HV-MELA-BAT 项目开发适用于重型及客运车辆的 XXL 充电系统

电池驱动的重型和客运交通工具的充电基础设施对于交通转型的成功至关重要。当前的趋势是更高的充电功率，随之而来的是更高的充电电流和电压。因此，协作项目“HV-MELA-BAT”开发了用于 XXL 充电所需的电力电子转换器，以及适用于高电流和高电压的接触系统。

得益于高开关频率，隔离式 DC/DC 转换器实现了 9 千瓦/升的体积功率密度，同时保持了 99.26% 的破纪录效率。为了在电网连接受限的位置确保满功率充电，系统还集成了缓冲储能单元。“该项目重点在于基于国际组合充电系统（CCS）标准升级现有快充基础设施至新的兆瓦级充电系统（MCS）。更高的充电功率给电力电子、接触系统和可用的电网连接容量带来了新挑战，”负责协调该项目的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（ISE）工程师斯特凡·赖希尔特（Stefan Reichert）表示。

“HV MELA BAT”项目的其他合作伙伴还包括 Motion Control & Power Electronics GmbH、STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH、梅赛德斯 - 奔驰能源有限公司（Mercedes-Benz Energy GmbH）以及弗劳恩霍夫 IVI。

面向多种车辆和电网连接的充电系统 作为研究项目的一部分，项目团队开发了 XXL 充电所需的核心组件：包括电网侧整流器等电力电子转换器、用于电气隔离的模块化 DC/DC 转换器互联、用于调节充电电压的 DC/DC 转换器，以及高电压和大电流接触系统。充电系统辅以由退役乘用车电池制成的缓冲储能系统。该系统将充电站所需的电网连接容量降低至 500 千瓦；它还能缓冲高负载峰值，从而减轻电网负荷。项目中开发的 MCS 系统设计灵活，旨在覆盖尽可能广泛的充电电压和车辆类型。它与现有的 CCS 充电标准向下兼容。项目团队还研究了多达四个 250 千瓦充电点的模块化配置，以及在系统内集成可再生能源（如光伏系统）和负载的方案。太阳能可直接用于充电站或馈入缓冲储能系统。完整的 MCS 充电系统和缓冲储能在弗劳恩霍夫 ISE 弗赖堡电力电子与可持续网络中心进行了搭建、调试和测试。

利用 Motion Control & Power Electronics 提供的模块化且可灵活配置的 DC/DC 转换器，电池、交流电网和充电输出通过公共直流母线连接。这使得在有限的 500 千瓦电网连接容量下实现了超过 1 兆瓦的充电功率。剩余的 500 千瓦由缓冲储能系统提供。系统测试了不同持续时间的充电过程，并调整了缓冲储能系统的规模。在此过程中，系统实现了从交流电网到车辆电池的高于平均水平的总体传输效率。

创新电路拓扑与高开关频率实现破纪录效率 该项目的一个创新组件是一种新型超紧凑型电气隔离 DC/DC 转换器，功率传输能力为 250 千瓦。若要提供 1 兆瓦的充电功率，需将四个此类模块化转换器并联连接。功率转换器基于串联谐振转换器的基本拓扑结构。它以高达 200 千赫兹的高开关频率运行，使得高频变压器和谐振电路等电感元件可以设计得更小。这减少了材料使用量和转换器体积。得益于高开关频率，转换器实现了 9 千瓦/升的体积功率密度，在该功率范围内最高效率达 99.26%，这在全球范围内尚属首次。

该项目得到了德国联邦经济与能源部的支持。

联系人：斯特凡·赖希尔特 邮箱：stefan.reichert@ise.fraunhofer.de 项目官网：https://www.ise.fraunhofer.de/en/research-projects/hv-mela-bat.html

索比光伏网 https://news.solarbe.com/202603/23/50020123.html