成本低、效率高、安全又舒適！一同走近農(nóng)用車的汽車功能電子化
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農(nóng)用車市場規(guī)模如何？
2019年，全球農(nóng)業(yè)機(jī)械市場價(jià)值為1470億美元，其中拖拉機(jī)的市場份額超過50%。發(fā)展中國家對農(nóng)產(chǎn)品的高需求和不斷提高的農(nóng)業(yè)機(jī)械化率推動(dòng)了該行業(yè)的增長。
預(yù)計(jì)亞太地區(qū)由于各國人口的增加，在預(yù)測期內(nèi)將快速增長，特別是印度和中國；其次是歐洲和北美。中國和印度在各國的拖拉機(jī)銷售數(shù)量上處于領(lǐng)先地位。
在中國，大約60%的農(nóng)業(yè)活動(dòng)都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。2017年，印度的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平錄得40%-45%。為了提高機(jī)械化的采用率，印度政府正在推動(dòng)平衡農(nóng)機(jī)化，通過對各種設(shè)備提供補(bǔ)貼，并支持通過前端機(jī)構(gòu)進(jìn)行批量購買，預(yù)計(jì)在預(yù)測期內(nèi)，這將加強(qiáng)拖拉機(jī)市場。
考慮到簡單的供需經(jīng)濟(jì)學(xué)，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力成本與一個(gè)國家的農(nóng)業(yè)就業(yè)總?cè)丝诒壤兄苯雨P(guān)系，因而影響農(nóng)用拖拉機(jī)市場。
該市場領(lǐng)域的主要新興技術(shù)和趨勢是什么？
圖1. 農(nóng)用車行業(yè)的大趨勢
盡管機(jī)動(dòng)農(nóng)用車與汽車同代出現(xiàn)，但農(nóng)用車仍以非自動(dòng)化、非電動(dòng)化、非數(shù)字化為主。這主要是由于自動(dòng)化的技術(shù)缺陷；然而，這種情況正在迅速改變。
僅歐盟就有超過1億噸的溫室氣體排放，其中最大的罪魁禍?zhǔn)资欠堑缆芬苿?dòng)機(jī)械(NRMM)車輛。因此，各國政府正在大力推行嚴(yán)格的污染和噪音控制法規(guī)。
此外，由于熟練勞動(dòng)力的短缺，人們對操作者的安全和舒適度的要求越來越高，同時(shí)也提高了生產(chǎn)力和能效的要求。
事實(shí)證明，電氣化是滿足這些需求和要求的最可行的策略之一。農(nóng)用拖拉機(jī)(AT)是NRMM的一個(gè)關(guān)鍵細(xì)分市場，見證了汽車功能電子化、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和自動(dòng)駕駛的大趨勢。
汽車功能電子化對這市場領(lǐng)域意味著什么？
結(jié)合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和自動(dòng)駕駛，汽車功能電子化給農(nóng)民帶來了幾個(gè)好處：
1
在種子和化肥上節(jié)約成本達(dá)20%
2
燃料費(fèi)用節(jié)省高達(dá)90%
3
由于不斷的駕駛和工作進(jìn)程速度，提高了生產(chǎn)力
4
節(jié)約勞動(dòng)力成本
5
增強(qiáng)操作者的安全和舒適度
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和架構(gòu)示例
根據(jù)推進(jìn)器和行星齒輪箱的動(dòng)力傳遞配置，輕度混合動(dòng)力和混合動(dòng)力電動(dòng)拖拉機(jī)主要有四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中電動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)(ICE)一起工作以提高車輛的燃油效率，或與ICE串聯(lián)為電池組充電。在全電池供電拖拉機(jī)的情況下，行星和推進(jìn)系統(tǒng)均由電動(dòng)機(jī)共同或獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。
圖2.?混合動(dòng)力和全電動(dòng)拖拉機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
安森美半導(dǎo)體為農(nóng)用車汽車功能電子化的各個(gè)級(jí)別提供多種方案，包括符合車規(guī)的的電流檢測放大器(CSA)、MOSFET和門驅(qū)動(dòng)器，用于輕度混合動(dòng)力48 V架構(gòu)。
汽車電源模塊(APM)系列支持48 V和高壓應(yīng)用，例如48 V BSG/ISG、電機(jī)控制、48 V-12 V DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器和用于HVAC的HV電子壓縮機(jī)，其中也可使用智能功率模塊(IPM)。
此外，VE-Trac? Dual和VE-Trac Direct也能解決在創(chuàng)新模塊方案中設(shè)計(jì)高功率密度可擴(kuò)展逆變器方案的挑戰(zhàn)。?
