中圖分類號(hào):U463.633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-8639(2025)07-0010-03
Research on Megawatt-level Fast Charging Technology for Commercial Vehicles
GuoJingyu,ZhangYixin,YanBikun,LiYupeng,Zhao Yan
Iutomobile Enginering Research Institute,Shaanxi HeavyDuty Automobile Co.,Ltd.,Xi'an7102Oo,China)
【Abstract】With theacceleratedelectrificationprocess of commercial vehicles,megawat-level fastcharging technologyhas becomethekeytobreaking through thebotteneckofenergyreplenishmenteficiency.Basedonpolicies andregulations,technical standards,marketcompetitionandindustrytrends,thisarticlesystematicallanalyzes the corechallengesanddevelopmentdirectionsof megawat-level fastcharging technology,and explores the technical implementation path in combination with practical cases,providing forward-looking references for the industry.
【Keywords】 megawatt-level fast charging technology;80oV platform;power pooling technology; high-voltage architecture
在全球能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,商用車電動(dòng)化已成為交通領(lǐng)域減碳的核心路徑。然而,續(xù)航里程焦慮與補(bǔ)能效率低下嚴(yán)重制約了電動(dòng)商用車在長(zhǎng)途物流、城市公交等場(chǎng)景的規(guī)?;瘧?yīng)用。當(dāng)前,商用車充電功率普遍低于 500kW ,單次補(bǔ)電耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)1\~2h,與傳統(tǒng)燃油車加油效率差距顯著。為突破這一瓶頸,兆瓦級(jí)快充技術(shù)( )憑借其充電5min 、續(xù)航 200km 的顛覆性體驗(yàn),成為行業(yè)競(jìng)逐的戰(zhàn)略高地。
1政策法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系
1.1中國(guó)政策部署
工信部在《2025年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)》中首次明確將商用車兆瓦級(jí)充電技術(shù)納入重點(diǎn)部署,要求啟動(dòng)直流充電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研,聚焦1MW及以上功率的接口、冷卻、通信等關(guān)鍵技術(shù)規(guī)范。當(dāng)前中國(guó)已發(fā)布GB/T20234.3—2023(額定電壓1500V、電流800A)和GB/T20234.4—2023(兼容CHAdeMO接口,支持1.2MW),但尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系2。未來需借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)(如CharINMCS規(guī)范),推動(dòng)電流等級(jí)提升至3000A,并強(qiáng)化安全設(shè)計(jì)(如UL2251觸摸安全標(biāo)準(zhǔn))與V2G功能集成。
1.2 法規(guī)體系
電動(dòng)汽車4大標(biāo)準(zhǔn)體系 歐美CCS、特斯拉收稿日期:2025-05-29V4、日本CHAdeMO和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn),充電接口不統(tǒng)一、通信協(xié)議不兼容。歐洲與美國(guó)共同向 400kW 演進(jìn),接口型式不變,計(jì)劃2030年發(fā)布MCS標(biāo)準(zhǔn)(1250V/3000A),特斯拉向 1000kW 演進(jìn),日本向 900kW 演進(jìn),中國(guó)向1.2MW演進(jìn)。中美日歐充電標(biāo)準(zhǔn)走上同一條路:高壓、直流大功率。因此超快充、大功率電動(dòng)汽車充電開發(fā)800V、1000V(升級(jí))及1200V(儲(chǔ)備)整車高壓平臺(tái)產(chǎn)品將成為未來主攻方向。
2技術(shù)競(jìng)品與市場(chǎng)布局
比亞迪發(fā)布的超級(jí)e平臺(tái),是首個(gè)量產(chǎn)的乘用車千伏高壓架構(gòu)。推出全液冷兆瓦閃充終端系統(tǒng),單槍功率800kW(雙槍1MW),支持5C以上超充能力,如圖1所示。
華為發(fā)布1.5MW全液冷超充設(shè)備,采用碳化硅SiC器件,支持2400A電流(雙槍),適配車輛電壓范圍 200~1000V ,單槍能力1200V,1200A。 15min 補(bǔ)能300kW?h ,并聯(lián)合車企成立“超充聯(lián)盟 2.0?? ,推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一[3]。華為的兆瓦閃充系統(tǒng)中使用的充電槍并非傳統(tǒng)的9芯直流快充接口,而是在下方有一組新增的DC直流端子,以增加載流能力,如圖2所示。
其他主流車企,奔馳eActros600當(dāng)前采用歐洲CCS2充電接口直流快充,充電功率 400kW ,621kW·h電量由 20%~80% 充電時(shí)間需要約1h,兼容升級(jí)MCS兆瓦級(jí)充電,時(shí)長(zhǎng)約 0.5h 以內(nèi);SCANIA采用歐洲CCS2充電接口,最大充電功率達(dá) 375kW ,624kW·h電量,由 0%~100% 充電時(shí)間需要約 1.5h ;特斯拉SEMI采用兆瓦級(jí)充電,采用特斯拉V4充電接口,900kW·h電量由 0%~70% 充電時(shí)間需要約 0.5h 。
