onsemi Veicoli commerciali e agricoli elettrici (eCAV)
I veicoli agricoli commerciali elettrici (eCAV) di Onsemi stanno trasformando l'agricoltura moderna, sostituendo i motori diesel e a benzina con sistemi di trasmissione elettrici a batteria, ibridi ed a estensione di autonomia su trattori, mietitrebbie, irroratrici, caricatori, veicoli per uso generale e di trasporto e robot autonomi per il campo. I progressi nelle batterie agli ioni di litio e LFP, gli incentivi governativi, l'aumento dei costi di carburante e manutenzione e la crescente pressione volta a ridurre le emissioni hanno contribuito a far crescere il mercato globale degli eCAV da $2.0 miliardi nel 2025 a $4.63 miliardi entro il 2031, rappresentando un CAGR del 14,99%. Il risultato: macchine più silenziose, a manutenzione ridotta che offrono coppia istantanea, frenata rigenerativa e costi operativi orari inferiori.
Onsemi è posizionato in modo unico per supportare questa transizione, offrendo una soluzione stack completa che affronta fino a 90% del semiconduttore DiBa in un eCAV tipico. Il portafoglio è supportato da una catena di approvvigionamento interna che aiuta a garantire la qualità e continuità delle consegne e la riduzione del rischio di progettazione.
Il portafoglio include moduli di potenza EliteSiC e IGBT e componenti discreti fino a 1200 V per inverter di trazione e caricatori a bordo, oltre a MOSFET PowerTrench® a bassa e media tensione ® per motori elettrici e attuatori. Include anche driver di porta isolati Hyperlux™ e sensori di immagine XGS, driver LED, soluzioni ethernet 10BASE-T1S e un'ampia portata di componenti per il rilevamento, la segnalazione e la protezione.
In combinazione con strumenti di progettazione come Elite Power Simulator, diagrammi blocco interattivi e guide di soluzione di sistema, Onsemi aiuta gli ingegneri ad accelerare il time-to-market, fornendo al contempo efficienza, densità di potenza e affidabilità, come richiesto dai moderni progetti eCAV.
Diagramma a blocchi
OCC
Include componenti utilizzati nel caricatore a bordo, tra cui la correzione del fattore di potenza dell'ingresso CA, la conversione DC-DC, l'azionamento del gate, il monitoraggio e la protezione. I componenti tipici includono dispositivi pFC, componenti DC-DC, driver di porta LDO, supervisori di tensione, dispositivi di protezione e componenti di rilevamento.
Alimentazione ausiliaria
Fornisce componenti per la generazione di linee di alimentazione ausiliaria per carichi di sistema isolati o secondari. Le parti tipiche comprendono Transistor GaN utilizzati nei progetti di alimentatori compatti.
Protezione batteria
Si concentra sui componenti utilizzati per la disconnessione della batteria, la protezione e il monitoraggio della corrente. I componenti tipici includono dispositivi di commutazione e componenti di rilevamento della corrente.
Inverter Trifase
Include componenti utilizzati per convertire l'alimentazione della batteria CC in alimentazione trifase per l'unità di azionamento motore. Le parti tipiche includono driver di porta, inverter stadio di potenza, eccitatori, isolatori digitali, interfaccia dispositivi MCU,rilevamento della corrente/tensione, alimentazione ausiliaria, convertitori CC-CC, supervisori LDO, componenti di protezione.
Vision System
Gruppo di componenti utilizzati nei sottosistemi di telecamere, percezione e visione artificiale. I componenti tipici includono sensori di immagine, dispositivi di supporto per il rilevamento di immagini, componenti per la gestione dell'alimentazione, traslatori di livello, memoria, protezione ESD, radar, GPS, sensori di pioggia/luce, sensori a ultrasuoni e interfacce cablate.
Rilevamento
Identifica i componenti utilizzati per misurare la corrente, la distanza, la posizione o altre condizioni operative. I componenti tipici includono dispositivi correlati al LiDAR e amplificatori di rilevamento di corrente.
Comunicazioni
Contiene componenti utilizzati per la comunicazione dei dati, l'isolamento e la protezione dell'interfaccia tra i sottosistemi del veicolo. I componenti tipici includono controller ethernet, diodi di protezione ESD, isolatori digitali e dispositivi di comunicazione wireless.
Controllo del motore a bassa tensione
Elenca i componenti utilizzati per azionare e controllare motori e attuatori a bassa tensione. Le parti tipiche includono driver per motori, driver di porta, MOSFET, componenti per codificatori e dispositivi di potenza per l'azionamento dei motori.
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Controllo dell'illuminazione
Include i componenti utilizzati per azionare e controllare l'illuminazione del veicolo. Le parti tipiche includono driver LED.
Controllo idraulico e pneumatico
Si applica alle funzioni idrauliche e pneumatiche controllate elettricamente. I componenti tipici includono dispositivi di compressione elettronica, sensori di posizione amplificatori operazionali e componenti di rilevamento.
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Controllo elettrico del servosterzo e dell'acceleratore
Supporta i sistemi di sterzo elettrico e di controllo dell'acceleratore. I componenti tipici includono MOSFET a bassa tensione, driver di porta, driver per motori, amplificatori operazionali, sensori di posizione e dispositivi di rilevamento della corrente.
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Controller principale
Fornisce componenti per il controllo, l'instradamento del segnale, la protezione e il supporto dell'interfaccia. I componenti tipici includono memoria, protezione ESD, traslatori di livello e interruttori analogici.
Domande frequenti eCAV
1. Quali blocchi semiconduttore sono generalmente necessari in un progetto di riferimento per un veicolo agricolo commerciale elettrico?
