面向车载应用的 DC/DC 电源

 图 1：新能源车载应用的典型电源架构（来源：RECOM）

非乘用电动车辆 (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
 
如图 1 所示，非乘用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 800 V，也可以低至 96 V 或更低。
 
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 24 V）
· AGV (24 V – 96 V)
· 中型叉车（36 V – 48 V）
· 平衡重式叉车（48 V – 96 V）
· 机场行李车、旅客运输车（48 V –96 V 或 450 V-800 V）
· 建筑施工车辆和运输卡车（450 V – 800 V）
 
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。  非乘用电动车辆通常还包括一个为低压设备提供 12 V - 24 V 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，用于非乘用电动车辆的 DC/DC 电源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

图 2：RMOD 系列宽范围 DC/DC 电源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 电源（图 2）专为非乘用电动车辆设计，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 300 W 到 600 W 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 120 VDC，因此非常适用于具有 24 V 至 96 V 标称电压电池供电系统的电动车辆。
 
许多非乘用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 电源包括 300 W、400 W 型号和两个 600 W 型号。RMOD600-W 的输入电压范围为 33.6 V 至 96 V（可以承受 125 V 电压长达 5 分钟），输出电压为 24 V；RMOD600-EW 的输出电压为 13 V，具备 33.6 V 至 125 V 的超宽连续输入电压范围。两个型号均可在低至 24 V 的电压下工作长达 5 分钟。RMOD 系列电源隔离电压为 2.5 kVDC，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
 
非乘用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。
 
本文回顾了非乘用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电源。