Qu'est-ce qu'un OBC (à bord du chargeur)? Un guide complet de la charge des véhicules électriques

Les véhicules électriques (VE) révolutionnent la façon dont nous pensons au transport, offrant une alternative écologique et efficace aux véhicules traditionnels. Cependant, un aspect essentiel de la propriété EV est de comprendre comment ces véhicules facturent et la technologie qui le permet. Au cœur de ce système se trouve l'OBC (chargeur à bord), un composant clé responsable de la conversion de l'électricité en énergie utilisable pour la batterie.

Introduction

Le changement mondial vers la mobilité électrique est entraîné par la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre, de minimiser la dépendance aux combustibles fossiles et d'adopter des sources d'énergie renouvelables. À mesure que les véhicules électriques deviennent plus courants, il en va de même pour comprendre leurs systèmes de charge.

Le chargement d'un EV implique bien plus que de le brancher sur une prise. Il nécessite un mécanisme sophistiqué pour convertir l'alimentation du réseau en une forme que la batterie du véhicule peut utiliser. LeOBC (à bord du chargeur)est ce mécanisme.

Ce guide fournit des informations sur la fonctionnalité de l'EV OBC, pourquoi elle fait partie intégrante des VE et comment elle se compare aux chargeurs externes, vous équipant des connaissances nécessaires pour prendre des décisions éclairées sur les besoins de charge de votre VE.

Qu'est-ce qu'un OBC (à bord du chargeur)?

Un OBC (chargeur à bord) est un composant crucial intégré aux véhicules électriques (EV) qui facilite le processus de charge. La fonction principale de l'EV OBC est de convertir le courant alternatif (AC) à partir d'une source d'alimentation externe - telle qu'une prise domestique standard ou une station de charge publique - en courant direct (DC), qui est ensuite stocké dans la batterie du véhicule. Cette conversion est nécessaire car les batteries de véhicules électriques ne peuvent stocker et utiliser la puissance DC, tandis que la plupart des sources d'alimentation, comme les prises électriques, alimentent la courant alternative.

Fonctions clés d'un EV OBC:

1 et 1Conversion de puissance:
L'EV OBC convertit efficacement l'électricité AC entrante du réseau en puissance DC qui peut être utilisée par la batterie du véhicule. Ce processus garantit que la batterie du véhicule reçoit le bon type d'alimentation pour le stockage. L'efficacité de cette conversion est cruciale pour maximiser la consommation d'énergie et minimiser les déchets pendant le processus de charge.

2Gestion de la charge:
L'EV OBC ne convertit pas seulement la puissance; Il gère également le processus de charge lui-même. Il régule la quantité de courant et de tension fournie à la batterie, garantissant que la batterie charge en toute sécurité et efficacement. Ce règlement permet d'éviter les dommages causés par une charge incorrecte, garantissant que la batterie fonctionne à des performances de pointe.

3 et 3Protection de la batterie:
L'EV OBC est également responsable de la protection de la batterie pendant le processus de charge. Il surveille les facteurs tels que la température et la tension pour empêcher la surcharge ou la surchauffe, ce qui pourrait réduire la durée de vie de la batterie. Cette fonctionnalité garantit que la batterie est chargée dans un environnement contrôlé, étendant sa longévité et conservant des performances optimales.

Sans EV OBC, les véhicules électriques nécessiteraient des chargeurs externes encombrants pour remplir ces fonctions, ce qui rend le processus de charge beaucoup moins pratique et moins intégré dans la conception du véhicule. L'OBC permet une charge transparente et de véhicule qui est essentielle pour la commodité et la fonctionnalité des véhicules électriques.

Comment fonctionne un OBC?

