面向交通运输应用的 DC/DC 转换器

Electric charger in front of yellow construction vehicles
非公路电动车辆 (EV) 涵盖从电动叉车到拖拉机再到挖掘机等诸多应用。其应用场景包括机场摆渡车和高尔夫球车等载人交通工具;建筑、采矿和园林等行业所用的户外设备;或托盘装载机、叉车和自动导引车等室内设备。

当然,高尔夫球车等许多轻型电动车辆已经投入使用很长一段时间。但现在,建筑和采矿等行业的重型设备也开始采用电动车辆。
推动此类车辆电气化的趋势具体如下:

  • 全球排放法规日益严格
  • 对高效能源效率的需求
  • 降低成本的压力
  • 降低噪音
  • 自动导引车 (AGV) 和机器人等自动化机器的兴起

非公路电动车辆通常使用高压 (HV) 电池组作为主要动力。车载或非车载 AC/DC 转换器 为这些电池组提供充电电源,电池组为牵引电机逆变器和其他高压子系统提供直流电压,最高可达 800V,也可以低至 96V 或更低。
Electric vehicle power system diagram
图 1:电动车辆应用的典型电源架构(来源:RECOM)
每种类型的设备都可以根据自身规格采用不同的电压。以下列出了一些具体示例:

  • 用于短距离托盘运输的步行式堆垛机(典型值 24V)
  • AGVs (24V–96V)
  • 中型叉车(36V–48V)
  • 平衡重式叉车(48V–96V)
  • 机场行李车、旅客运输车(48V–96V 或 450V-800V)
  • 建筑施工车辆和运输卡车 (450V–800V)

除了高压电源外,电力输送系统还必须配备大量低压模块。根据车辆的不同,这些低压模块可能包括仪表板、低功率阀门、电机和执行器、辅助电源插座、车门锁、雨刷器、喇叭和室内照明灯。 非公路电动车辆通常还包括一个为低压设备提供 12V-24V 电压的次级电池;此外,还需要配备一个 DC/DC 转换器模块,用于将高压电压转换为较低电压,以便为车载 12 V 或 24 V 电池充电。

电动车辆:恶劣环境应用

许多越野电动车辆必须在极端条件下工作,比如矿山、许多工业场所和建筑工地等。这些条件会对车辆造成严重的工作压力,因此被归类为恶劣环境应用。

电气应力包括高压电压变化、接地差异、高压和低压系统之间需要进行电气隔离等等。这些环境中的机械应力可能包括极热或极冷的温度、冲击和振动、腐蚀、灰尘或湿气侵入等等。

为了应对电气环境,用于非公路电动车辆的 DC/DC 转换器模块应具备稳压输出和电气隔离,并可在宽输入电压范围内提供全功率输出。为了应对机械应力,模块必须具备坚固结构,可在较大的温度范围内正常工作,并且必须具备适当的 IP 等级。

IP(入口保护)等级是行业标准分类,表示对固体和液体物质的防护水平。IPxx 等级中的两个独立数字,分别表示对防尘和防潮级别的分类。IP69K 等级的外壳必须防尘,并能承受高压水和蒸汽清洁。

RECOM RMOD 系列针对电动车辆应用进行了优化

RECOM's RMOD600-EW DC/DC converter for e-Mobility
图 2:RMOD 系列宽范围 DC/DC 转换器已针对电动车辆应用进行了优化(来源:RECOM)
RECOM 制造各种 AC/DC 和 DC/DC 转换器 ,可满足许多电动车辆应用的电源转换需求。

RMOD 系列稳压 DC/DC 转换器(图 2)专为非公路电动车辆设计,用于从高压牵引电池向低压网络供电。RMOD 产品结构异常坚固、尺寸紧凑且密封良好,可提供从 300W 到 600W 不等的一系列解决方案,采用底盘安装,从而免于使用冷却风扇。RMOD 系列具备超宽输入电压范围,最高可达 120VDC,因此非常适用于具有 24V 至 96V 标称电压电池供电系统的电动车辆。

许多非公路电动车辆通常缺乏对电子模块的保护措施。由于 RMOD 系列采用防水防尘的外壳结构,因此不需要额外的保护外壳,可以直接安装到底盘的任何位置,能够抵御机械冲击和高温,即使在最恶劣的条件下也能可靠工作。

