德國研究人員最近推出了一種新的兆瓦級電動車充電系統，專為重型運輸設計，能夠提供超過一兆瓦的電力，且效率高達 99.26%。這一突破性系統是在 HV-MELA-BAT 項目下開發的，旨在快速為電動卡車和大型乘用車充電，並不會對電網造成過大負擔。該項目由弗勞恩霍夫太陽能系統研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE）協調，並集合了包括 Motion Control Power Electronics GmbH、STS Spezial-Transformatoren、梅賽德斯-奔馳能源（Mercedes-Benz Energy）和弗勞恩霍夫 IVI 等多個合作夥伴。
該項目專注於根據國際綜合充電系統（Combined Charging System, CCS）標準升級現有的快速充電基礎設施，轉向新的兆瓦充電系統（Megawatt Charging System, MCS）。根據弗勞恩霍夫 ISE 的研究員 Stefan Reichert 的解釋，隨著電動卡車和巴士對充電功率的需求不斷增加，預計到 2030 年，電動卡車將驅動近 65% 的能源需求。
為了在這些功率水平上實現超大充電，研究團隊將超高效的電力電子技術與集成的緩衝儲能系統相結合。該系統開發了一系列元件，包括網側整流器和模組化的直流/直流轉換器，以實現電氣隔離和精確的電壓控制。此外，系統還設有穩健的高電流接觸界面，專為安全處理極高電壓和充電負載而設計。緩衝儲能單元則使用了二次生命的乘用車電池。
隨著電動卡車的充電功率不斷提升，對電力電子、充電站接觸系統及可用電網連接能力提出了新的挑戰。根據團隊的說法，儲能系統將充電站所需的電網連接能力降低至 500 千瓦（kW），同時緩衝高負載峰值，從而減少對電網的壓力。
該 MCS 系統靈活且設計上支持多種車輛，並且向下兼容 CCS 充電標準。研究人員還探討了模組化設置，最多可擁有四個 250 千瓦的充電點，包括太陽能，這些能源可直接用於充電或儲存於緩衝裝置中。Reichert 揭示，較高的充電功率對電力電子、接觸系統和可用電網連接能力提出了新的挑戰。
MCS 充電系統和緩衝儲存系統已在弗勞恩霍夫 ISE 的電力電子與可持續網絡中心安裝、調試和測試。電池、交流電網和充電輸出通過共享直流總線連接，使用模組化、靈活的直流/直流轉換器。這種新設置使得即使在電網連接限於 500 千瓦的情況下，仍能實現超過一兆瓦的充電。剩餘的電力則由緩衝儲存系統提供。
該系統在不同充電時長和不同緩衝儲存規模的充電會話中進行了測試，並在整體傳輸效率上超過了平均水平。該項目的展示在弗勞恩霍夫 ISE 的多兆瓦實驗室進行，並且在項目團隊會議上進行了展示。
此外，該項目還推出了一種超緊湊的、具有電氣隔離的直流/直流轉換器，具備 250 千瓦的容量。四個單元結合起來達到一兆瓦，使用高頻設計，最大限度地減少了體積和材料使用，同時實現了 99.26% 的效率。這一轉換器基於序列共振拓撲，運行頻率高達 200 千赫（kHz），使得變壓器和共振部件更小，進一步減少了整體系統的體積和資源需求。科學家們在新聞稿中表示，得益於高開關頻率，該轉換器在該功率範圍內實現了 9 千瓦每升的體積功率密度，這在全球範圍內都是首次。