Un chargeur à bord (OBC) est une composante vitale d'un véhicule électrique (EV), fonctionnant comme un intermédiaire entre la source d'alimentation externe et la batterie du véhicule. L'OBC garantit que le véhicule reçoit le type et la quantité de puissance appropriés nécessaires pour charger sa batterie en toute sécurité et efficacement. Voici un aperçu détaillé du fonctionnement de l'OBC:

Les chargeurs embarqués jouent un rôle important dans les véhicules électriques, avec une variété de fonctions, et il est important de communiquer avec le BMS (système de gestion de la batterie) et les systèmes de surveillance des véhicules. Grâce au réseau à grande vitesse, peut interagir avec le BMS, il peut produire dynamiquement les paramètres de courant et de tension qui conviennent le plus à l'état de la batterie d'alimentation en fonction des instructions du BMS et sélectionnez le mode de charge optimal pour la batterie paquet. Pendant le processus de charge, le BMS surveille principalement la tension, le courant, la température et l'état de connexion de la batterie d'alimentation pour contrôler et protéger la batterie. Communiquez avec le système de surveillance des véhicules via le réseau à haut débit, téléchargez son propre état de travail, ses paramètres de travail et ses informations d'alarme de défaut et acceptez la commande de contrôle pour commencer à recharger ou à arrêter la charge. De plus, il dispose également de fonctions complètes de protection de sécurité. Par exemple, la protection contre la surtension des entrées AC, l'alarme sous-tension de l'entrée AC, la protection contre les acteurs de l'entrée AC, la protection de sur-courant de sortie CC, la protection de court-circuit de sortie en courant continu, le démarrage de sortie de sortie, la prévention des chocs de courant, le retardateur de flamme, etc. . L'OBC embarqué se compose de plusieurs pièces, y compris un port d'entrée CA, une unité d'alimentation, une unité de commande, une unité auxiliaire basse tension et un port de sortie CC. Le port d'entrée CA est responsable de la réception de l'alimentation CA de la grille d'alimentation et dispose généralement de 7 PIN et trois types de connexions. L'interface d'entrée standard adopte une tension d'entrée monophasée de fréquence de puissance de 220 V, et si la puissance est requise, deux broches de rechange peuvent également être activées pour obtenir une entrée 380 V.

En tant que canal de transmission de l'énergie de charge, l'unité de puissance comprend principalement le module de suppression d'interférence électromagnétique, le module de redresseur, le module de correction du facteur de puissance, le module de filtre, le module de conversion à pont complet et le module de sortie CC. Avec la coopération de l'unité de commande, le courant alternatif de fréquence de puissance d'entrée est converti en courant direct adapté à la tension appropriée que le système de batterie d'alimentation peut accepter. L'unité de commande est la partie centrale du chargeur embarqué, qui contrôle le processus de conversion de l'unité d'alimentation via le dispositif de commutation, complète avec précision la fonction de conversion par le contrôle en boucle fermée et fournit des fonctions de protection. Il comprend principalement le module de détection et de protection latérale primaire, le module de détection et de protection de surextinction, le module de surveillance et de protection et le module de contrôle principal du DSP. L'unité auxiliaire basse tension fournit une alimentation à basse tension à l'électronique de l'unité de commande et réalise la connexion entre le système et le monde extérieur. Il comprend principalement le module de communication CAN, le module d'alimentation auxiliaire et le module d'interaction des ordinateurs humains. Le port de sortie DC est responsable de l'alimentation DC à la batterie, y compris deux broches sur les pôles positifs et négatifs de l'alimentation auxiliaire basse tension, deux broches sur les pôles positifs et négatifs du circuit de charge à haute tension, le sol , les lignes de communication canh et canl (peuvent également avoir le blindage peuvent) et la ligne de signal de demande de charge.

Types de chargeurs à bord

Tous les OBC ne sont pas créés égaux. Différents modèles EV sont équipés de types spécifiques d'OBC en fonction de leur utilisation prévue et de leur infrastructure de charge.

En général, les chargeurs embarqués peuvent être divisés en chargeurs embarqués unidirectionnels, des chargeurs embarqués bidirectionnels et des chargeurs intégrés intégrés.

·（Chargeur embarqué Uni-Direction） ： La puissance circule dans une direction, généralement en utilisant la technologie d'alimentation de commutation haute fréquence, et la topologie est divisée en structure à un stade et structure à deux étapes; Seulement la fonction de charge.

