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

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。這些充電器的設計與傳統(tǒng)的單向充電器不同，并根據應用提供多種優(yōu)勢。隨著雙向充電新產品的上市，它們的用途正在擴大。

雙向轉換器的工作原理

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

例如，雙有源橋拓撲可在DC/DC級實現雙向充電——轉換器的任何一側都可以作為逆變器或整流器進行控制，以實現跨越隔離傳輸功率。在這種情況下，晶體管開關取代了通常會用于整流輸出的二極管。

有源PFC拓撲正迅速成為充電應用中最常用的類型，這主要是由于半導體技術的進步。對于EV應用，以下是4種最常見的拓撲：

?3電平ANPC（有源中性點鉗位）

在討論的拓撲中，只有3電平Vienna整流不支持雙向轉換。在支持雙向的2電平和3電平拓撲的拓撲中，PFC級使用晶體管開關而不是二極管，因此該級可以用作AC/DC轉換器或DC/AC逆變器。

雙向電動汽車充電的用途和好處

雙向充電提供了許多好處，可以增強電動汽車充電器的設計和實用性，使工程師的新設計對最終用戶更具吸引力。檢查其優(yōu)勢的最佳方法是查看最常見的V2X應用。

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

根據美國能源部的說法，這種方法可以增強電網穩(wěn)定性并支持削峰填谷和平滑負載。此外，最終用戶可以從將未使用的電力賣回電網中獲得經濟利益。

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）。這使得電動汽車電池成為備用電源，可以使那些生活在電網不穩(wěn)定的地方的人受益。專家估計，一輛充滿電的電動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方法和成本轉移手段。

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。請注意強調電池作為備用電源：支持建筑物的能力明顯大于大多數家庭。

沒有人愿意被困在路邊，電動汽車車主可能會特別警惕，因為很多電動汽車技術都是新的和陌生的。但是，使用雙向充電器可以使車對車（V2V）傳輸用于為其它EV的電池充電。此外，V2V的概念產生了移動充電器，使得電動汽車在接入電網受限時為EV電池充電。

圖3. 并非所有的電力設備都用于車間或工廠：有時，設備需要電力來完成現場任務，這是V2E擅長的領域

最后，車輛到設備（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(fā)電機相同，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。與化石燃料相比，V2E是一種可持續(xù)的能源解決方案。