3.75兆瓦充电系统MCS测试方案

随着全球交通行业迈向低碳和电气化，重型交通车辆、船舶、飞机及工程机械等大型装备对极高充电功率的需求日益突出。兆瓦充电系统（Megawatt Charging System，MCS）以高达3.75 MW的充电功率，成为推动上述领域电气化的关键技术。MCS不仅能够大幅缩短充电时间，还能满足重载、高频次运营场景的需求，是实现绿色能源转型的重要支撑。

高功率充电需求 - 经济效率驱动

大型车辆的电池容量往往是乘用车的数十倍，传统充电方式难以满足大型机械设备的快速补能，因此相比欧洲CCS标准的直流充电，其充电功率需求理想情况下需提高10~15倍（见图1）。MCS 通过提升充电电压和电流，目前能在45分钟内把重型车辆电池SOC充至80%，这需要最高3.75 MW的功率，同时也与长途驾驶的法定休息时间相吻合。

图1：电池SOC与充电时间对比

高功率充电需求 - 经济效率驱动

与GB/T、CHAdeMO、CCS和NACS标准相比，MCS实现了缩短4.2倍至15倍的充电时间。技术层面MCS源自CCS，但两者在某些方面差异显著：

图2：各标准充电系统概览

充电接口与低层通信

图3：MCS充电接口示意图

如图3所示，IEC TS 63379定义的MCS接口能够传输高达3000A电流，并支持1250V电压，且对最高功率场景要求强制液冷。

MCS低层通信标准为IEC 61851-23-3（预计2026发布）。在MCS中控制导引引脚被称为充电使能（Charge Enable，CE），使用5V DC电压且无PWM。类似CCS中PP引脚，MCS使用5V DC作为插入检测（Insertion Detection，ID），该引脚也可提供12/24V的辅助用电设备供电。

高层通信：10BASE-T1S Multipoint通信

高层通信基于ISO 15118-20，而其修正案1（ISO 15118-20 Amd-1）引入了MCS的附加服务ID等。通信结构与CCS相似，使用TLS、TCP/IP、以太网，但物理层采用ISO 15118-10规定的10BASE-T1S。10BASE-T1S是一种单对双绞线以太网，带宽为10Mbps半双工，采用基于IEEE 802.3cg规范的差分曼彻斯特编码（DME）。MCS高层通信无需电力线载波通信（PLC），也无需用于检测连接状态的SLAC（信号电平衰减特性）流程。

PLCA通信机制

与标准以太网的点对点通信不同，10BASE-T1支持多点连接和物理层冲突避免（PLCA: Physical Layer Collision Avoidance）机制，其EVSE基础设施端作为Coordinator，分配节点ID 0，EV电动车辆分配ID 1（Drop Node 1）。根据ISO 15118-10，通信总线最多可支持6个附加节点（Drop Nodes），例如传输插枪与插座的传感器数据、电流、温度等其他信息。PLCA可进一步优化通信过程，提升多节点间数据传输效率，确保充电过程各环节信息同步与安全。

MCS开发与测试

尽管MCS的标准化尚未完成，但整车厂和基础设施方面的充电系统开发已经启动。早期阶段的仿真和测试有助于防止设计错误，减少纠正时间，降低成本。

图4：可扩展式MCS充电系统

Vector开发的MCS仿真测试解决方案，涵盖EVCC/SECC桌面级功能与通信开发测试、一致性与互操作性测试、兆瓦级性能功率测试、EV/EVSE实车实桩数据采集分析，满足工程师不同维度应用场景（图4）。

CANoe.SmartCharging

满足MCS/CCS/OCPP/GBT/CHAdeMO各地区协议的EV/EVSE分析、仿真和测试软件平台，同时支持用户自定义各阶段充电时序、通信报文与参数、交互周期与抖动偏差、故障注入等功能。

CANoe Security Manager

是软件内嵌的安全通信模块，支持TLS 1.2/1.3加密、PnC安全证书模板，且支持Hubject可信根互联认证，满足ISO 15118-20强制要求的TLS加密。

VT5201

新一代智能充电板卡，提供CCS（PLC）/MCS硬件导引电路仿真，同时支持物理层故障模拟，如CE与ID引脚电压和电阻值修改。

VN5614/VN5650

通信接口卡支持10BASE-T1S，实现MCS高层通信和MultiDrop多点连接。

vCTS.performance

则可提供1,500V、最大3.84MW充电功率的测试台架，包含180kW的主控模块和额外功率机架进行扩展，每个额外机架提供300kW，用户可以按需组合所需功率。

CANoe Test Package EV/EVSE – CCS

提供标准的ISO 15118测试用例库及源码环境（vTESTstudio），测试人员可以快速实现标准化之外的自定义测试序列。

图5：自动化测试系统

展望

MCS作为重型交通电气化的核心技术，其标准化、可靠性与灵活性将直接影响行业发展进程。未来，随着标准不断完善、测试工具持续升级，MCS有望在物流、港口、航空及工程机械等领域广泛应用。

借助合适的开发、仿真和测试工具，可以解决系统的复杂性和潜在的风险。Vector提供的系统具有高度的灵活性和可扩展性，包括在MCS规定的最大充电功率下的性能测试，同时工具链无缝覆盖其它充电标准，更好覆盖不同项目所需。Vector也参与相关标准化委员会，并快速调整解决方案以适应最新的MCS标准化进程。