·（Charger à bord bidirection ： ： La puissance circule dans les deux directions, principalement en utilisant une structure de conversion en deux étapes, qui est composée d'un convertisseur AC-DC bidirectionnel et d'un convertisseur DC-DC bidirectionnel. Il existe à la fois une fonction de charge et une fonction onduleur.

·La puissance circule dans les deux directions, utilisant principalement une structure de conversion à deux étapes, qui est composée d'un convertisseur AC-DC bidirectionnel et d'un convertisseur DC-DC bidirectionnel. Il existe à la fois une fonction de charge et une fonction onduleur.

·V2L （Véhicule à charger） Fonction de l'onduleur: prenez la puissance de la batterie d'alimentation embarquée et fournissez une alimentation CA 220 VAC à l'équipement électrique au sol via le chargeur embarqué bidirectionnel, le port de charge AC et la carte de prise AC V2L spéciale;

·V2G （Véhicule à réseau） Fonction de l'onduleur: prenez l'énergie de la batterie d'alimentation embarquée et connectez-vous au réseau électrique via le chargeur embarqué bidirectionnel, le port de chargement CA et la pile de chargement de CA Ground.

·Chargeur intégré intégré:OBC 、 DC-DC 、 PDUAND AUTRES INTÉGRATION DE LA POWER PORTE PORTE: INTRÉGRATION OBC + DC-DC2-IN-1 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ； ； ； ； ； ； ；

·Moteur, contrôle électronique, réducteur 、 OBC 、 DC-DC 、 BMS Egal Electric Drive + intégration d'alimentation embarquée: intégration tout-en-un.

Avantages de l'utilisation d'un OBC dans les véhicules électriques

L'intégration d'un OBC (chargeur à bord) dans les véhicules électriques (EV) offre de nombreux avantages qui améliorent l'expérience globale de la propriété des véhicules électriques. Voici quelques avantages clés de l'utilisation d'un OBC:

1. Concocosité:

Un OBC permet aux propriétaires de véhicules électriques de charger leurs véhicules à partir de prises de courant standard ou de chargeurs EV dédiés sans avoir besoin d'équipements externes supplémentaires. Cette solution intégrée élimine les tracas de transport de dispositifs de charge supplémentaires ou de trouver des bornes de recharge spécialisées, ce qui facilite la charge du véhicule à la maison ou en déplacement.

2. Efficacité:

L'OBC minimise la perte d'énergie pendant le processus de conversion du courant alternatif (AC) au courant direct (DC). En assurant un transfert efficace d'énergie, il optimise l'utilisation de l'électricité, permettant une charge plus rapide et plus efficace, ce qui peut économiser du temps et de l'argent.

3. Sécurité:

Les OBC modernes sont équipés de caractéristiques de sécurité avancées, telles que la protection contre la surcharge, la surchauffe et les courts-circuits. Ces garanties intégrées garantissent la sécurité de la batterie et les systèmes électriques du véhicule, réduisant le risque de dommages pendant le processus de charge.

4. Portabilité:

En tant que système intégré, l'OBC élimine la nécessité de transporter des dispositifs de charge externes encombrants. Cette configuration rationalisée rend l'EV plus conviviale, avec moins de composants à craindre.

5. Flexibilité:

Les OBC sont compatibles avec diverses normes de charge, permettant aux véhicules électriques de facturer à différents endroits, que ce soit à la maison, des bornes de recharge publics ou des chargeurs de travail. Cette flexibilité améliore la commodité de posséder un EV.

6. Économies de coûts:

En réduisant la dépendance à des chargeurs externes coûteux, en particulier pour les configurations de chargement à domicile, un OBC aide les propriétaires de véhicules électriques à économiser sur les coûts initiaux et à long terme. Il simplifie le processus de charge et élimine le besoin d'équipements de charge spécialisés.

