(© Scharfsinn/Shutterstock)
Multe țări s-au angajat să îndeplinească obiectivele climatice. Pentru a le atinge, este important, de asemenea, ca transportul în orașe să fie lipsit de emisii. Pe lângă electrificarea autoturismelor, vehiculele electrice de viteză redusă pot avea, de asemenea, o contribuție semnificativă.
Vehiculele electrice cu viteză redusă (LSEV – Low Speed Electric Vehicles) sunt ideale pentru parcurgerea distanțelor scurte în zonele urbane. În plus, cerințele mai stricte de protecție a mediului din ce în ce mai multe orașe, de exemplu sub forma unor zone cu trafic restricționat, sunt susceptibile de a da un impuls considerabil acestor vehicule. Astfel, P&S Intelligence preconizează că piața globală de vehicule LSEV va crește de la 35,2 miliarde USD în 2017 la 68 miliarde USD până în 2025. Țările cu o populație mare și multe zone dens populate, cum ar fi China și India, vor reprezenta cea mai mare parte. În consecință, producția de vehicule electrice cu viteză redusă, de exemplu în China, este, de asemenea, în creștere: Research In China preconizează o creștere de 15 milioane de vehicule între 2021 și 2025.
Diversitatea micromobilității
Vehiculele electrice cu viteză redusă, care sunt, de asemenea, incluse în categoria “micromobilitate”, includ o mare varietate de modele. Acestea pot fi utilizate ca vehicule comerciale sau pentru transportul de pasageri în zonele urbane. Deoarece se situează sub clasa autoturismelor, cerințele privind omologarea diferă semnificativ de cele pentru autoturismele tradiționale.
Un tip de vehicul LSEV, de exemplu, este un vehicul cu două roți. Printre acestea se numără scuterele electronice, bicicletele electronice și Pedelecs (Pedal Electric Cycle – biciclete electrice cu asistență la pedalare), inclusiv bicicletele de marfă cu două-, trei- și patru- roți. Acestea din urmă sunt deosebit de populare în rândul furnizorilor de servicii, cum ar fi serviciile de curierat și de livrare, precum și al familiilor, deoarece permit deplasarea rapidă în centrele urbane dens populate și oferă un anumit spațiu de depozitare.
Vehiculele cu trei roți includ motociclete cu ataș pentru uz privat și autoturisme mici, precum Piaggio Ape. Acestea sunt potrivite pentru transportul de pasageri, de exemplu în sectorul turismului, fiind utilizate și de serviciile poștale.
Modelele cu patru roți variază de la e-quad-uri până la mașini electrice mici, precum Renault Twizy și furgonete electronice mici. În funcție de dimensiunea și designul lor propriu-zis, acestea sunt utilizate pentru o varietate de aplicații de transport comercial și personal.
Performanța, viteza și autonomia vehiculelor LSEV de mici dimensiuni
În funcție de clasa lor auto, vehiculele electrice cu viteză redusă pot atinge viteze și puteri diferite. Micromobilele și vehiculele cu două roți cu viteză redusă pot atinge viteze maxime de 25 km/h. De obicei, acestea au o putere nominală de 1 kW. Tipurile mai mari cu două și trei roți au, în general, o putere nominală maximă de 4 kW și se deplasează cu până la 45 km/h. Vehiculele cu patru roți cu viteză redusă se deplasează, de asemenea, la această viteză maximă; însă, puterea lor nominală poate fi de până la 6 kW. Pe de altă parte, modelele grele cu patru roți pot atinge viteze maxime de 90 km/h cu o putere nominală de 15 kW. Autonomia vehiculelor electrice cu viteză redusă variază în funcție de puterea lor; multe dintre acestea pot parcurge aproximativ 150 km cu o singură încărcare a bateriei.
