對(duì)支持雙向充電器的電動(dòng)汽車的需求不斷增加，這給工程師帶來了為下一代電動(dòng)汽車尋找有效充電器解決方案的責(zé)任。

什么是雙向充電器？

雙向充電器利用有源整流器，可以將電池電能反向變回交流電，使能量被輸出到其它地方。這些充電器的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的單向充電器不同，并根據(jù)應(yīng)用提供多種優(yōu)勢(shì)。隨著雙向充電新產(chǎn)品的上市，它們的用途正在擴(kuò)大。

雙向轉(zhuǎn)換器的工作原理

雙向充電器在一個(gè)方向上提供交流/直流充電，在另一個(gè)方向上提供直流/交流（逆變器）。典型的雙向充電器包括兩個(gè)功率級(jí)：AC/DC功率因數(shù)校正（PFC） 級(jí)和DC/DC級(jí)。兩個(gè)級(jí)都必須是雙向的，否則將需要額外的轉(zhuǎn)換器。

例如，雙有源橋拓?fù)淇稍?/span>DC/DC級(jí)實(shí)現(xiàn)雙向充電——轉(zhuǎn)換器的任何一側(cè)都可以作為逆變器或整流器進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)跨越隔離傳輸功率。在這種情況下，晶體管開關(guān)取代了通常會(huì)用于整流輸出的二極管。

有源PFC拓?fù)湔杆俪蔀槌潆姂?yīng)用中最常用的類型，這主要是由于半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步。對(duì)于EV應(yīng)用，以下是4種最常見的拓?fù)洌?/span>

?3電平ANPC（有源中性點(diǎn)鉗位）

在討論的拓?fù)渲?，只?/span>3電平Vienna整流不支持雙向轉(zhuǎn)換。在支持雙向的2電平和3電平拓?fù)涞耐負(fù)渲校?/span>PFC級(jí)使用晶體管開關(guān)而不是二極管，因此該級(jí)可以用作AC/DC轉(zhuǎn)換器或DC/AC逆變器。

雙向電動(dòng)汽車充電的用途和好處

雙向充電提供了許多好處，可以增強(qiáng)電動(dòng)汽車充電器的設(shè)計(jì)和實(shí)用性，使工程師的新設(shè)計(jì)對(duì)最終用戶更具吸引力。檢查其優(yōu)勢(shì)的最佳方法是查看最常見的V2X應(yīng)用。

車輛到電網(wǎng)（V2G）是指將電力從電動(dòng)汽車中的電池發(fā)送回電網(wǎng)，如圖2所示。V2G需要一個(gè)DC/AC轉(zhuǎn)換器（通常包含在EV充電器中）。隨著電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)大和電動(dòng)汽車市場(chǎng)的持續(xù)增長(zhǎng)，位于停車場(chǎng)的電動(dòng)汽車可用于在白天穩(wěn)定電網(wǎng)，并在非高峰時(shí)段充電。

根據(jù)美國(guó)能源部的說法，這種方法可以增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性并支持削峰填谷和平滑負(fù)載。此外，最終用戶可以從將未使用的電力賣回電網(wǎng)中獲得經(jīng)濟(jì)利益。

車輛到家庭（V2H）意味著車輛的電力被提供回給房屋（而不是電網(wǎng)）。這使得電動(dòng)汽車電池成為備用電源，可以使那些生活在電網(wǎng)不穩(wěn)定的地方的人受益。專家估計(jì)，一輛充滿電的電動(dòng)汽車可以支撐普通家庭幾天。V2H還是一種有吸引力的可再生能源存儲(chǔ)方法和成本轉(zhuǎn)移手段。

與V2H類似，車輛到建筑物（V2B）放電可以作為建筑物的額外備用電源，從而提高建筑物的電源穩(wěn)定性。請(qǐng)注意強(qiáng)調(diào)電池作為備用電源：支持建筑物的能力明顯大于大多數(shù)家庭。

沒有人愿意被困在路邊，電動(dòng)汽車車主可能會(huì)特別警惕，因?yàn)楹芏嚯妱?dòng)汽車技術(shù)都是新的和陌生的。但是，使用雙向充電器可以使車對(duì)車（V2V）傳輸用于為其它EV的電池充電。此外，V2V的概念產(chǎn)生了移動(dòng)充電器，使得電動(dòng)汽車在接入電網(wǎng)受限時(shí)為EV電池充電。

圖3. 并非所有的電力設(shè)備都用于車間或工廠：有時(shí)，設(shè)備需要電力來完成現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)，這是V2E擅長(zhǎng)的領(lǐng)域

最后，車輛到設(shè)備（V2E）放電意味著雙向充電可以為工地工具和設(shè)備供電，其功能與汽油發(fā)電機(jī)相同，但由電池供電。V2E還為依賴電力或充電電池的工具供電，例如上圖3所示的磨機(jī)。與化石燃料相比，V2E是一種可持續(xù)的能源解決方案。