車載充電器（OBC）結(jié)構(gòu)原理（二）

上圖展示了交流充電時(shí)的能量流動(dòng)邏輯，分為“樁端”和“車端”兩部分， OBC核心功能:把交電變成高壓直流給電池充電。

為便于理解OBC在整車系統(tǒng)中的關(guān)聯(lián)，下圖給出了整車系統(tǒng)框圖，呈現(xiàn)了OBC在整車?yán)锏年P(guān)系網(wǎng)絡(luò)。

2、 OBC系統(tǒng)框圖

一、輸入部分

慢充口是OBC與外部交流充電設(shè)備的接 口 。L（相線）、N（零線）引入交流電 源；PE（保護(hù)地）保障電氣安全；CC（連 接確認(rèn)）、CP（控制引導(dǎo)）實(shí)現(xiàn)連接狀態(tài) 檢測(cè)與充電控制信號(hào)交互。

二、其他部分

12V輔助電源為OBC內(nèi)部電路供電；高 壓互鎖進(jìn)/出用于高壓系統(tǒng)異常檢測(cè)與保 護(hù)；充電請(qǐng)求信號(hào)由相關(guān)控制單元發(fā)出， 使OBC進(jìn)入充電狀態(tài)。

注:CC、CP信號(hào)輸入給誰檢測(cè)是由系統(tǒng)決定的，不同的的車會(huì)有不同的設(shè)計(jì)，看具體車型線路。

轉(zhuǎn)換后的直流電經(jīng)配電盒 輸送至電池包。BMS實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)（電壓、電流、溫度、 SOC等），并通過CAN總線傳遞給OBC、VCU 和儀表。OBC根據(jù) BMS反饋調(diào)整充電參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能充電管 理。

我們來詳細(xì)介紹一下每個(gè)環(huán)節(jié)以及OBC內(nèi)部的部分部件和零件：

EMI濾波電路： 開關(guān)電源中輸入端都有EMI濾波電路，一般由 X電容 （下圖藍(lán)色零件）、 Y電容 （下圖灰色零件）和 電感 （下圖有銅線的零件）組成。

圖- X電容

圖- Y電容

圖- 共模電感

共模電感 (Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，常用于 電腦 的開關(guān)電源中過濾共模的電磁干擾信號(hào)。在板卡設(shè)計(jì)中，共模電感也是起EMI濾波的作用，用于抑制高速信號(hào)線產(chǎn)生的 電磁波 向外輻射發(fā)射。共模電感實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙向?yàn)V波器：一方面要濾除信號(hào)線上共模電磁干擾，另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。

我們來繼續(xù)聊EMI濾波的工作過程。交流220V進(jìn)線為兩根，一根為火線和零線，這兩根線上產(chǎn)生的高頻干擾信號(hào)為差模干擾信號(hào) （方向相同，大小相反） 和共模干擾信號(hào)（ 方向相同，大小相等） 。

下面我們來看一下差模抑制的過程：接入X電容后，由于高頻干擾信號(hào)頻率高，電容的容量對(duì)高頻干擾信號(hào)容抗小，這樣差模干擾信號(hào)就通過了X電容構(gòu)成回路，以 達(dá)到了抑制差模高頻干擾信號(hào)的目的。這就是為什么可以看到有的開關(guān)電源有電感、X/Y安規(guī)電容組成的電路。如下圖所示，X電容（安規(guī)電容）跨接在火零線之間，用于消除差模干擾及所謂的低通態(tài)噪音。

共模電感有兩組線圈，分別與火線、零線串聯(lián)，用于抑制外部與內(nèi)部的共模干擾 。

下面黃色圓形的是壓敏電阻，“壓敏電阻"是一種具有非線性伏安特性的電阻器件，主要用于在電路承受過壓時(shí)進(jìn)行電壓鉗位，吸收多余的電流以保護(hù)敏感器件。壓敏電阻器的電阻體材料是半導(dǎo)體，它是一種限壓型保護(hù)器件，利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。

以下展示的分別是：保險(xiǎn)絲、預(yù)充電阻和預(yù)充電路、電容、繼電器。

OBC（車載充電機(jī)）的 功率管 核心采用?碳化硅（SiC）功率器件?，主要用于實(shí)現(xiàn)高效電能轉(zhuǎn)換并提升系統(tǒng)功率密度。功率管的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)如下：

高效電能轉(zhuǎn)換?：碳化硅MOSFET憑借低導(dǎo)通電阻和高速開關(guān)特性，可將充電效率提升至98%以上，相比傳統(tǒng)硅基器件減少約20%的能量損耗。 ?

?高功率密度設(shè)計(jì)?：第四代SiC MOSFET采用溝槽結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更緊湊的模塊化設(shè)計(jì)，適用于高功率密度OBC（如22kW以上快充）。 ?

?雙向充電功能?：支持V2G（車輛到電網(wǎng)）和V2V（車輛到車輛）功能，通過雙向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電能雙向流動(dòng)。

說明：本文來源網(wǎng)絡(luò)；文中觀點(diǎn)僅供分享交流，不代表本公眾號(hào)立場(chǎng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，如涉及版權(quán)等問題，請(qǐng)您告知，我們將及時(shí)處理。

電力電子技術(shù)與新能源通訊錄：