【導讀】眾所周知，汽車電氣化競爭已經拉開序幕，無論是因為政府法規和獎勵措施的刺激，還是受消費者對性能更高、續航更遠且功能更多的綠色交通解決方案的需求推動。各大汽車製造商都正積極參與這一競爭。隨著通用等汽車品牌公開聲明，到2035年，通用生產的所有汽車都將實現零排放，汽車製造商似乎正積極響應汽車的電氣化。

眾所周知，汽車電氣化競爭已經拉開序幕，無論是因為政府法規和獎勵措施的刺激
，還是受消費者對性能更高、續航更遠且功能更多的綠色交通解決方案的需求推動。各大汽車製造商都正積極參與這一競爭。隨著通用等汽車品牌公開聲明，到2035年，通用生產的所有汽車都將實現零排放
，汽車製造商似乎正積極響應汽車的電氣化。

shuangxiangdianyuanzhuanhuanweisuoyoudianyuanxitongshejishichuangzaoleyigedutedechuangxinjihui。zheyigainianyuweiraodianqihuademijiyanfagongzuoxiangjiehe，dailaileshiyongqiechuangxindeyingyongchangjing。

快速充電基礎設施是個問題。最初的電動汽車平台設計采用400V電池，由400V充電基礎設施和400V輔助係統提供支持。然而
，早在第一批400V電動汽車推出之前，行業就已開始開發800V平台，有效地將整個電動汽車市場分成了兩類電壓。

業內人士預測，2027年到2030年間推出的大多數電動汽車將采用800V電池架構。然而根據以往的經驗，Vicor認為這一過渡將比預期要慢，因此我們將在可預見的未來繼續支持400V電池設計。

雙向供電模塊讓設計更自由

過去
，電源係統設計師采用從左到右，即從電源到負載點的方法來設計供電網絡（PDN）。這是設計師遵循了幾十年的傳統做法。本質上，我們一直是“右撇子”。想象一個我們可以左右開弓的世界將會如何，雙手並用，從左到右或從右到左都可以。

目前，供設計師使用的模塊化電源組件有兩大關鍵屬性：

· 它們是有效且高效的“DC變壓器”——也就是說

，它們提供固定比率的DC-DC轉換比

· 它們本身支持雙向供電

要發掘雙向供電網絡的潛力，重要的一點是要探索核心使能技術，了解正弦振幅轉換器（SAC）的工作原理。告別從左到右的思維模式，讓我們從中間開始；這裏有一個變壓器和一個串聯電容，與變壓器的漏電感保持諧振。

一側有一個開關橋（switching bridge），通常會被視為一個斬波DC母線的直流輸入，而另一側的布局基本相同
，可以被稱為同步整流器。隻要這兩條路徑與中心“儲能器”的諧振波形同步切換，整個器件就是對稱的，作用就像DC變壓器。

電壓根據磁性元件的匝數比升高，而電流降低——反之亦然。

一個端口上的阻抗變化會反映在另一個端口，電流會相應地流動。諧振、零電壓和零電流切換確保了低損耗。諧振回路中儲存的能量最少
，通過轉換器產生良好的瞬態響應
，而MHz切換使所需的電感和電容又小又輕。

圖1：使用直流雙向充電器的“車輛到電網”（V2G）能量流動圖（圖片來源：Clean Energy Reviews）。 

400V和800V電動汽車如何共存？

鑒於400V和800V電動汽車可能會在一段時間內共存，行業必須有效化解以下挑戰：實現兩種架構的混合，確保足夠的互操作性
，同時避免給消費者帶來困惑，造成潛在買家排斥電動汽車。 

那麼，我們接下來該怎麼做？

要確保400V和800V係統之間的互操作性

，或者反過來說
，要確保800V和400V電池架構之間的互操作性
，要求行業支持所有充電接口
，以確保駕駛員的汽車能兼容任何充電站。同時，我們需要找到重新利用原有的400V電池的新方法，即使我們提高了400/800V係統的效率，擴展並增強了“車對車”（V2V）和“車對其他”（V2X）的充電能力。這兩種電壓的混用可能很複雜。將400V的電池連接到800V的充電器時需要升壓；將800V的電池連接到400V的輔助係統時需要降壓，而不同的V2V和V2X應用可能需要升壓和降壓轉換及穩壓的組合。

Vicor認為，這些電源係統需要高壓雙向電壓轉換，從400V轉換到800V，或從800V轉換到400V。電動汽車充電站是一個很好的例子，可以清楚地說明這一點。美國的絕大多數充電基礎設施都是400V，這意味著行業需要通過升級或安裝800V充電設施來完善充電站——zhejiangxuyaodaliangtouzi。anzhuangyigechezaishuangxiangzhuanhuanqi
，jiukeyiqingsongjiejuezhegechongdianwenti。charuchongdianchatouhou

，xitonghuizidongjiancedianyuanxuyaojiangyahaishishengya
，yishixianwufengchongdian。

圖2：使用V2H係統為家庭供電時直流雙向充電器的基本能量流動圖

，以及用於測量電網能量流動的CT電表（圖片來源：Clean Energy Reviews）。

V2X及其它領域的雙向供電創新

今天，“車對電網”（V2G）和“車對家”（V2H）等新概念日漸普及。大多數情況下需要不同程度的調節，但配電網（PDN）並不是非常複雜。在V2G場景下，雙向供電的好處是多方麵的。V2Gweitigaodianwangwendingxinghedanxingpupingledaolu。diandongqichekeyilianjiedaodianwang
，yongzuoyidongchunengdanyuan。zainengliangxuqiugaofenghuoyiwaitingjiqijian，zhexiecheliangkeyifanguolaixiangdianwanggongdian，qidaohuanchongzuoyong，jianqingchuantongdianyuandeyali。 

