用于商用电动汽车（EV）及重型运输领域的兆瓦级充电系统（MCS）基础设施，其功率目标最高可达约3.75兆瓦。充电接口倡议组织（CharIN）将MCS的工作条件定义为3,000 A、1,250 V直流电。
这些电流水平会使微欧级电阻成为主要的发热源。例如，电阻为200 µ Ω 的连接器触点或总线接头中的功率耗散从300 a时的大约18 w增加到1,500 A时的大约450 W。
本文回顾了兆瓦级充电如何影响电缆冷却，连接器耐用性，接触电阻，处理和长期可靠性。
### ** 兆瓦级电流水平如何改变设计包络线 **
现有的用于轻型电动汽车的高功率充电基础设施通常在300 600 kW范围和500以下连续运行，而无需积极的冷却。MCS级系统进入3,000范围的1,500，在该范围内，为低电流硬件设计的热裕度，接触力，绝缘和导体横截面不再足够。
主要限制因素是电流和电阻损耗之间的二次关系。IEC 62196将允许的终端温度升高限制为最大50 k，即使在常规硬件达到兆瓦级电流水平之前，这也是一个约束性约束。
热应力还引起机械和可靠性问题。较大的导体和冷却结构会增加机械载荷，而较高的法向力和频繁的仓库配合循环会加速接触磨损。湿气、灰尘或道路污垢会增加接触电阻，产生加速进一步降解的局部加热。对于电缆组件，这种约束首先表现为热管理问题。
### ** 电缆热管理和液体冷却 **
被动传导和自然对流在大约500 A以上的持续电流下达到实际极限。增加导体横截面以控制MCS电流水平的热量会导致电缆过重，过厚且过硬，无法手动处理。液体冷却将设计方法从较大的铜转移到主动热管理。
液体冷却的电缆组件将水-乙二醇混合物或介电流体引导通过导体附近的内部通道，并在dc触点端子处进入连接器主体。去除导体附近的热量允许较小的铜横截面在指定的温度限制内承载较高的连续电流。
如图1所示，液冷充电连接器组件在单个插头组件中集成了冷却管，带有嵌入式温度传感器的dc触点，带有导线温度传感器的电源线以及泄漏检测。
图1。液体冷却CCS型充电连接器的剖视图，显示了冷却管，内部冷却器单元，带有温度传感器的dc触点，电源线和泄漏传感器，说明了MCS级设计扩展到千安级运行的主动热管理架构。(图片来源: EV Engineering)
这种架构增加了泵、密封件、快速断开器、软管、热交换器和传感器，每个都是潜在的故障模式。冷却剂通道几何形状和流速也影响温度分布。即使标称流量看起来足够，通道位置差，流量不足或部分堵塞也会产生局部热点。
室外油库作业增加了防冻、耐腐蚀、反复弯曲和振动的要求。集成到充电器控制回路中的压力和流量传感器可以检测堵塞或泄漏，允许在超过电缆或连接器热限制之前降低电流或关闭。在MCS电流水平下，电缆的可靠性取决于冷却剂的完整性、铜的载流量以及传递到连接器中的机械负载。
### ** 连接器耐久性和机械载荷 **
MCS连接器必须通过比组合充电系统 (CCS) 或北美充电标准 (NACS) 设计所要求的更大的接触面积和更坚固的绝缘体结构来承载千安培级电流。由此产生的插头组件更重且更笨重，但MCS被定义为由驾驶员而不是机器人系统进行手动操作。
如 ** 图2 ** 所示，MCS连接器几何结构将大电流dc触点与插头接口内的通信、识别和保护接地引脚分开。
图2。MCS连接器引脚分配包括手动操作的插头接口内的dc、保护接地、通信、识别和控制触点。(图片: CharIN)
更重的连接器和更硬的线缆在车辆入口处产生更高的弯曲力矩，尤其是当组件以一定角度悬挂或拉动时。
闩锁、插座加固和外壳安装必须处理这些负载，同时防止降低接触接合的未对准。外壳必须抵抗冲击、踢和车辆撞击，而不会增加质量，从而增加操纵力或减小作用范围。
高利用率的卡车和公共汽车仓库每天可以多次循环连接器，并且标准要求在数千次的配合循环中进行认证。在MCS电流水平下，任何增加接触电阻的磨损都会产生局部加热，从而加速弹簧接触退火，接触表面氧化和接触几何形状变形。
室外车辆段环境增加水分、道路污垢、灰尘和极端温度，损害密封和损坏外壳。一旦机械完整性降低，设计人员在1,250 V dc下保持低接触电阻和足够的绝缘间隙的余地就会减少。
### ** 千安培级接触电阻 **
在MCS电流下，接触电阻管理需要微欧姆稳定性，而不是足够用于轻型dc快速充电的低毫欧目标。100 µ Ω 的接触路径在500 A时消耗22.5 W，在1,500 A时消耗225 W，在3,000 A时消耗大约900 W。磨损、污染或s造成的任何增加