【第一電動網】（專欄作者 朱玉龍）本篇文章想要系統的把傳統汽車和新能源汽車的交流發電和V2H和V2G的功能梳理一下，全文主要分幾個部分來分別介紹，在汽車使用中，一種能夠將鉛酸電池電壓DC12V直流電轉換(在新能源汽車里面就是用高壓電源)為和市電相同的AC220V交流電，供一般電器使用。

第一部分 燃油車的低功率逆變供電

在北美和歐洲市場，這種電源主要是用來給筆記本電腦使用的，是用在傳統燃油車上面的設計了一個專門的供電接口，早期沒有出現USB手機充電口的時候，也可以通過一般的手機充電器給手機充電。里面的接口如下面所示，車內110V供電接口。

圖 1 150W 車載前裝逆變器配置

內部的接線圖如下圖2所示，這里從12V電池這塊取電，通過IGN KL15來供電，保證在行駛中不至于200W(14A)耗掉12V電池過多的電流。對客戶使用而言，通過一個LED來表示整個供電的情況，110V接頭是按照一般插座經過車用環境規格修改而來的。

圖2 福特汽車逆變器電路連接線

內部逆變器是從Ebay上找到的，如圖3所示，這是臺達泰國工廠給福特供的部件，內部的架構(12V=>110V一級逆變通過變壓器隔離)是比較簡單的。

圖3 典型的前裝車載逆變器

總得來說，這個規格更多的還是用在皮卡和大型車輛上面，再往上還有200W和400W兩種規格，功率往上走對產品的EMC要求比較高。

第二部分 日系整車企業的情況概覽

日本大地震，考慮地震災害等應急的產品就有了市場，日本住宅企業目前正在全力開發新一代節能住宅“智能住宅”，同時也拉上了電動汽車的整車企業，好幾家都嘗試著V2G和應急供電，主要是電動汽車可以在日本災后作為應急供電的單元，可以滿足在緊急情況下和外出時為家電產品等供電的需求。

1)三菱公司的MiEV Power BOX

這里做了1500W的功率輸出，做了一個配件來做這個事。

通過電動汽車的電池向車外供電的電源供給裝置“MiEV Power BOX”，可與該公司的EV “i-MiEV”、“MINICAB-MiEV”和Outland連接。這里通過這個DC/AC單元與直流放電口連接，控制電池系統的能量輸出，交流100V/1.5kW。

·尺寸長395×寬334×厚194mm

·重11.5kg

·輸出端子(插座)連接線長度為1.7m

·價格為14萬9800日元(含稅)

配備16.0kWh容量驅動電池的EV充滿電后，通過新電源供給裝置，可供輸出功率為1.5kW的家電產品等連續使用約5～6小時。這是普通家庭約一天的用電量。

圖4 三菱的V2G 后裝放電盒

2)日產汽車的LEAF to Home

日產汽車的LEAF to home，也是基于類似的考慮，通過設備使住宅和電動汽車相連、可進行雙向供電的系統。

·在發生緊急情況時利用電動汽車為家中供電

·在電費較低的深夜為電動汽車充電，白天可用于家中

·在住宅中采用光伏發電等可再生能源

這里利用了直流充電接口，配置外部的6KW的逆變器來實現雙向的能量轉移。由于主充電單元通過原有Chademo的控制協議走，這里做了較多的修改。

圖5 日產的V2G 6KW放電柜

3)豐田汽車的產品和V2G實驗

豐田這里做了兩部分設計，拿了幾臺prius的PHEV去做交流電一級的V2G，也給做一些車載的選配件。如圖5所示，這里在放電繼電器配置獨立的熔絲，使用一路分立的1.5KW的100V逆變器來輸出，在僅適用一個充電接口額度條件下，通過不同的接口輸出來判斷充電還是放電。不過值得考慮的是，這里需要考慮很多的技術因素：

·放電接口使用針對性開發的防水的，帶保護蓋的接口，此接口的長度很小

·考慮里面的放電的控制，兼容SAE J1772的定義

·使用Proximity的引腳做些控制，配置獨立的Latch開關

這種設計帶來了較大的挑戰性，所以這一組的設計更多作為售后附件。

圖6 豐田的車載充電和放電系統

圖7 豐田的車載放電插頭

圖8 豐田設計的接近電阻設計

總得來說，日本車企的考慮是建立在日本災害比較多，電動汽車作為一個能量存儲單元來使用的，在極端條件下，這個功能開發出來就有了很大的意義。可以保證家庭在災害條件下的基本電能供給。