Caractéristiques clés des OBC modernes

Les OBC EV modernes sont conçus pour répondre aux besoins en évolution des utilisateurs de véhicules électriques. Certaines fonctionnalités hors concours comprennent:

• Haute efficacité:De nombreux OBC atteignent désormais des taux d'efficacité supérieurs à 95%, ce qui réduit les déchets d'énergie.
• Conception compacte et légère:Les matériaux et les conceptions avancés rendent les OBC moins encombrants, contribuant à l'efficacité des véhicules.
• Charge intelligente:L'intégration avec les applications et les systèmes Home Smart permet aux utilisateurs de planifier et de surveiller les séances de charge.
• Systèmes de gestion thermique:Les mécanismes de refroidissement intégrés empêchent la surchauffe, garantissant des performances fiables.
• Plage de tension large:La prise en charge de plusieurs niveaux de tension permet de charger dans différentes régions avec des normes de puissance variables.

OBC par rapport aux chargeurs externes: quelle est la différence?

La distinction entre un OBC (chargeur à bord) et un chargeur externe est essentiel pour comprendre les infrastructures de charge EV:

Bien que les OBC soient parfaits pour la charge quotidienne, les chargeurs externes sont souvent utilisés pour la charge rapide dans les stations publiques.

Conseils pour maintenir votre OBC

Le maintien de votre chargeur à bord (OBC) est essentiel pour assurer son efficacité, sa fiabilité et sa longévité. Suivez ces conseils pour garder votre OBC dans un état optimal:

1. Utilisez des chargeurs compatibles

Chargez toujours votre VE en utilisant des sources d'alimentation et des chargeurs qui répondent aux spécifications décrites par le fabricant. L'utilisation de chargeurs incompatibles peut lutter contre l'OBC et potentiellement endommager le système électrique de votre véhicule.

2. Inspecter régulièrement

Vérifiez périodiquement les ports et les câbles de charge pour tout dommage physique, saleté ou corrosion. Nettoyez doucement les ports pour assurer un bon contact électrique et empêcher les interruptions de charge causées par des débris ou l'usure.

3. Surveiller le comportement de charge

Soyez attentif au comportement de charge de votre véhicule. Des signes inhabituels tels que des temps de charge plus lents, des bruits étranges ou des codes d'erreur affichés sur le tableau de bord peuvent indiquer un problème avec l'OBC qui nécessite une attention.

4. Installer des mises à jour

Gardez le firmware OBC à jour avec les derniers logiciels fournis par le fabricant. Les mises à jour incluent souvent des améliorations de performances, de nouvelles fonctionnalités et des correctifs pour les problèmes connus.

5. Consulter les professionnels

Pour toute réparation ou préoccupation concernant votre OBC, consultez les techniciens certifiés EV. Tenter de réparer vous-même des composants électriques complexes peut entraîner d'autres problèmes ou des garanties de vide.

Sélection de dispositifs d'alimentation pour les OBC embarqués

Le chargeur embarqué OBC est l'un des composants clés qui déterminent la puissance de charge et l'efficacité des véhicules électriques, et les semi-conducteurs électriques tels que les MOSFET à haute tension à base de silicium et les IGBT, les SCI SIC et les MOSFET SIC sont les composants clés pour réaliser que les composants de la SIC Conversion du courant direct et du courant alternatif de l'OBC.

Comparaison des MOSFET en carbure de silicium, des Mosfets et IGBT de la Silicon Super Junction

Les MOSFET SIC sont disponibles pour le PFC, le DCDC à côté primaire et la rectification côté secondaire (bidirectionnel) et sont recommandés pour les systèmes de batterie 800 VDC. Cette technologie atteint la plus haute efficacité et densité de puissance par rapport aux IGBT ou aux MOSFET de superjonction de silicium. Parmi les nombreux conceptions qui utilisent des MOSFET SIC, il peut y avoir des solutions hybrides, c'est-à-dire que les IGBT ou les MOSFET de superjonction de silicium peuvent également être utilisés pour certaines étapes de puissance de l'OBC.