Un progetto di riferimento eCAV include generalmente un inverter di trazione, un caricabatterie di bordo, una protezione per batteria, un'alimentazione ausiliaria, il controllo del motore, i sensori, la comunicazione, l'illuminazione e le funzioni del controller principale. Questi blocchi utilizzano componenti come moduli di potenza SiC e IGBT, MOSFET discreti, driver di porta, amplificatori di rilevamento della corrente, sensori di immagine, controller ethernet, driver LED, LDO, supervisori di tensione, protezione ESD, memoria e traduttori di livello.
2. Come scelgo i componenti per un gruppo motopropulsore eCAV da 400 V a 800 V?
I sistemi eCAV ad alta tensione in genere richiedono dispositivi di potenza e driver di porta adatti al funzionamento ad alta tensione, tra cui MOSFET SiC, moduli IGBT, moduli SiC, driver di porta isolati, dispositivi di rilevamento della corrente e dispositivi di protezione. I progettisti devono valutare la tensione nominale, la corrente nominale, le perdite di commutazione, le prestazioni termiche, i requisiti di isolamento e il tipo di package per l'inverter di trazione, le fasi OBC e DC-DC.
3. Quali componenti vengono utilizzati in un inverter di trazione eCAV?
Un inverter di trazione generalmente include lo stadio di potenza dell'inverter, i drive di porta, il rilevamento di tensione e corrente, l'isolamento, l'alimentazione ausiliaria, la protezione e le interfacce di controllo. I tipi di componenti comuni includono moduli di potenza SiC, moduli IGBT, componenti discreti SiC o IGBT, driver di porta isolati, isolatori digitali, amplificatori di rilevamento di corrente, LDO, supervisori di tensione e componenti di interfaccia per microcontrollori.
4. Qual è il ruolo del SiC nei progetti di veicoli agricoli elettrici?
I dispositivi SiC sono utilizzati quando sono importanti elevata efficienza, capacità di tensione elevata e prestazioni termiche, in particolare negli inverter di trazione, nei convertitori OBC, nei convertitori DC-DC e negli stadi di commutazione ad alta potenza. I moduli SiC MOSFET e SiC possono supportare architetture 400 V 800 V e a tensione più elevata, contribuendo al contempo a ridurre le perdite di conduzione e a migliorare densità di potenza.
5. Quando un progettista dovrebbe prendere in considerazione i moduli IGBT invece dei moduli SiC per un eCAV?
I moduli IGBT possono essere adatti per applicazioni ad alta potenza meno sensibili al costo o all'efficienza, mentre i moduli SiC sono tipicamente scelti quando l'efficienza di commutazione, la densità di potenza e le prestazioni termiche sono priorità più elevate. La scelta migliore dipende dalla classe di potenza, dalla tensione, dalla frequenza di commutazione, dai limiti termici e dagli obiettivi di costo del sistema.
6. Quali componenti sono necessari per un caricatore a bordo eCAV?
Un caricatore a bordo può includere uno stadio pFC, uno stadio DC-DC, driver di porta, linee di polarizzione ausiliarie, rilevamento di corrente e tensione LDO, supervisori di tensione e componenti di protezione. A seconda della topologia, gli ingegneri possono utilizzare MOSFET SiC MOSFET a supergiunzione, IGBT, driver di porta SiC o IGBT, driver isolati e dispositivi di gestione dell'alimentazione di supporto.
7. Quali componenti supportano il rilevamento e la percezione nei sistemi eCAV?
I sistemi di rilevamento e percezione eCAV possono includere telecamere, LiDAR, radar, sensori a ultrasuoni, sensori di pioggia e luce, GPS e sensori di corrente o tensione. Le categorie di componenti rilevanti includono sensori di immagine, processori di segnale immagine, dispositivi SiPM, dispositivi RF, interfacce per sensore a ultrasuoni, amplificatori di rilevamento di corrente, amplificatori operazionali, circuiti integrati per la gestione dell'alimentazione, protezione ESD e interfacce di comunicazione cablate.
8. Quali tecnologie di sensori per immagini sono rilevanti per la visione artificiale eCAV?
I progetti di visione artificiale possono utilizzare, a seconda dell'applicazione, sensori di immagine rolling-shutter, global-shutter, sensori di profondità iToF, SWIR e sensori per immagini in condizioni di scarsa illuminazione. I principali fattori di selezione includono la risoluzione, il tipo di otturatore, l'intervallo dinamico, le prestazioni a bassa luminosità, la risposta NIR, il consumo energetico, le dimensioni del sensore e la necessità di informazioni sulla profondità.
9. Come può essere implementata la comunicazione tra i sottosistemi eCAV?
I sottosistemi dei veicoli possono utilizzare la comunicazione cablato e wireless a seconda della larghezza di banda della topologia e dei requisiti di sistema. Per le reti cablate ethernet 10BASE-T1S può supportare la comunicazione multidrop su una singola coppia intrecciata senza interruttore, mentre i componenti di supporto possono includere controller ethernet, diodi di protezione ESD, isolatori digitali e ricetrasmettitori cablati.
10. Quali strumenti e risorse di progettazione aiutano gli ingegneri a selezionare i componenti di progettazione di riferimento eCAV?
I progettisti possono utilizzare diagrammi a blocchi interattivi, guide alle soluzioni di sistema, strumenti di raccomandazione dei prodotti, strumenti di progettazione basati sul rilevamento della corrente, Elite Power Simulator, schede di valutazione e note applicative per restringere la selezione dei componenti. Queste risorse possono aiutare a confrontare moduli di potenza, dispositivi discreti, driver di porta, parti di sensore, componenti per la gestione dell'alimentazione di inverter di trazione, OBC, controllo del motore, illuminazione, comunicazione e progetti di sistema di visione.