圖3：帶有交流電源插座的電動汽車的基本能量流動圖，稱為“車對負載”或V2L（圖片來源：Clean Energy Reviews）。 

這樣就可以確保不間斷電力供應
，減少對輔助電站的需求（這些電站通常在需求高峰時段投入運行）
，從cong而er大da幅fu節jie約yue成cheng本ben。此ci外wai，允yun許xu電dian動dong汽qi車che車che主zhu將jiang多duo餘yu的de電dian力li賣mai回hui給gei電dian網wang，催cui生sheng了le一yi種zhong新xin的de經jing濟ji模mo式shi。電dian動dong汽qi車che車che主zhu可ke以yi將jiang儲chu存cun的de能neng量liang變bian現xian，抵di銷xiao部bu分fen購gou車che用yong車che成cheng本ben
，並bing推tui動dong電dian動dong汽qi車che的de進jin一yi步bu普pu及ji。

再看看V2H應用，雙向供電預示著實現家庭能源獨立和安全的一種新模式。隨著極端天氣條件和停電頻率的增加，擁有一輛支持V2Hgongnengdediandongqiche，keyichengweiyitiaoshengmingxian。zaizhezhongqingkuangxia
，jiatingkeyicongdiandongqichezhonghuoqudianligongying
，quebaogongnuanhuozhilengdengjibenxitongdezhengchangyunxing。zheyang，diandongqichejiuchengleyizhongbeiyongdianyuan，keyijianshaojiatingduizhongyangdianwanghuotongchangshiyonghuashiranliaodedulifadianjideyilai。chulejinjiqingkuangzhiwai，zairichangshenghuozhong，V2H允許業主在高峰時段從電動汽車電池中取電，然後在低穀時段再為汽車充電
，進而優化電力成本，實現成本節約。

另一個用例是“車對負載”（V2L），可以帶來更多可能性。V2L進一步展示了雙向供電的多用途。在這種情況下，電動汽車成了一種能夠為外部設備、電dian器qi或huo係xi統tong供gong電dian的de便bian攜xie式shi電dian源yuan。這zhe在zai很hen難nan使shi用yong傳chuan統tong電dian源yuan的de偏pian遠yuan地di區qu特te別bie有you用yong。想xiang象xiang一yi下xia，在zai一yi個ge僻pi靜jing的de地di方fang搭da建jian一yi個ge露lu營ying地di，並bing使shi用yong電dian動dong汽qi車che來lai為wei照zhao明ming和he烹peng飪ren設she備bei供gong電dian
，該gai有you多duo好hao。商shang家jia和he活huo動dong組zu織zhi者zhe也ye可ke以yi利li用yongV2L來為他們的設備現場供電
，擺脫固定電源的限製，再也不必拖運笨重的發電機。V2L的潛在應用非常廣泛：從娛樂到商業無所不包。

雙向供電開啟了多種可能性。解決400/800V充電難題，是當今的重中之重。但是
，其它概念不僅僅代表了技術創新，還是向更加整合、可(ke)持(chi)續(xu)的(de)能(neng)源(yuan)格(ge)局(ju)邁(mai)出(chu)的(de)關(guan)鍵(jian)一(yi)步(bu)。通(tong)過(guo)增(zeng)強(qiang)電(dian)網(wang)的(de)彈(dan)性(xing)，為(wei)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)車(che)主(zhu)帶(dai)來(lai)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)，確(que)保(bao)家(jia)庭(ting)能(neng)源(yuan)安(an)全(quan)，以(yi)及(ji)實(shi)現(xian)電(dian)力(li)供(gong)應(ying)的(de)便(bian)攜(xie)性(xing)，雙(shuang)向(xiang)供(gong)電(dian)技(ji)術(shu)利(li)用(yong)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)蘊(yun)含(han)的(de)潛(qian)力(li)，將(jiang)它(ta)們(men)從(cong)單(dan)純(chun)的(de)交(jiao)通(tong)工(gong)具(ju)轉(zhuan)變(bian)為(wei)未(wei)來(lai)能(neng)源(yuan)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)的(de)關(guan)鍵(jian)節(jie)點(dian)。 

圖4：正弦振幅轉換器（SAC）拓撲提供隔離和電壓轉換功能，允許您將這些功能部署在所需的位置，與穩壓裝置分開。 

雙向供電模塊帶來新的可能性

雙向供電的巨大潛力正在汽車領域得到發掘。兩個電源組件係列最有效地利用了雙向供電功能。一是Vicor 母線轉換器模塊，即BCM，在兩個電壓軌之間提供隔離、固定比例的轉換。另一個是非隔離版本，稱為NBM，其它方麵與BCM類似。後者在雙向供電環境中更容易使用，因為它可以使用任一端口的電源“啟動”（建立和穩定諧振開關）。如果需要隔離
，使用BCM®，但這需要少量額外的電路

，以提供從“二次側”設備電源啟動它所需的偏置。 

參考文獻：

《紐約時報》，2021年10月1日；Frost & Sullivan，2022年11月28日

(作者:Matthew Jenks,北美汽車銷售和現場應用工程總監)

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