中圖分類號:U463.633 文獻標識碼:A 文章編號: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
在全球能源轉型與“雙碳”目標驅動下,商用車電動化已成為交通領域減碳的核心路徑。然而,續航里程焦慮與補能效率低下嚴重制約了電動商用車在長途物流、城市公交等場景的規模化應用。當前,商用車充電功率普遍低于 500kW ,單次補電耗時長達1\~2h,與傳統燃油車加油效率差距顯著。為突破這一瓶頸,兆瓦級快充技術( )憑借其充電5min 、續航 200km 的顛覆性體驗,成為行業競逐的戰略高地。
1政策法規與標準體系
1.1中國政策部署
工信部在《2025年汽車標準化工作要點》中首次明確將商用車兆瓦級充電技術納入重點部署,要求啟動直流充電系統標準預研,聚焦1MW及以上功率的接口、冷卻、通信等關鍵技術規范。當前中國已發布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),但尚未形成統一標準體系2。未來需借鑒國際經驗(如CharINMCS規范),推動電流等級提升至3000A,并強化安全設計(如UL2251觸摸安全標準)與V2G功能集成。
1.2 法規體系
電動汽車4大標準體系 歐美CCS、特斯拉收稿日期:2025-05-29V4、日本CHAdeMO和中國標準,充電接口不統一、通信協議不兼容。歐洲與美國共同向 400kW 演進,接口型式不變,計劃2030年發布MCS標準(1250V/3000A),特斯拉向 1000kW 演進,日本向 900kW 演進,中國向1.2MW演進。中美日歐充電標準走上同一條路:高壓、直流大功率。因此超快充、大功率電動汽車充電開發800V、1000V(升級)及1200V(儲備)整車高壓平臺產品將成為未來主攻方向。
2技術競品與市場布局
比亞迪發布的超級e平臺,是首個量產的乘用車千伏高壓架構。推出全液冷兆瓦閃充終端系統,單槍功率800kW(雙槍1MW),支持5C以上超充能力,如圖1所示。
華為發布1.5MW全液冷超充設備,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 補能300kW?h ,并聯合車企成立“超充聯盟 2.0?? ,推動標準統一[3]。華為的兆瓦閃充系統中使用的充電槍并非傳統的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% 充電時間需要約1h,兼容升級MCS兆瓦級充電,時長約 0.5h 以內;SCANIA采用歐洲CCS2充電接口,最大充電功率達 375kW ,624kW·h電量,由 0%~100% 充電時間需要約 1.5h ;特斯拉SEMI采用兆瓦級充電,采用特斯拉V4充電接口,900kW·h電量由 0%~70% 充電時間需要約 0.5h 。
歐美已推進兆瓦級充電系統(MCS)標準,支持3.75MW(1250V/3000A)功率,而中國當前技術上限為1.2MW(1500V/800A)。需加快與IS01511820協議對接,實現即插即充(Plugamp;Charge)和車網協同,提升全球兼容性。充電樁廠商布局情況見表1。
3兆瓦級快充實現方案
3.1 高壓架構規劃
基于國內外充電標準及對標,歐美商用車均采用充電車型(無后備電池),國內主流采用充換電一體車型,新發布的新能源主流乘用車均采用800V高壓架構,商用車主流企業也正在開發800V平臺架構,高壓系統零部件朝著集成化、模塊化的趨勢發展。基于續航和快充核心需求,高壓平臺由800\~1200V平臺演變將成為趨勢。基于商用車整車需求,規劃采用全棧式800V高壓架構方案。大功率、高電壓等級驅動系統在帶來更強勁動力輸出的同時,也帶來了高耐壓絕緣和EMC及可靠性等技術挑戰。規劃適合于新能源商用車的高壓架構實現方案,不斷整合整車級核心,專有控制技術,如何打造產品差異化優勢,將成為車企的重點研究方向。
3.2 高壓快充方案
基于新能源車輛充電慢痛點問題,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 充電時間 ?15min 比肩加油;規劃未來可兼容升級至 1500V ,單槍1.8MW,雙槍最大3.6MW,實現商用車充電優于加油,實現新能源車輛全面替代傳統內燃機車型。800V高壓架構如圖3所示。
3.3 電池系統方案
電芯倍率性提升、電池包結構趨向無模組化。動力電池由能量型電池向能量功率兼顧型電池發展,充電倍率達到2C以上,充電時間 lt;30min 。隨著高倍率電芯材料的突破、800V高壓零部件產業鏈的完善以及電池無模組結構冷卻效率的提升,快充技術正邁向 4C+ 超級快充時代,主流電池廠家快充產品見表2。
3.4充電樁端技術革新
樁端分體式和功率池化是未來主流趨勢。分布式充電樁和功率池化技術可有效緩解充電供需矛盾,降低充電站的建設成本,提高充電運營效率。分體式充電樁具有柔性調配能力,可根據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”技術可動態分配功率,系統利用率達 95% ,降低變壓器容量需求 40% 。功率池化技術則通過儲能系統平抑電網沖擊,如光儲充一體化方案使度電成本下降 30% 。如圖4所示。
3.5 車網互動(V2G)
兆瓦級快充技術的發展帶動了整個產業鏈的協同創新和發展,包括電池企業、充電設備制造商、車企、電網企業、儲能系統集成商等各方的緊密合作。兆瓦級快充與V2G結合可提升電網靈活性。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,實現“峰谷獲益”,降低用電成本。如圖5所示。
信息和價值流-設備 外 能量流→交易 V2G 發電廠設備商功率/能量響應 能量聚 煙 電能流動D運營調控拍 電力市場信息電力市場充放電交易 控制需求指令、柔性 售電 食能量 T 擴容 D 交易交互 Y 日日 1新能源車(主) 用電支撐 工商業園區 用電支撐 電網(售電公司)
4結論與展望
兆瓦級快充技術將推動商用車電動化從封閉場景(港口、礦區)向干線物流擴展,但需解決中美日歐的標準統一、電網適配及電池壽命等挑戰。未來研究方向包括: ① 標準協同,推動國內與MCS標準兼容,建立全球統一接口規范; ② 生態融合,光儲充一體化與虛擬電廠技術深度融合,構建智慧能源網絡; ③ 成本優化,通過規模化生產降低超充站建設成本。
參考文獻
[1]工信部.2025年汽車標準化工作要點[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]華為數字能源.華為智能電動amp;智能充電網絡戰略與新品發布會[EB/OL].2025.https://digitalpower.huawei.com/cn/news-activity/3299.html.
(編輯楊凱麟)
作者簡介:郭驚宇(1984—),男,工程師,從事產品設計。