电动汽车的集成式车载充电器：拓扑结构、控制策略、挑战及未来研究方向

《IEEE Access》：Integrated On-Board Chargers for Electric Vehicles: Topologies, Control Strategies, Challenges, and Future Research Directions

　　

摘要：

电动汽车（EV）的快速普及增加了对紧凑、经济且符合电网要求的充电解决方案的需求。传统的外部充电站面临诸多挑战，如高昂的基础设施成本、高功率充电对配电网造成的压力以及可再生能源整合的灵活性有限。集成式车载充电器（IOBC）通过重新利用牵引逆变器和电机进行充电，提供了一种有前景的替代方案，从而减少了系统体积、重量和成本，同时提高了硬件利用率。尽管相关研究兴趣日益增长，但对IOBC架构和控制策略的系统性评估仍然不足。本文全面回顾了IOBC技术，涵盖了充电、牵引以及车对网（V2G）操作的关键拓扑结构和控制方法。文章批判性地分析了主要实施挑战，包括意外充电扭矩和扭矩波动、谐波电流失真与电网规范合规性、高功率密度导致的热应力，以及安全和隔离限制。最后，讨论了未来的研究方向，重点在于先进的转换器拓扑结构、宽禁带器件、改进的热管理、网络安全以及数据驱动的弹性机制，以实现安全可靠的电动汽车充电系统。