Proiecte de referință destinate aplicațiilor pentru vehicule electrice cu viteză redusă
Aplicații electronice de putere într-un LSEV. (© Rutronik)
Din aceste motive, unitatea de afaceri Automotive Business Unit (ABU) a Rutronik vede, de asemenea, un mare potențial în vehiculele electrice cu viteză redusă. În urma proiectului de referință de succes privind un switch HV bidirecțional pentru 800VDC și 50A, Rutronik colaborează acum îndeaproape cu Vishay cu scopul de a dezvolta mostre de aplicații pentru vehicule electrice cu viteză redusă echipate cu sistem electric de 48V. Acestea sunt încărcătorul de la bord (OBC – On-board charger) pentru sistemul de baterii de 48V și invertorul de tracțiune. Proiectele se concentrează pe eficiența convertoarelor, pe un design compact cu înălțime de instalare redusă și pe o calitate de clasă auto. Integrat într-o mașină de prezentare, a fost prezentat pentru prima dată la expoziția electronica India din septembrie 2023.
Componentele modulului de alimentare VS-ENM040M60P de la Vishay. (© Vishay)
Încărcătorul de la bord
OBC-ul oferă o putere maximă de încărcare de 3,6 kW. Componentele sale cheie sunt noile module de putere VS-ENM040M60P, bobinele optimizate pentru corecția factorului de putere (PFC) și un transformator de impulsuri dezvoltat special pentru această aplicație. Un modul de putere integrează un redresor de intrare semicontrolat, o diodă și un MOSFET pentru corecția factorului de putere și o jumătate de punte pentru transformatorul de impulsuri. Ansamblul electronic a fost integrat într-o carcasă EMIPAK-1B de la Vishay. Aceasta permite densități de putere mai mari decât o structură bazată pe circuite semiconductoare discrete, iar contactele sale de tip „press-fit” asigură o asamblare rapidă cu conexiuni sigure la un PCB.
Componentele pasive joacă, de asemenea, un rol important, deoarece proprietățile lor reprezintă un factor esențial în determinarea eficienței circuitului. Un transformator integrat LLC, cum ar fi MTBB133971 de la Vishay Custom Magnetics, este utilizat ca transformator de impulsuri. Inductoarele rezonante sunt deja încorporate.
Invertorul de tracțiune
Invertorul de tracțiune are o putere nominală de 15 kW, cu un vârf de putere de scurtă durată de 25 kW. Ca semiconductori de putere se utilizează trenchFET-uri cu canal N pentru industria auto de la Vishay, în capsulă PowerPAK 8x8L Reverse. Design-ul acestor capsule cu răcire prin partea superioară permite ca acestea să fie cuplate termic direct la un radiator, în loc să fie răcite prin placa PCB. Acest lucru scade rezistența termică și îmbunătățește disiparea căldurii.
Concluzie
Noile proiecte de referință pentru vehicule electrice cu viteză redusă oferă dezvoltatorilor de hardware șabloane de proiectare care pot reduce semnificativ timpul de lansare pe piață a propriilor proiecte de circuite. Prin utilizarea celor mai recente componente de înaltă performanță, circuitele realizează o densitate de putere ridicată la un cost redus.
Pentru a răspunde cererii în creștere, producția de vehicule electrice cu viteză redusă din China va crește semnificativ în următorii ani.
Privire de ansamblu: Avantajele LSEV-urilor
Pentru dezvoltatori/furnizori
- Reglementări de siguranță mai puțin stricte
- Costuri mai mici ale motorului și ale componentelor electronice în comparație cu vehiculele de 400V și 800V
- Fiabilitate mai mare a componentelor în comparație cu vehiculele de 400V și 800V
- Nu există riscuri de înaltă tensiune
Pentru utilizatori
- Încărcare ușoară la prize standard
- Foarte convenabil pentru călătorii scurte în zonele urbane
- Spațiu pentru parcare redus
- Conducere nepoluantă
- Permise în unele zone de protecție a mediului
Autor: Ralf Hickl, Product Sales Manager Automotive Business Unit (ABU),
Rutronik | https://www.rutronik.com