第三部分 中國國內企業的情況

國內主要是比亞迪做的比較靠前，其他車企也紛紛跟進這方面的應用。在唐這輛車上，費了很多心思，甚至專門為了這個主題應用投放了廣告。這個系統的相關部件，如圖9和圖10所示如下：

·交流充放電口：包含電子鎖和接口總成

·車載充電機：雙向車載交流充電機，具備3KW雙向充放電能力

·動力電池包：車上的電池包，內部需要調用三個繼電器

·BMS管理：控制電池能量的釋放

·高壓配電盒：含正極繼電器和預充電回路

·儀表：顯示放電過程

·外部放電線：輸出電能的接口

圖9 唐的后備箱系統布置

圖10 唐的放電系統框圖

1)車載充電機

按照設計意圖來看，這個充電機分三個部分：

a)3KW的AC/DC，特別是DC電壓比較高

b)3.3KW的DC/AC，輸出220VAC用

c)未知功率的13.8V輸出，用來給低壓系統+BMS系統供電

如下圖所示，充電的狀態下

o 充電：交流電從2進，從4變直流輸出，此時交流一級的泄漏電流由Mode2&3進行監測，內部有個直流一級的漏電流檢測。

o 放電：直流從4進入，從2變交流輸出，此時只有直流漏電流檢測。

備注：此時不知道這個13.8V的輔助電源是否再工作，如果不工作，則需要完全消耗常電或者12V電池電流。如圖11所示，一開始預留了一個專門的放電連接器，后來根據優化把此項給消除了。

圖11 唐的雙向車載充電機

2)交流線束和電池連接線束

由于基本處于復用的考慮，這里的能量流動雙向均考慮在同一線路上進行，可分成：

·交流線束：充電插座<==>充電機

·直流線束：充電機<==>配電盒

圖12 唐的高壓配電線束

3)充/放電口和放電線束

充電插座：配置有L、N、PE三根動力線，還有CC、CP還有電子鎖控制線

放電線束：國標的頭子，配上專用的定制2kOhm的接觸電阻

圖 13 唐的放電線束和插線板

4)高壓配電盒

高壓配電盒包括以下幾個部分

a)電池包里面有三個接觸器，負接觸器、兩電池包分段接觸器(內部分壓用)

b)預充繼電器：配合上蓋的預充電阻

c)正極接觸器：主接觸器

圖14 唐的高壓配電盒

放電系統整個工作過程

放電系統整個啟動過程如圖15所示，完全靠接觸引腳CC上的電阻來判斷，充電機根據這個接近電阻是否等于2Kohm來判斷是否進入放電模式，一旦檢測之后，通過與BMS和儀表系統進行交互來實現系統放電。這里并沒有說明電子鎖的動作，所以不清楚是否電子鎖是否鎖止。

圖 15 放電系統工作過程圖

注意這個邏輯圖里面，開關完全靠插頭的接觸電阻。 整個系統工作以后，需要涉及動力網總線、啟動網總線

1)動力網：車載充電器、低壓BMS、組合儀表等這條線是必須激活的。

2)啟動網： 鎖電子鎖需要BCM進行啟動

一些猜想：在邊界范圍比如電池電量較低的模式下使用這個功能，因為按照BMS的保護系統的設計，當SOC低于10%的時候，可以啟動駐車充電模式，然后通過駐車發電模式(啟動TCU+ECM)，維持系統工作在電量SOC<15%的模式調整發電電流。否則按照這個模式下去，電給放完了。

合規的討論

根據做了一個雙向，使得3.3KW的充電大了好大的一圈。其實從內部的走線配置來看，從原有GB/T20234出電，目前是不被許可的，出現漏電保護的因素，沒有涵蓋在里頭。在18487.1里面充電過程最接近的是1.5KOhm的10A線束連接，同時沒有任何反向能流的規定或者說明 。這個功能其實超出了目前整個標準體系，未來需要標準進一步加入PLC的電力線載波通信，在V2G的標準體系里面，未來是可能作為一個標準的擴展功能的。

圖 16 基于PLC的雙向能流體系

本文小結： 和智綠的尹總交流，感覺從未來的市場需求，特別是戶外郊游乃至應急的考慮，電動汽車可以充分發揮出這個功能的作用。部署在大容量電池的純電動汽車和增程式的電動汽車上，都會有比較好的使用效果。但是對于放電的邏輯，這個功能需要整合在V2G和V2H里面更合適一些。

參考文件：

1. 比亞迪-唐 高壓電器系統技術培訓 系列之二

2. 比亞迪-唐 電路系統技術培訓教材 系列之四

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