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48 V低速电动车叁考设计 微型交通技术加速发展
[作者 Salvatore Potestia、Ralf Hickl]   2024年03月22日 星期五 浏览人次: [1775]

低速电动车(LSEV)是城市地区短距行驶的理想选择。此外,越来越多的城市对环境保护提出了更严格的要求,例如采用交通限制区域的形式,这可能会大幅促进这些车辆的发展。



图一 : 为了满足日益增长的需求,未来数年中国低速电动车的产量将会大幅增加。(source:Scharfsinn / Shutterstock;儒卓力)
图一 : 为了满足日益增长的需求,未来数年中国低速电动车的产量将会大幅增加。(source:Scharfsinn / Shutterstock;儒卓力)

根据P&S Intelligence预测,全球LSEV市场将从2017年的352亿美元增长到2025年的680亿美元,中国和印度等人囗稠密的国家将占据最大的比例。因此,低速电动车的产量也在增加,例如根据Research In China预测,在2021年至2025年间,中国低速电动车的产量将增加1500万辆。


轻型交通的多样性

低速电动车也属於「微型交通」(micromobility)范畴,涵盖了各种类型的车辆。它们既可以用作商用车,也可用於城区客运。由於它们的等级低於乘用车,因此有关车辆类型批准的要求与传统乘用车有很大的不同。


举例来说,例如LSEV包括电动滑板车、电动自行车和脚踏车等两轮车辆,也包括两轮、三轮和四轮货运自行车在内。後者尤其受到例如快递员和送货服务等服务提供者以及家庭的欢迎,因为它们可以在人囗稠密的市中心区域快速行动,并可以提供一定的载货空间。


三轮车辆包括侧挂车的个人用摩托车和小型客车,例如比雅久Piaggio Ape三轮货车。它们适用於客运,例如旅游业,也可用於邮政服务。


四轮车型则有电动四轮车、小型电动车(例如雷诺的Twizy电动车)和小型电动货车。根据实际的尺寸和设计,它们可用於各种商业和个人交通应用。


小型LSEV的性能、速度和续航里程

根据车辆类别的不同,低速电动车可以达到不同的速度和额定功率。


轻型且低速的两轮车最高时速可达25公里,它们的额定功率通常为1 kW;较大型的两轮车和三轮车的最大额定功率通常为4 kW,最高速度可达时速45公里;低速四轮车也能够以这一最高速度行驶,但其额定功率可高达6 kW;而重型四轮车的最高速度可达时速90公里,额定功率为15 kW。低速电动车的续航里程因其输出功率而异,许多电动车一次充电可行驶约150公里。



图二 : LSEV中的电子功率应用(source:儒卓力)
图二 : LSEV中的电子功率应用(source:儒卓力)

低速电动车应用的叁考设计

基於上述原因,儒卓力汽车业务部门(ABU)看到了低速电动车的庞大潜力。继成功开发出800 VDC和50 A双向HV开关叁考设计後,儒卓力与威世科技(Vishay)合作,为配备48 V电气系统的低速电动车开发样品应用。这些应用包括用於48V电池系统的车载充电器(OBC)和牵引逆变器。设计重点是转换器的效率、低安装高度的小型化设计,以及汽车等级品质。


车载充电器

车载充电器的最大充电功率为3.6 kW,其关键组件是新型VS-ENM040M60P电源模组、最隹化的功率因数校正(PFC)线圈,以及专为此应用开发的脉冲变压器。


电源模组整合了半控输入整流器、一个二极体和一个用於功率因数校正的MOSFET元件,以及用於脉冲变压器的半桥。采用威世的EMIPAK-1B进行封装,与采用分立半导体的结构相比,它能够实现更高的功率密度,其压接触点可确保快速组装,并与印刷电路板牢固连接。



图三 : 威世VS-ENM040M60P电源模组中的整合元件(source:威世)
图三 : 威世VS-ENM040M60P电源模组中的整合元件(source:威世)

另外,被动元件也发挥着重要的作用,因为它们的特性是决定电路效率的关键因素。例如威世Custom Magnetics的MTBB133971等整合式LLC变压器用作脉冲变压器,并且整合了谐振电感器。


牵引逆变器

牵引逆变器的额定功率为15 kW,短期峰值功率为25 kW。功率半导体采用威世的N沟道汽车TrenchFET(PowerPAK 8x8L反向封装)。这款顶部冷却封装能够提供直接与散热器进行热耦合,而不是通过PCB进行冷却,如此一来,可以降低热阻并改善散热效果。


结语

全新低速电动车叁考设计为硬体开发人员提供了设计范本,能够显着缩短自有电路设计的上市时间,而通过使用新颖的高性能元件,客户能够以低成本实现高功率密度电路。


(本文作者Salvatore Potestia1、Ralf Hickl2为儒卓力汽车业务部门(ABU)1业务开发、2产品销售经理)


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