歐美已推進(jìn)兆瓦級(jí)充電系統(tǒng)(MCS)標(biāo)準(zhǔn),支持3.75MW(1250V/3000A)功率,而中國(guó)當(dāng)前技術(shù)上限為1.2MW(1500V/800A)。需加快與IS01511820協(xié)議對(duì)接,實(shí)現(xiàn)即插即充(Plugamp;Charge)和車網(wǎng)協(xié)同,提升全球兼容性。充電樁廠商布局情況見表1。
3兆瓦級(jí)快充實(shí)現(xiàn)方案
3.1 高壓架構(gòu)規(guī)劃
基于國(guó)內(nèi)外充電標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)標(biāo),歐美商用車均采用充電車型(無后備電池),國(guó)內(nèi)主流采用充換電一體車型,新發(fā)布的新能源主流乘用車均采用800V高壓架構(gòu),商用車主流企業(yè)也正在開發(fā)800V平臺(tái)架構(gòu),高壓系統(tǒng)零部件朝著集成化、模塊化的趨勢(shì)發(fā)展?;诶m(xù)航和快充核心需求,高壓平臺(tái)由800\~1200V平臺(tái)演變將成為趨勢(shì)?;谏逃密囌囆枨螅?guī)劃采用全棧式800V高壓架構(gòu)方案。大功率、高電壓等級(jí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在帶來更強(qiáng)勁動(dòng)力輸出的同時(shí),也帶來了高耐壓絕緣和EMC及可靠性等技術(shù)挑戰(zhàn)。規(guī)劃適合于新能源商用車的高壓架構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案,不斷整合整車級(jí)核心,專有控制技術(shù),如何打造產(chǎn)品差異化優(yōu)勢(shì),將成為車企的重點(diǎn)研究方向。
3.2 高壓快充方案
基于新能源車輛充電慢痛點(diǎn)問題,將新能源商用車充電電壓提升至 1000V ,電流800A,單槍1.2MW,雙槍最大支持 2.4MW , 15%~95%S0C 充電時(shí)間 ?15min 比肩加油;規(guī)劃未來可兼容升級(jí)至 1500V ,單槍1.8MW,雙槍最大3.6MW,實(shí)現(xiàn)商用車充電優(yōu)于加油,實(shí)現(xiàn)新能源車輛全面替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車型。800V高壓架構(gòu)如圖3所示。
3.3 電池系統(tǒng)方案
電芯倍率性提升、電池包結(jié)構(gòu)趨向無模組化。動(dòng)力電池由能量型電池向能量功率兼顧型電池發(fā)展,充電倍率達(dá)到2C以上,充電時(shí)間 lt;30min 。隨著高倍率電芯材料的突破、800V高壓零部件產(chǎn)業(yè)鏈的完善以及電池?zé)o模組結(jié)構(gòu)冷卻效率的提升,快充技術(shù)正邁向 4C+ 超級(jí)快充時(shí)代,主流電池廠家快充產(chǎn)品見表2。
3.4充電樁端技術(shù)革新
樁端分體式和功率池化是未來主流趨勢(shì)。分布式充電樁和功率池化技術(shù)可有效緩解充電供需矛盾,降低充電站的建設(shè)成本,提高充電運(yùn)營(yíng)效率。分體式充電樁具有柔性調(diào)配能力,可根據(jù)不同車輛的充電階段,靈活分配充電電壓及電流,滿足不同車輛差異化充電需求。例如,華為“超充堆”技術(shù)可動(dòng)態(tài)分配功率,系統(tǒng)利用率達(dá) 95% ,降低變壓器容量需求 40% 。功率池化技術(shù)則通過儲(chǔ)能系統(tǒng)平抑電網(wǎng)沖擊,如光儲(chǔ)充一體化方案使度電成本下降 30% 。如圖4所示。
3.5 車網(wǎng)互動(dòng)(V2G)
兆瓦級(jí)快充技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新和發(fā)展,包括電池企業(yè)、充電設(shè)備制造商、車企、電網(wǎng)企業(yè)、儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商等各方的緊密合作。兆瓦級(jí)快充與V2G結(jié)合可提升電網(wǎng)靈活性。用戶可以通過V2G充電樁將車輛電池中的電能反向輸出給電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)“峰谷獲益”,降低用電成本。如圖5所示。
信息和價(jià)值流-設(shè)備 外 能量流→交易 V2G 發(fā)電廠設(shè)備商功率/能量響應(yīng) 能量聚 煙 電能流動(dòng)D運(yùn)營(yíng)調(diào)控拍 電力市場(chǎng)信息電力市場(chǎng)充放電交易 控制需求指令、柔性 售電 食能量 T 擴(kuò)容 D 交易交互 Y 日日 1新能源車(主) 用電支撐 工商業(yè)園區(qū) 用電支撐 電網(wǎng)(售電公司)
4結(jié)論與展望
兆瓦級(jí)快充技術(shù)將推動(dòng)商用車電動(dòng)化從封閉場(chǎng)景(港口、礦區(qū))向干線物流擴(kuò)展,但需解決中美日歐的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、電網(wǎng)適配及電池壽命等挑戰(zhàn)。未來研究方向包括: ① 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同,推動(dòng)國(guó)內(nèi)與MCS標(biāo)準(zhǔn)兼容,建立全球統(tǒng)一接口規(guī)范; ② 生態(tài)融合,光儲(chǔ)充一體化與虛擬電廠技術(shù)深度融合,構(gòu)建智慧能源網(wǎng)絡(luò); ③ 成本優(yōu)化,通過規(guī)模化生產(chǎn)降低超充站建設(shè)成本。
參考文獻(xiàn)
[1]工信部.2025年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)[EB/OL].(2025-04-29).https://www.gov.cn/lianbo/bumen/202504/content_7021759.htm.
[2]GB/T20234.3—2023,直流充電接口修訂解讀[S].2023.
[3]華為數(shù)字能源.華為智能電動(dòng)amp;智能充電網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略與新品發(fā)布會(huì)[EB/OL].2025.https://digitalpower.huawei.com/cn/news-activity/3299.html.
(編輯楊凱麟)
作者簡(jiǎn)介:郭驚宇(1984—),男,工程師,從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)。