车载充电机为电动汽车的动力电池组提供了从基础设施电网充电的关键功能。

当将电动汽车通过合适的充电线连接到支持2级电动汽车供电设备时，OBC就会处理充电。

车主还可使用特殊的电缆和适配器连接到墙插进行1级充电而将其作为应急电源。

但这样提供的功率有限，因此所需的充电时间更长。

OBC用于将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直接连接到动力电池。   OBC在纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车中都有所使用。 这三种汽车统称为新能源汽车，但对系统级充电功能的要求各不相同。 OBC接受交流电输入并将其转换为直流电输出的核心功能，为动力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单元会根据整个电池的健康状况和电荷状态，改变电压和电流。

OBC的设计约束包括交流输入、输出功率、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。

在许多情况下，这类模块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。

01

考虑到OBC的整体硬件功能模块，设计人员应解决以下问题。

对交流电源输入进行交流整流和功率因数校正PFC

初级侧DC/DC

次级侧整流（无源或有源）

如果是双向的，还要进行次级侧DC/DC控制

电压与电流和温度诊断

用于通信和诊断的车载网络

与电动汽车供电设备的通信

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OBC大功率系统中如果没有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。

迪龙新能源2KW-40KW功率范围的OBC产品功率因数规格都达到了PF≥0.99。

高PF值能最大程度增加充电能力，同时也能绿色电网电流和减少实际功率需求。

02

OBC中的PFC控制器用于执行以下功能。

使输入电流与输入电压保持一致

减少从交流电源吸收的峰值电流

尽可能减少线路/电网电流总谐波失真

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、散热要求和功率因数等目标。

因此这类系统的实际实现需要使用有源PFC。

03

OBC常见的有源PFC方案包括。

传统升压

传统升压（2通道交错式）

无桥升压

图腾柱

维也纳整流器

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。

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电源路径的下一个模块是初级侧DC/DC转换器。

该电路用于将来自PFC的高压直流电转换为适当的直流电压而用于充电，输出电压和电流将根据电池组的状态而变化。

在单向设计中，这一DC/DC的典型实现是LLC，但也会有移相全桥版本。

对于双向设计，实现方式则是CLLC或双有源桥。