對支持(chi)雙向充(chong)電器的電動汽車的需求不斷(duan)增加，這給工程師(shi)帶(dai)來了(le)為下一代電動汽車尋找有效充(chong)電器解決方案的責任(ren)。

什(shen)么(me)是雙向充電器？

雙向(xiang)(xiang)充電(dian)(dian)器利用有源整流(liu)器，可以(yi)將電(dian)(dian)池電(dian)(dian)能反向(xiang)(xiang)變回交流(liu)電(dian)(dian)，使能量(liang)被輸出到其它地(di)方。這些充電(dian)(dian)器的設計與傳統的單向(xiang)(xiang)充電(dian)(dian)器不同，并(bing)根據(ju)應(ying)用提供多種優勢。隨著雙向(xiang)(xiang)充電(dian)(dian)新產品的上市(shi)，它們(men)的用途正在擴(kuo)大。

雙向轉換器的工作原理

雙向充電器(qi)在一個方(fang)向上提供交流/直(zhi)流(liu)充電，在另一個方向(xiang)上提供直(zhi)流(liu)/交流(liu)（逆變器(qi)）。典型(xing)的(de)雙向(xiang)充電器(qi)包(bao)括兩個功(gong)率級(ji)：AC/DC功率(lv)因數校正（PFC） 級和DC/DC級。兩個(ge)級都(dou)必(bi)須是(shi)雙向的，否則將(jiang)需要額外的轉換器(qi)。

例如，雙有源橋(qiao)拓撲可(ke)在DC/DC級(ji)實現雙向充電——轉換器的任何(he)一側都可以(yi)作為逆變器或整(zheng)流器進行(xing)控制，以(yi)實現跨越(yue)隔(ge)離(li)傳輸功率。在這種情況下，晶體(ti)管(guan)開關取代了通常會用于整(zheng)流輸出(chu)的二極管(guan)。

有源(yuan)PFC拓撲(pu)正(zheng)迅速成為充電應(ying)用(yong)中最常(chang)用(yong)的(de)類型，這主要是由于半導體(ti)技術的(de)進步。對(dui)于EV應用，以下是4種(zhong)最(zui)常見的拓撲：

?3電平(ping)ANPC（有源中性點鉗位）

在討(tao)論的拓撲中，只有3電平Vienna整(zheng)流不支(zhi)(zhi)持雙向轉換。在(zai)支(zhi)(zhi)持雙向的2電平和3電(dian)平拓撲的拓撲中(zhong)，PFC級使(shi)用晶體管(guan)開關(guan)而不(bu)是二極管(guan)，因此該級可(ke)以(yi)用作(zuo)AC/DC轉(zhuan)換器或DC/AC逆變器。

雙向電(dian)動(dong)汽車充電(dian)的用(yong)途(tu)和好處

雙(shuang)向充電提供了許(xu)多好處，可以增強電動汽車(che)充電器的設(she)計和實用(yong)性，使(shi)工程師的新設(she)計對最終用(yong)戶更具(ju)吸引力。檢查其優勢的最佳方(fang)法(fa)是查看最常見的V2X應用。

車輛到電(dian)網（V2G）是指將電(dian)力從電(dian)動汽車中的電(dian)池發送回電(dian)網，如圖2所示(shi)。V2G需(xu)要一個(ge)DC/AC轉換器(qi)（通常包含(han)在EV充(chong)電(dian)(dian)器中）。隨著電(dian)(dian)動汽(qi)車基礎設施的擴大(da)和電(dian)(dian)動汽(qi)車市場(chang)的持續增長，位于(yu)停車場(chang)的電(dian)(dian)動汽(qi)車可用于(yu)在(zai)白天穩定電(dian)(dian)網，并在(zai)非高峰時(shi)段充(chong)電(dian)(dian)。

根據美國能(neng)源部的說法(fa)，這種方法(fa)可(ke)以增(zeng)強(qiang)電網穩定性(xing)并支持削峰填谷(gu)和平滑負(fu)載。此外，最終用戶可(ke)以從將未使用的電力賣回電網中獲得經濟利(li)益。

車輛到家庭（V2H）意味著車(che)輛(liang)的(de)電(dian)(dian)(dian)力(li)被提供回給房屋（而不是電(dian)(dian)(dian)網）。這使得電(dian)(dian)(dian)動(dong)汽車(che)電(dian)(dian)(dian)池(chi)成(cheng)為備用電(dian)(dian)(dian)源，可以使那些生活在(zai)電(dian)(dian)(dian)網不穩定(ding)的(de)地方(fang)的(de)人受(shou)益。專家估計，一輛(liang)充滿電(dian)(dian)(dian)的(de)電(dian)(dian)(dian)動(dong)汽車(che)可以支撐普通家庭幾天(tian)。V2H還是一種有吸引力的可再生能源存儲方法和(he)成本轉移手段。

與V2H類似，車輛(liang)到(dao)建筑(zhu)物（V2B）放(fang)電(dian)可以作為建筑(zhu)物(wu)的額(e)外備用電(dian)源(yuan)，從而提高建筑(zhu)物(wu)的電(dian)源(yuan)穩(wen)定性。請注(zhu)意強調(diao)電(dian)池作為備用電(dian)源(yuan)：支持(chi)建筑(zhu)物(wu)的能力明(ming)顯大于大多數家庭(ting)。

沒有人愿意被(bei)困在路邊，電(dian)動汽(qi)車(che)(che)(che)車(che)(che)(che)主可能會特別警惕，因為(wei)很多電(dian)動汽(qi)車(che)(che)(che)技術都是新的(de)和陌生(sheng)的(de)。但是，使用雙向充電(dian)器(qi)可以(yi)使車(che)(che)(che)對(dui)車(che)(che)(che)（V2V）傳(chuan)輸用(yong)于(yu)為其它(ta)EV的電池(chi)充電。此外，V2V的概(gai)念(nian)產生(sheng)了移動(dong)充電器，使得電動(dong)汽車在(zai)接入電網(wang)受限時為(wei)EV電(dian)池(chi)充電(dian)。

圖3. 并非(fei)所有的電力(li)設備(bei)都用于車間或工廠：有時，設備(bei)需要(yao)電力(li)來完成現場任務，這是V2E擅長的領域

最后，車(che)輛到設備(bei)（V2E）放電意味著雙向充電可以為工地工具和設備供電，其功能與汽油發電機相同，但由電池供電。V2E還(huan)為依賴電(dian)力或(huo)充電(dian)電(dian)池(chi)的工(gong)具供(gong)電(dian)，例如上圖(tu)3所示的磨機。與化石燃料相比，V2E是一種可持續的能源解決方案。