V2V、V2G和V2E：新能源技术的未来发展之路

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电动汽车（EV）电池通常仅支持单向能量流动，将电能储存为推进能量。但在某些情况下，将能量从汽车重定向回电网或其他设备的需求逐渐增加。这便需要使用双向电动汽车充电器的解决方案。

双向充电器与传统的单向充电器有所不同。它利用有源整流器，可以将电池中的电能反向变回交流电，使得能量可以被输送到其他地方。这种充电器的设计及工作原理都与传统的单向充电器不同，具有多种优势。随着双向充电新产品的不断上市，其应用领域正在不断扩大。

双向转换器是双向充电器的核心部分，它可以在一个方向上提供交流/直流充电，在另一个方向上则提供直流/交流（逆变器）功能。典型的双向充电器包含两个功率级：AC/DC功率因数校正（PFC）级和DC/DC级。这两个级别都必须能够双向工作，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，实现跨越隔离传输功率。在此情况下，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：

两电平
三电平NPC（中性点钳位）
三电平维也纳整流，三电平TNPC（T型中性点钳位）
三电平ANPC（有源中性点钳位）

在上述的拓扑中，只有三电平维也纳整流不支持双向转换。而在支持双向转换的2电平和3电平的拓扑中，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非常多，它可以增强电动汽车充电器的设计和实用性，使得工程师在设计新产品时可以更具吸引力。而查看其优势的最佳方式就是探讨V2X的常见应用。

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。根据美国能源部的数据，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。

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