圖 1：新能源車載應(yīng)用的典型電源架構(gòu)（來(lái)源：RECOM）
非乘用電動(dòng)車輛 (EV) 涵蓋從電動(dòng)叉車到拖拉機(jī)再到挖掘機(jī)等諸多應(yīng)用。其應(yīng)用場(chǎng)景包括機(jī)場(chǎng)擺渡車和高爾夫球車等載人交通工具；建筑、采礦和園林等行業(yè)所用的戶外設(shè)備；或托盤(pán)裝載機(jī)、叉車和自動(dòng)導(dǎo)引車等室內(nèi)設(shè)備。
當(dāng)然，高爾夫球車等許多輕型電動(dòng)車輛已經(jīng)投入使用很長(zhǎng)一段時(shí)間。但現(xiàn)在，建筑和采礦等行業(yè)的重型設(shè)備也開(kāi)始采用電動(dòng)車輛。 推動(dòng)此類車輛電氣化的趨勢(shì)具體如下：
· 全球排放法規(guī)日益嚴(yán)格
· 對(duì)高效能源效率的需求
· 降低成本的壓力
· 降低噪音
· 自動(dòng)導(dǎo)引車 (AGV) 和機(jī)器人等自動(dòng)化機(jī)器的興起
如圖 1 所示，非乘用電動(dòng)車輛通常使用高壓 (HV) 電池組作為主要?jiǎng)恿Α＼囕d或非車載 AC/DC 轉(zhuǎn)換器為這些電池組提供充電電源，電池組為牽引電機(jī)逆變器和其他高壓子系統(tǒng)提供直流電壓，最高可達(dá) 800 V，也可以低至 96 V 或更低。
每種類型的設(shè)備都可以根據(jù)自身規(guī)格采用不同的電壓。以下列出了一些具體示例：
· 用于短距離托盤(pán)運(yùn)輸?shù)牟叫惺蕉讯鈾C(jī)（典型值 24 V）
· AGV (24 V – 96 V)
· 中型叉車（36 V – 48 V）
· 平衡重式叉車（48 V – 96 V）
· 機(jī)場(chǎng)行李車、旅客運(yùn)輸車（48 V –96 V 或 450 V-800 V）
· 建筑施工車輛和運(yùn)輸卡車（450 V – 800 V）
除了高壓電源外，電力輸送系統(tǒng)還必須配備大量低壓模塊。根據(jù)車輛的不同，這些低壓模塊可能包括儀表板、低功率閥門(mén)、電機(jī)和執(zhí)行器、輔助電源插座、車門(mén)鎖、雨刷器、喇叭和室內(nèi)照明燈。 非乘用電動(dòng)車輛通常還包括一個(gè)為低壓設(shè)備提供 12 V - 24 V 電壓的次級(jí)電池；此外，還需要配備一個(gè) DC/DC 轉(zhuǎn)換器模塊，用于將高壓電壓轉(zhuǎn)換為較低電壓，以便為車載 12 V 或 24 V 電池充電。
電動(dòng)車輛：惡劣環(huán)境應(yīng)用
許多越野電動(dòng)車輛必須在極端條件下工作，比如礦山、許多工業(yè)場(chǎng)所和建筑工地等。這些條件會(huì)對(duì)車輛造成嚴(yán)重的工作壓力，因此被歸類為惡劣環(huán)境應(yīng)用。
電氣應(yīng)力包括高壓電壓變化、接地差異、高壓和低壓系統(tǒng)之間需要進(jìn)行電氣隔離等等。這些環(huán)境中的機(jī)械應(yīng)力可能包括極熱或極冷的溫度、沖擊和振動(dòng)、腐蝕、灰塵或濕氣侵入等等。
為了應(yīng)對(duì)電氣環(huán)境，用于非乘用電動(dòng)車輛的 DC/DC 電源模塊應(yīng)具備穩(wěn)壓輸出和電氣隔離，并可在寬輸入電壓范圍內(nèi)提供全功率輸出。為了應(yīng)對(duì)機(jī)械應(yīng)力，模塊必須具備堅(jiān)固結(jié)構(gòu)，可在較大的溫度范圍內(nèi)正常工作，并且必須具備適當(dāng)?shù)?IP 等級(jí)。
IP（入口保護(hù)）等級(jí)是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分類，表示對(duì)固體和液體物質(zhì)的防護(hù)水平。IPxx 等級(jí)中的兩個(gè)獨(dú)立數(shù)字，分別表示對(duì)防塵和防潮級(jí)別的分類。IP69K 等級(jí)的外殼必須防塵，并能承受高壓水和蒸汽清潔。
