对支持双向充电器的电动汽车的需求不断增加，这给工程师带来了为下一代电动汽车寻找有效充电器解决方案的责任。

什么是双向充电器？

双向充电器利用有源整流器，可以将电池电能反向变回交流电，使能量被输出到其它地方。这些充电器的设计与传统的单向充电器不同，并根据应用提供多种优势。随着双向充电新产品的上市，它们的用途正在扩大。

双向转换器的工作原理

双向充电器在一个方向上提供交流/直流充电，在另一个方向上提供直流/交流（逆变器）。典型的双向充电器包括两个功率级：AC/DC功率因数校正（PFC） 级和DC/DC级。两个级都必须是双向的，否则将需要额外的转换器。

例如，双有源桥拓扑可在DC/DC级实现双向充电——转换器的任何一侧都可以作为逆变器或整流器进行控制，以实现跨越隔离传输功率。在这种情况下，晶体管开关取代了通常会用于整流输出的二极管。

有源PFC拓扑正迅速成为充电应用中最常用的类型，这主要是由于半导体技术的进步。对于EV应用，以下是4种最常见的拓扑：

Ø3电平ANPC（有源中性点钳位）

在讨论的拓扑中，只有3电平Vienna整流不支持双向转换。在支持双向的2电平和3电平拓扑的拓扑中，PFC级使用晶体管开关而不是二极管，因此该级可以用作AC/DC转换器或DC/AC逆变器。

双向电动汽车充电的用途和好处

双向充电提供了许多好处，可以增强电动汽车充电器的设计和实用性，使工程师的新设计对最终用户更具吸引力。检查其优势的最佳方法是查看最常见的V2X应用。

车辆到电网（V2G）是指将电力从电动汽车中的电池发送回电网，如图2所示。V2G需要一个DC/AC转换器（通常包含在EV充电器中）。随着电动汽车基础设施的扩大和电动汽车市场的持续增长，位于停车场的电动汽车可用于在白天稳定电网，并在非高峰时段充电。

根据美国能源部的说法，这种方法可以增强电网稳定性并支持削峰填谷和平滑负载。此外，最终用户可以从将未使用的电力卖回电网中获得经济利益。

车辆到家庭（V2H）意味着车辆的电力被提供回给房屋（而不是电网）。这使得电动汽车电池成为备用电源，可以使那些生活在电网不稳定的地方的人受益。专家估计，一辆充满电的电动汽车可以支撑普通家庭几天。V2H还是一种有吸引力的可再生能源存储方法和成本转移手段。

与V2H类似，车辆到建筑物（V2B）放电可以作为建筑物的额外备用电源，从而提高建筑物的电源稳定性。请注意强调电池作为备用电源：支持建筑物的能力明显大于大多数家庭。

没有人愿意被困在路边，电动汽车车主可能会特别警惕，因为很多电动汽车技术都是新的和陌生的。但是，使用双向充电器可以使车对车（V2V）传输用于为其它EV的电池充电。此外，V2V的概念产生了移动充电器，使得电动汽车在接入电网受限时为EV电池充电。

图3. 并非所有的电力设备都用于车间或工厂：有时，设备需要电力来完成现场任务，这是V2E擅长的领域

最后，车辆到设备（V2E）放电意味着双向充电可以为工地工具和设备供电，其功能与汽油发电机相同，但由电池供电。V2E还为依赖电力或充电电池的工具供电，例如上图3所示的磨机。与化石燃料相比，V2E是一种可持续的能源解决方案。