1. Dans un système de batterie de 400 VDC, l'efficacité des MOSFET SIC peut être augmentée de 0,2% à 0,5% si des topologies traditionnelles de pas-up ou de boost décalé sont utilisées; S'il est utilisé pour le DCDC du côté primaire ou la rectification côté secondaire (bidirectionnel), la densité et l'efficacité de puissance peuvent être améliorées. Les MOSFET en carbure de silicium peuvent offrir des avantages encore plus importants lorsqu'ils sont utilisés dans des niveaux de puissance plus élevés où l'efficacité est essentielle pour réduire les charges thermiques.

2. Il est recommandé d'utiliser des MOSFET SIC 1200 V pour les systèmes de batterie 800 VDC et les MOSFET SIC 650V pour les systèmes de batterie 400 VDC. Lorsque vous utilisez des PFC de poteau totémique, la technologie MOSFET en carbure de silicium est une solution recommandée pour toute tension de batterie.

3 et 3 Les MOSFET de superjonction en silicium sont disponibles pour le PFC, le DCDC à côté primaire et la rectification côté secondaire (bidirectionnel). Les MOSFET de superjonction en silicium fonctionnent bien pour le PFC dans le boost traditionnel, le boost sans brise et les conceptions de redresseurs de Vienne, mais pas aussi bien lorsqu'elles sont utilisées dans les PFC totem-pole. Les inconvénients des PFC de pôles totémiques à commutation dure sont les pertes de récupération inverse de la diode corporelle et l'incapacité de fonctionner en mode de conduction continue. Par rapport aux IGBT, les MOSFET de superjonction en silicium ont des vitesses de commutation et une efficacité plus élevées. Pour les cellules OBC avec une tension nominale de 400 VDC, les MOSFET de superjonction en silicium 650 V sont idéaux pour la rectification primaire et secondaire dans les conceptions bidirectionnelles.

Les IGBT n'ont pas de diode corporelle intégrée et doivent emballer une diode à l'intérieur ou connecter une diode externe en parallèle. L'IGBT hybride contient une diode en carbure de silicium dans le package.

1. Pour les PFC, les IGBT peuvent être utilisés dans la plupart des topologies et peuvent être utilisés pour les tubes "à basse vitesse" des PFC du poteau totémique, même si d'autres techniques sont utilisées pour les tubes "à grande vitesse". Lorsque l'on considère le coût de la conversion du DCDC côté primaire, les IGBT peuvent être utilisés dans les conceptions avec des niveaux de puissance inférieurs.

2. Les IGBT peuvent également être utilisés pour la rectification du côté secondaire dans des conceptions bidirectionnelles à faible puissance, mais ne sont pas couramment utilisées en raison de pertes de commutation élevées (par rapport à la superjonction en silicium ou aux mosfet en carbure de silicium).

3. Comparaison des diodes de silicium et des diodes de carbure de silicium: les diodes de silicium peuvent être utilisées pour la rectification du stade PFC OBC et le côté secondaire (conception unidirectionnelle) dans des systèmes de batterie 400 V. Les diodes en carbure de silicium sont idéales pour les systèmes de batterie de 800 V en raison de leur densité de puissance élevée, de leurs cotes à haute tension et sans pertes de récupération inversée. Les diodes SIC peuvent également fonctionner à des tensions plus faibles pour une efficacité accrue.

Conclusion

L'OBC (bord du chargeur) est une pierre angulaire de la technologie des véhicules électriques, permettant une charge de batterie efficace et sûre. Sa capacité à convertir, réguler et surveiller le flux d'énergie garantit que les propriétaires de véhicules électriques peuvent compter sur leurs véhicules pour une utilisation quotidienne et des voyages longs.

L'amélioration de l'efficacité énergétique nécessite l'aide de nouveaux matériaux semi-conducteurs tels que les dispositifs d'alimentation WBG. L'OBC bidirectionnel pour l'industrie automobile, par exemple, combine les avantages des nouveaux matériaux dans les applications, notamment l'amélioration de l'efficacité électrique, la taille réduite, la réduction du poids et le coût global inférieur, tout en soutenant les cas d'utilisation innovants de l'énergie verte tels que V2G. En tant que premier fournisseur mondial d'OBC et de technologies de soutien, Pumbaa EV travaille avec ses clients pour créer un avenir plus vert et plus durable.

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