就会增加。

OBC的功率因数(PF)规格在整个工作范围内通常能达到PF≥0.9，而在典型工作范围内则能达到PF≥0.98，高PF值可增加OBC的充电能力，同时也能减少线路/电网电流和视在功率需求。迪龙新能源预测，未来业界将更多地关注与线路/电网谐波含量有关的各种改进，以及轻载条件下的改进模式。

迪龙新能源液冷式OBC

二、车载充电机中的PFC控制器用于执行以下功能。

01. 使输入相电流与输入相电压保持一致。

02. 减少从交流电源吸收的峰值电流。

03. 尽可能减少线路/电网电流总谐波失真。

04. 确保输入电流尽可能接近正弦波形。

虽然在一般应用中可以使用无源PFC，但由于OBC需要满足更高的功率水平、空间限制、散热要求和功率因素等目标，因此需要使用有源PFC。

迪龙新能源风冷式OBC

三、车载充电机常见的有源PFC方案。

01. 传统升压

02. 传统升压、2通道交错式

03. 无桥升压

04. 图腾柱

05. 维也纳整流器

06. 3臂或4臂电桥(3相图腾柱)

随着OBC输出功率的增加，推荐使用可减少电源路径中二极管数量的PFC拓扑，或使用几乎没有反向恢复特性的SiC肖特基二极管，设计人员还可转用SiC MOSFET，这样就可以使PFC级在更高的频率下开关，同时处理更高的系统电压，从而增加效率和能量密度。

 

新能源汽车交流充电与直流充电

四、迪龙新能源OBC车载充电机产品优势。

迪龙新能源OBC采用先进的全数字谐振调频技术，效率高，与同类产品相比，更加节能、体积小、工作可靠。充电方式采用自有专利技术，恒压、恒流、恒功率状态自动转换充电法，有效节省充电时间，具有有源功率因数校正功能，对电网低污染，输入和输出电压范围宽。

采用CAN2.0B通信协议，具有智能充电功能、智能监测故障告警保护功能、烧写、故障查询等功能，同时内置12V供电池管理系统唤醒信号电源，具有与充电桩连接的控制导引功能（可选）等。

迪龙新能源OBC产品专为新能源汽车高压电池充电而设计，与国际先进汽车电源厂商同步，各项性能指标已达到国际同行水平，无故障运行时间更长，系列OBC也可适用于需要恒压、恒流、恒功率充电的各个领域。

审核编辑 黄宇