讓我們來仔細(xì)了解一下全電動(dòng)電池供電的拖拉機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
在這拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，電動(dòng)機(jī)是唯一的電源動(dòng)力來源，它同時(shí)驅(qū)動(dòng)用于牽引的動(dòng)力系統(tǒng)和用于輔助裝置和液壓負(fù)載的行星齒輪組（一起或獨(dú)立）。
典型的功率需求在65 kW到250 kW之間，考慮到拖拉機(jī)要執(zhí)行的不同任務(wù)，這個(gè)范圍相當(dāng)大?？紤]到平臺(tái)方法，可擴(kuò)展性是一個(gè)主要的優(yōu)勢。
此外，典型農(nóng)用拖拉機(jī)的任務(wù)特征要求在不犧牲可擴(kuò)展性和緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提下，具有高可靠性、堅(jiān)固性和長壽性。
基于上述考慮，安森美半導(dǎo)體的VE-Trac系列牽引逆變器模塊可滿足該領(lǐng)域所有最具挑戰(zhàn)性的技術(shù)需求，尤其是VE-Trac Dual系列代表了可擴(kuò)展性、延長壽命和可靠性的完美結(jié)合。
所有方案均通過AQG324認(rèn)證，并在175oC Tj_max連續(xù)運(yùn)行下測試合格，基于成熟和先進(jìn)的FS4 750 V Narrow Mesa IGBT技術(shù)，半橋(可堆疊)配置，采用壓鑄模模塊封裝。
VE-Trac Dual采用智能片上電流和溫度傳感器，具有低導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，與凝膠填充模塊相比具有更高的可靠性（壽命長達(dá)3倍），可以提高逆變器的能效和可靠性，滿足農(nóng)用拖拉機(jī)的性能和壽命需求。?
原始設(shè)備制造商(OEM)在設(shè)計(jì)聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛汽車(CAV)時(shí)面臨哪些關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)？
OEM在CAV市場面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn):
高能量密度的電源，同時(shí)保持結(jié)構(gòu)的完整性和尺寸和整體系統(tǒng)成本;
能效，因?yàn)樽钚〉耐C(jī)時(shí)間對終端客戶來說是至關(guān)重要的，以確保低的總體擁有成本；
使用的元件壽命長，因?yàn)檫@些車輛通?？梢赃\(yùn)行20；
堅(jiān)固性，任務(wù)概況主要是越野，其環(huán)境的振動(dòng)和溫度水平高于普通客車。
安森美半導(dǎo)體的VE-Trac和SiC方案能滿足CAV的苛刻任務(wù)要求。?
圖3. VE-Trac?Dual延長壽命
作為VE-Trac Dual的一部分，NVG800A75L4DSC可用于最高電壓750 V、額定電流800 A等應(yīng)用。
此外，安森美半導(dǎo)體為牽引逆變器設(shè)計(jì)提供完整的生態(tài)系統(tǒng)，其汽車隔離大電流和高能效IGBT門驅(qū)動(dòng)器含內(nèi)部電隔離，并提供車規(guī)的通信、電源管理和信號(hào)處理及調(diào)節(jié)方案。
此外，為了進(jìn)行快速原型設(shè)計(jì)和評估，我們極力推薦使用NVG800A75L4DSC-EVK套件。?
安森美半導(dǎo)體憑借其創(chuàng)新的方案，將繼續(xù)在xEV-拖拉機(jī)的每個(gè)階段的發(fā)展，解決農(nóng)用拖拉機(jī)汽車功能電子化的挑戰(zhàn)。
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