作者： Steven Keeping

各大汽車制造商推出了電動汽車 (EV)，這深深吸引著全世界的目光。其中部分原因是一些華而不實的廣告宣傳，不過也是因為這些汽車是令人印象深刻的現代工程技術典范。與此同時，一支由無名英雄組成的龐大全球電動車隊正在悄然開展工作。

所謂的非公路車輛 (OHV) 在倉庫、工廠、機場、碼頭和其他許多必須運送貨物、行李和人員的地方來回穿梭，它們支撐著世界經濟。雖然灰土土的電動叉車在倉庫最陰暗的角落里作業(yè)，并不像高速公路上飛馳的時尚運動型電動汽車那樣魅力四射，但同樣發(fā)揮著重要的作用。非公路車輛的設計挑戰(zhàn)與公路車輛開發(fā)過程中遇到的挑戰(zhàn)一樣嚴峻，甚至更加嚴峻。

一刀切的做法

在公路電動汽車領域中，一個主要趨勢是從 400 V 牽引電池轉向 800 V 系統(tǒng)。這是一個明智的工程決策，因為電壓越高，牽引電機輸出相同功率所需的電流就越小。這反過來又降低了耗散功率，從而可以使用更輕的電纜和更小的電機，同時仍能保持性能。雖然我們需要做出權衡取舍，比如更高的電壓隔離要求，但總體而言，改用 800 V 電壓的效果不錯。

雖然 800 V 電源非常適合在高速公路上將四個人運送到數百公里之外，但對于每天在倉庫里慢吞吞作業(yè)幾個小時的電動叉車，亦或是在機場運送旅客行李的行李車來說，卻幾乎作用不大。這對于電動非公路車輛設計人員來說是個好消息，因為要在緊湊型車輛上尋找空間來放置 200 個鋰離子 (Li-ion) 電池非常不易。這些鋰離子可組成一個標稱 800 V 電池。

相反，電動非公路車輛使用較小的牽引電池。根據不同的應用，非公路車輛的常用牽引電壓包括 24 V、36 V、48 V、80 V、96 V 和 120 V。不過，雖然牽引電壓可能各不相同，但大多數非公路車輛的共同點是擁有一個 12 V 的低壓網絡，為非公路車輛的車燈、雨刷、喇叭和通風扇等提供電源。

取消 12 V 電池

公路電動汽車通常使用傳統(tǒng)的 12 V 鉛酸電池為低壓網絡供電，不過 48 V 電池也越來越受歡迎。這一點非常有意義，因為這樣可以將高壓牽引側與低壓網絡進行物理隔離。這也意味著電動轉向或加熱座椅等輔助功能無需直接通過牽引電池獲取電能，因此不會影響續(xù)航里程，因為低壓電池是通過再生制動來充電。

雖然非公路車輛上可以加裝 12 V 電池，但在很多情況下并非最佳解決方案。電池需要空間，增加了重量、成本和復雜性，而且在非公路車輛應用中，通常只有極少的再生制動來保持電池電量。在許多情況下，設計人員會選擇直接通過非公路車輛的牽引電池為低壓網絡供電。而且，由于與公路電動汽車相比，這些主力的工作范圍問題不大，因此牽引電池的電量消耗也無需過多擔憂。

此外，非公路車輛的牽引電池電壓較低，這意味著牽引電路和低功耗電路之間的隔離規(guī)定并不是那么嚴格。

功能強大的 DC-DC 模塊可滿足要求

在通過牽引電池為低壓網絡供電時，我們需要使用 DC-DC 轉換器將電壓降至 12 V。這個轉換器必須高效，以最大限度地減少牽引電池的耗電量并緩解熱管理問題；必須足夠緊湊，以適應小型非公路車輛上提供的空間；必須足夠堅固，以在惡劣條件下可靠地運行。

[RECOM]的現成 RMOD 系列電源模塊非常滿足要求（圖 1）。這些模塊設計為從汽車牽引電池產生低電壓，并提供兩種輸出功率：[400 W]和 [600 W]。模塊的密封等級為 IP69K，防塵防水，并通過了 EN60068 的抗溫度循環(huán)、抗沖擊和耐久性、抗?jié)穸?熱循環(huán)、抗振動、抗機械沖擊和抗鹽霧認證。它們還能隔離 2.5 kV 直流電，并通過 IEC/EN/UL/CSA 62368-1 認證。

圖 1：RECOM 的 RMOD DC-DC 模塊是一種堅固耐用的解決方案，能通過牽引電池為低壓網絡供電。（圖片來源：RECOM)

400 W 系列中的 [RMOD400-28-13SW]模塊可接受 16.8 V 至 56 V 的直流輸入電壓，在 13 V 電壓下輸出 30.8 A 電流。模塊尺寸為 8 x 4.53 x 2.4 in.，效率為 85%。圖 2 顯示了不同電壓下模塊的效率曲線。此外，還提供 24 V 輸出的版本 ([RMOD400-60-24SW])。

圖 2：所示為 RMOD400-28-13SW DC-DC 模塊在一定輸入電壓范圍內的效率曲線。（圖片來源：RECOM)

600 W [RMOD600-80-13SEW] 的直流輸入電壓范圍為 33.6 V 至 125 V，在 13 V 電壓下輸出 46.2 A 電流。模塊尺寸和效率與 400 W 版本相同。圖 3 顯示了模塊功率耗散與負載的關系。該模塊需要適當的熱管理，以調節(jié)高輸出負載時的溫度。

圖 3：所示為 RMOD600-80-13SEW DC-DC 模塊的功率耗散曲線。（圖片來源：RECOM)

消除熱量

得益于防水防塵的外殼結構，這些器件可以連接到 OHV 底盤上，并在最惡劣的條件下可靠運行。模塊必須安裝在散熱墊上，然后再安裝在可充當散熱器的底盤縱梁上。模塊可用于滿負載的封閉式應用中，前提是冷卻系統(tǒng)足以將底板溫度控制在 70°C 以下。

多個模塊可以并聯(lián)運行，前提是它們具有相同的額定輸出電壓。不過，由于不存在有功電流分流，設計人員必須注意并聯(lián)的設備可能會對總負載電流產生不同的影響（圖 4）。

圖 4：只要額定輸出電壓相同，RECOM RMOD DC-DC 轉換器可以并聯(lián)運行。（圖片來源：RECOM)

結束語

非公路車輛的設計人員可以通過牽引電池為車輛輔助系統(tǒng)所用的低壓網絡供電，從而避免額外安裝低壓電池。RECOM 的 RMOD DC-DC 模塊專門針對此用途提供了即插即用的解決方案。這些模塊可接受一系列牽引電池電壓輸入，同時為輔助系統(tǒng)提供穩(wěn)壓、低紋波、13 V 輸出。

審核編輯 黃宇