RECOM RMOD 系列針對(duì)電動(dòng)車輛應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化
圖 2：RMOD 系列寬范圍 DC/DC 電源已針對(duì)電動(dòng)車輛應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化（來(lái)源：RECOM）
RECOM 制造各種 AC/DC 和 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，可滿足許多電動(dòng)車輛應(yīng)用的電源轉(zhuǎn)換需求。
RMOD 系列穩(wěn)壓 DC/DC 電源（圖 2）專為非乘用電動(dòng)車輛設(shè)計(jì)，用于從高壓牽引電池向低壓網(wǎng)絡(luò)供電。 RMOD 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)異常堅(jiān)固、尺寸緊湊且密封良好，可提供從 300 W 到 600 W 不等的一系列解決方案，采用底盤(pán)安裝，從而免于使用冷卻風(fēng)扇。RMOD 系列具備超寬輸入電壓范圍，最高可達(dá) 120 VDC，因此非常適用于具有 24 V 至 96 V 標(biāo)稱電壓電池供電系統(tǒng)的電動(dòng)車輛。
許多非乘用電動(dòng)車輛通常缺乏對(duì)電子模塊的保護(hù)措施。由于 RMOD 系列采用防水防塵的外殼結(jié)構(gòu)，因此不需要額外的保護(hù)外殼，可以直接安裝到底盤(pán)的任何位置，能夠抵御機(jī)械沖擊和高溫，即使在最惡劣的條件下也能可靠工作。
RMOD 系列 DC/DC 電源包括 300 W、400 W 型號(hào)和兩個(gè) 600 W 型號(hào)。RMOD600-W 的輸入電壓范圍為 33.6 V 至 96 V（可以承受 125 V 電壓長(zhǎng)達(dá) 5 分鐘），輸出電壓為 24 V；RMOD600-EW 的輸出電壓為 13 V，具備 33.6 V 至 125 V 的超寬連續(xù)輸入電壓范圍。兩個(gè)型號(hào)均可在低至 24 V 的電壓下工作長(zhǎng)達(dá) 5 分鐘。RMOD 系列電源隔離電壓為 2.5 kVDC，并獲得 IEC/EN/UL/CSA 62368-1 認(rèn)證，采用基板冷卻方式，可在最高 85°C 環(huán)境溫度下工作而不會(huì)降額。
RMOD 系列的所有產(chǎn)品均達(dá)到 IP67 防護(hù)等級(jí)，RMOD400/600 甚至達(dá)到 IP69K 等級(jí)，可有效防塵防水，并通過(guò) EN 60068 認(rèn)證，能夠耐受溫度循環(huán)、沖擊和長(zhǎng)時(shí)間工作、濕熱循環(huán)、振動(dòng)、機(jī)械沖擊和鹽霧。全面的電氣保護(hù)加上這些認(rèn)證，使得 RMOD 系列非常適合安裝在非公路電動(dòng)車輛等苛刻應(yīng)用環(huán)境下的暴露區(qū)域，同時(shí)也可安裝在工業(yè)物料搬運(yùn)設(shè)備中。
結(jié)論
非乘用電動(dòng)車輛涵蓋從叉車到機(jī)場(chǎng)設(shè)備再到建筑設(shè)備等大量產(chǎn)品。為了順應(yīng)全球追求更高效、更環(huán)保解決方案的趨勢(shì)，電動(dòng)車輛正逐漸取代內(nèi)燃機(jī)車輛。
本文回顧了非乘用車輛電源架構(gòu)設(shè)計(jì)師面臨的電氣和環(huán)境要求，并介紹了能夠通過(guò)寬范圍高壓輸入提供低壓電源的 RMOD 系列 DC/DC電源。 |
