項目 是指經(jīng)歷安全生命周期的最高級別實體。在定義 OBC 時，說明必須指定 OBC 是什么，OBC 如何工作以及 OBC 如何與其他項目進行交互。OBC 用于從交流電網(wǎng)為高壓 (HV) 電池充電，同時滿足汽車標準定義的性能、安全和通信要求。

OBC 架構(gòu)經(jīng)過幾代發(fā)展：

• 早期的設(shè)計是低功率 (≤ 3.3kW) 單向轉(zhuǎn)換器，使用二極管整流器和升壓轉(zhuǎn)換器作為功率因數(shù)校正 (PFC) 級，然后是單獨的 DC-DC 級。
• 下一代設(shè)計采用了圖騰柱 PFC 級和雙向 DC-DC 轉(zhuǎn)換器級，將額定功率提高到 6.6kW，并增加了雙向能力。圖 2-1 所示為典型的單相雙級 OBC 拓撲（左側(cè)）和三相雙級 OBC 拓撲（右側(cè)），這些拓撲是當前市場中的主流拓撲。
• 最近的趨勢是單級 OBC 拓撲，它減少了元件數(shù)量和成本，同時提供了更高的功率密度。該架構(gòu)將 PFC 級和 DCDC 級合并成一個高頻轉(zhuǎn)換級。單級 OBC 拓撲也有眾多不同的型號。圖 2-2 示出了兩種典型的單級 OBC 拓撲。左側(cè)是交錯式圖騰柱單級拓撲，右側(cè)是準單級拓撲。

盡管圖 2-2中的單級拓撲在市場上越來越受關(guān)注，但矩陣轉(zhuǎn)換器目前被視為最出色的單級拓撲。圖 2-3 示出了裕度調(diào)節(jié)電路的方框圖。本應(yīng)用手冊以矩陣轉(zhuǎn)換器為例進行進一步 FuSa 分析；但是，大多數(shù)分析也適用于單相和三相雙級拓撲或其他單級拓撲。

總之，OBC 執(zhí)行以下主要功能：

• 電源轉(zhuǎn)換：OBC 執(zhí)行電源轉(zhuǎn)換時的功率級別符合充電站、電纜及電池的要求。
• 功率因數(shù)校正：OBC 將輸入電流整形為正弦波形，使輸入電流與電網(wǎng)電壓對齊，并更大限度地減少輸入電流的諧波。
• 輸出調(diào)節(jié)：OBC 根據(jù) BMS 設(shè)定點、溫度限制和充電狀態(tài)限制對電池充電電壓和電流進行實時控制。
• 車聯(lián)網(wǎng) (V2X)：V2X 是 OBC 在反向模式下運行的統(tǒng)稱，X 表示通信網(wǎng)絡(luò)中的不同端點。車輛到負載 (V2L) 允許將車輛用作負載的移動電源。車輛到電網(wǎng) (V2G) 允許車輛將電力返回至電網(wǎng)。車輛到車輛 (V2V) 支持將車輛用作移動電源來為其他車輛充電。車輛到住宅 (V2H) 使電動汽車能夠在停電或電費較高期間為住宅供電。
• 電隔離：交流側(cè)和高壓直流母線之間的隔離。
• 保護：提供全面的電氣故障、熱故障及隔離故障保護。
• 通信：交流電源插座處的 CC/CP 信號。用于充電指令、模式選擇及狀態(tài)報告的 CAN 通信。
• 診斷：監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)并報告任何故障情況。

由于拓撲是矩陣轉(zhuǎn)換器，因此用于此安全目標的 FSC 具有幾個獨特的特性，有別于傳統(tǒng)的兩級 OBC。

• OBC 輸出端的過流問題無法通過簡單地關(guān)閉所有功率器件來解決。由于沒有可用的續(xù)流路徑，同時關(guān)閉每個電源開關(guān)會產(chǎn)生巨大的電壓尖峰，這可能會損壞電源開關(guān)。因此，需要電源開關(guān)具有精密的關(guān)閉順序。

• 交流側(cè)電流可用做合理性檢查。由于矩陣轉(zhuǎn)換器不包含直流鏈路電容器，因此瞬態(tài)直流輸出電流直接反映在交流側(cè)電流中。相比之下，傳統(tǒng)的兩級 OBC 依靠直流鏈路電容器來提供瞬態(tài)直流電流。
• 更短的 FTTI。矩陣變壓器拓撲以高得多的開關(guān)頻率運行，因此通常需要使用 SiC 或 GaN 器件。與傳統(tǒng)的硅開關(guān)相比，SiC/GaN 晶體管需要明顯更快的電流保護響應(yīng)，從而縮短允許的故障?容差時間間隔。
• 對于柵極驅(qū)動器，必須禁用兩個通道之間的互鎖功能，因為可以控制背對背電源開關(guān)來同時導通。不得錯誤觸發(fā)柵極驅(qū)動器的 UVLO 功能，因為這也會導致沒有續(xù)流路徑的問題。