RMOD 系列 DC/DC 转换器包括 300W、400W 型号和两个 600W 型号。RMOD600-W 的输入电压范围为 33.6V 至 96V(可以承受 125V 电压长达 5 分钟),输出电压为 24V;RMOD600-EW 的输出电压为 13V,具备 33.6V 至 125V 的超宽连续输入电压范围。两个型号均可在低至 24V 的电压下工作长达 5 分钟。RMOD 系列转换器隔离电压为 2.5kVDC,并获得 IEC/EN/UL/CSA 62368-1 认证,采用基板冷却方式,可在最高 85°C 环境温度下工作而不会降额。

RMOD 系列的所有产品均达到 IP67 防护等级,RMOD400/600 甚至达到 IP69K 等级,可有效防尘防水,并通过 EN 60068 认证,能够耐受温度循环、冲击和长时间工作、湿热循环、振动、机械冲击和盐雾。全面的电气保护加上这些认证,使得 RMOD 系列非常适合安装在非公路电动车辆等苛刻应用环境下的暴露区域,同时也可安装在工业物料搬运设备中。

结论

非公路电动车辆 涵盖从叉车到机场设备再到建筑设备等大量产品。为了顺应全球追求更高效、更环保解决方案的趋势,电动车辆正逐渐取代内燃机车辆。

本博客回顾了非公路车辆电源架构设计师面临的电气和环境要求,并介绍了能够通过宽范围高压输入提供低压电源的 RMOD 系列 DC/DC 转换器。
应用
  系列
1 DC/DC, 300.0 W, Single Output, Connector RMOD300-UW Series
重点
  • 超宽输入电压范围 (18 VDC-106 VDC)
  • 部分型号具有 IP67 防护等级
  • 宽工作温度范围:-40°C 至 +75°C
  • 保护措施:具备输入反极性保护、输入 UVLO、输出 OCL、SCP、OVP、OTP
2 DC/DC, 360.0 W, Single Output, Connector RMOD360-UW Series
重点
  • 超宽输入电压范围 (18 VDC-106 VDC)
  • 部分型号具有 IP67 防护等级
  • 宽工作温度范围:-40°C 至 +75°C
  • 保护措施:具备输入反极性保护、输入 UVLO、输出 OCL、SCP、OVP、OTP
3 DC/DC, 400.0 W, Single Output, Connector RMOD400-EW Series
重点
  • 车载 DC/DC 转换器
  • 电动汽车和工程车辆
  • 超宽输入电压范围:48 V/80 V/96 V
  • 即插即用,随时可用
4 DC/DC, 400.0 W, Single Output, Connector RMOD400-W Series
重点
  • 车载 DC/DC 转换器
  • 电动汽车和工程车辆
  • 宽输入电压范围,适用于 24 V/36 V 或 48 V/80 V
  • 即插即用,随时可用
5 DC/DC, 500.0 W, Single Output, Connector RMOD500-W Series
重点
  • 宽输入电压范围 (32-96 VDC)
  • 防水防尘 (IP67),坚固可靠
  • 宽工作温度范围:-40°C 至 +90°C
  • 保护措施:具备输入反极性保护、输入 UVLO、输出 OCP、SCP、OVP、OTP
6 DC/DC, 600.0 W, Single Output, Connector RMOD600-EW Series
重点
  • 车载 DC/DC 转换器
  • 电动汽车和工程车辆
  • 超宽输入电压范围:48 V/80 V/96 V
  • 即插即用,随时可用
7 DC/DC, 600.0 W, Single Output, Connector RMOD600-W Series
重点
  • 车载 DC/DC 转换器
  • 电动汽车和工程车辆
  • 输入电压范围极宽,支持 48 V / 80 V
  • 即插即用,随时可用
8 DC/DC, 2000.0 W, Single Output, Connector RMOD2000-EW Series
即将推出
  • High voltage DC/DC converter for E-Mobility
  • Covering input voltage range 180-950VDC
  • IP67, IP69, IP69K protection acc. to ISO 20653
  • EN62477-1, ISO 6469-3, ECE-R10/100
9 DC/DC, 4000.0 W, Single Output, Connector RMOD4000-EW Series
即将推出
  • High voltage DC/DC converter for E-Mobility
  • Covering input voltage range 180-950VDC
  • IP67, IP69, IP69K protection acc. to ISO 20653
  • EN62477-1, ISO 6469-3, ECE-R10/100