正在開發新的創新車輛，以支持倉儲、物流、農業和配送運輸中更多的自主活動。這些應用的功率要求促使半導體制造商開發新的解決方案。

汽車行業的電氣化繼續成為頭條新聞，因為消費者希望更多地了解電動乘用車（主要是汽車）的特點和優勢。在工程界，話題經常轉向電力：電動汽車中使用的高壓和大型電池，其配電網絡必須處理 400 至 1200 V DC。

電動汽車類別中有許多電池供電解決方案的例子，從小型單人交通工具到公共交通公交車。雖然這些例子背后有明確的動力，但電氣化的好處也延伸到公路運輸貨物的車輛、農業設備以及用于物流和配送的倉儲。

設計用于在開闊的公共道路上快速長距離運送人員的車輛需要長續航里程（換句話說，大型電池）、高有效載荷（大型電機）和安全限制（有限的自主性）。相比之下，專為倉儲或智能農業設計的小型電動汽車移動速度更慢，在受控環境中以更短的距離承載較小的有效載荷。因此，這類電動汽車開創了更高水平的自動駕駛。

我們可以按電池電壓對電動汽車進行分類。與專門用于移動物體（例如托盤上的貨物）的車輛相比，載人車輛往往具有更大、更復雜的電池要求。專注于倉儲的品類正在經歷高水平的創新，同時也越來越容易為企業主所接受。這些機器人車輛的設計、定制、優化和部署變得更加簡單。它們的運營成本也相對較低，通常提供更短的投資回報時間和更明顯的結果。

更廣泛的交通領域的電氣化

電動設備在物流、倉儲和農業中的使用已經確立。例如，托盤車和叉車已經電氣化多年。然而，自主移動機器人 （AMR） 和自動導引車 （AGV） 正在定義這些設備的進一步發展方式。

雖然它們在形式和系統級功能上存在相似之處，但傳統解決方案、AGV 和 AMR 之間的差異說明了電氣化的多樣性。下表總結了其中一些差異：

表 1：物流中使用的傳統、自動駕駛和自動駕駛車輛的功能比較

表中的簡單顏色編碼顯示，根據突出顯示的功能，AMR 提供的優勢最大。當然，還有其他考慮因素，例如總擁有成本和維護成本。然而，預計 AMR 或 AGV 的成本將低于叉車，這意味著在工作生命周期內攤銷的擁有成本也將更低。

應用的多樣性帶來了要求的多樣性。每種類型的車輛都需要針對其尺寸、機動性類型、續航里程、有效載荷和整體重量進行優化的系統。隨著規模的縮小，較小的車輛可以使用需要較低電壓和較小電池的小型電動機運行。

自主與引導

自主性支持使用機器可以提高生產力。即使是簡單的機器也可以自主執行某些功能。對于設計為移動的機器，自主性具有不同的含義，因為它們還需要在周圍環境中導航。

自動駕駛汽車使用傳感器進行導航以了解其環境。它還將知道它要去哪里，并可能決定它的路線。或者，導引車可以自主移動，但其導航和目的地由車外控制。這通常意味著使用標記或航點來告訴車輛何時改變方向或何時到達目的地。在傳統車輛中，作員負責導航，盡管他們可能需要一些幫助，例如位置檢測和映射。

傳統的電動托盤搬運車或叉車與自動或有導引式替代方案之間的主要區別很明顯：作員不再需要親自在場。這也意味著車輛的設計不是以人類為中心的;它不需要為人工作員提供空間或容量。在沒有人工作員在場的情況下，車輛的尺寸和形狀可以更加特定于應用。

因此，我們可以期待自動駕駛和導引車推向市場帶來更大的創新。為這些產品創建一個通用平臺將加快設計周期，同時允許對功能和有效載荷進行定制。雖然導航將取決于車輛類別，但動力和運動子系統是 OEM 可以考慮標準化的功能。汽車 OEM 已經開創了這一先例，他們現在公開共享電動汽車開發的通用平臺，這可能會刺激持續創新。

AMR/AGV 電源子系統中壓解決方案

法規涵蓋運輸應用中使用的電壓標識。低電壓覆蓋高達 20 V DC 的系統，并使用黑色絕緣電線進行顏色編碼。20 V 和 60 V 之間的任何電壓都歸類為中壓，并采用淺藍色布線、外殼和導管進行顏色編碼。高于 60 V 被歸類為高壓，并使用橙色電纜、外殼和導管進行顏色編碼。

大多數電動汽車和所有 BEV 都將采用橙色電線，表示它們使用的高電壓。許多可能還采用淺藍色布線，其中使用 48 V 系統。輕度混合動力汽車可能只有 48 V 電氣系統。

48 V 在電動汽車的各個子類別中的使用越來越普遍。它屬于中壓范圍，因此從技術上講，這些系統不僅限于在 48 V 下工作;它們可以在高達 60 V DC 的電壓下工作。這使得中壓成為小型自動駕駛電動汽車的靈活選擇。

在某些情況下，特別是在主流汽車中，也使用 48 V 代替傳統的 12 V 系統。從 12 V 到 48 V 意味著在相同功率下電流更低。承載較低的電流意味著通過相同的線束在相同距離上的損耗較低。轉向 48 V 以在新應用中提供相同的功率，這意味著線束中可以使用較低規格的電線。

隨著電壓的增加，線束中使用的電線的成本和重量會降低。互連可以使用更小或更密集封裝的端子，這對連接器的尺寸、成本和重量有積極影響。在為小型自動駕駛或導引車設計電源架構時，這些都是明顯的優勢。

中壓電源架構的電子元件

除了所需的布線和連接器外，這些電源架構還基于電子元件。這些組件屬于一個層次結構，包括：

• 分立元件：晶體管、二極管和瞬態電壓抑制器

• 集成解決方案：高側和低側開關

• 模塊：AC/DC 和 DC/DC 轉換器

這些組件通常是單獨選擇的，并根據特定要求設計到系統中。

幾十年來，半導體行業一直在設計和制造這些產品。然而，該行業會對市場需求做出反應。從歷史上看，汽車和工業垂直領域對中壓的需求并不強勁，但這種情況正在發生變化。

事實上，盡管汽車和運輸應用向中壓的轉變相對較新，但該行業正在積極響應對這類半導體元件不斷增長的需求。

為了滿足這一需求，半導體制造商正在開發專為 20 V 至 60 V 范圍設計的解決方案。這導致器件針對開關或以其他方式控制高達 100 V DC 左右的電壓進行了優化。那些已經可用于其他電源應用的相同類型的組件通常針對低于或高于 100 V 的電壓進行設計和優化。

盡管開發這些解決方案無疑會帶來一些技術挑戰，但制造商是該領域的專家。挑戰的一部分是開發在成本和性能方面針對市場優化的設備。隨著市場的發展，我們可以期待看到更多的解決方案進入市場。

許多業界領先的功率半導體供應商現在已經擁有專為中壓汽車和運輸應用而設計的產品。大多數公司已經宣布了更多針對中壓應用的產品的路線圖。

對中壓解決方案的需求不斷增長，表明了汽車和工業領域的發展方向。我們可以預期，用于乘用車的電動汽車解決方案和為其他類型運輸設計的解決方案的可用性會增加。