輸送アプリケーション向けDC/DCコンバータ

Electric charger in front of yellow construction vehicles
オフハイウェイ電気自動車(EV)には、電動フォークリフトからトラクター、掘削機まで、さまざまなアプリケーションがあります。これらのアプリケーションは、空港シャトルやゴルフカートなどのピープルムーバー、建設、鉱業、公園や庭園の用途で使用される屋外機器、またはパレットローダー、フォークリフトトラック、無人搬送車などの屋内ユニットです。

もちろん、ゴルフカートなどの軽量電動モビリティアプリケーションは、長い間存在してきました。しかし現在では、建設機械や採掘機械などのより高負荷のアプリケーションも加わりつつあります。
これらのタイプの車両の電動化を推進しているトレンドには、以下のものがあります:

  • ますます厳しくなる世界的な排出規制
  • エネルギー効率の向上に向けた取り組み
  • コスト低下の圧力
  • ノイズ減少
  • AGV やロボットなどの自律機械の台頭

図1に示すように、オフハイウェイEVでは通常、主動力として高電圧(HV)バッテリーパックを使用します。オンボードまたはオフボードAC/DCコンバータは、トラクションモーターインバータやその他の高電圧サブシステムに最大800V、最小では96V以下にもなるDC電圧を供給するこれらのバッテリーパックに充電電力を提供します。
Electric vehicle power system diagram
図1:eモビリティアプリケーションの典型的な電源アーキテクチャ(出典:RECOM)
各タイプの機器は、サイズに応じて異なる電圧を使用できます。いくつかの例を以下に示します。

  • 短距離パレット輸送用ウォーキースタッカー(標準24V)
  • AGV(24V~96V)
  • 中型フォークリフト(36V~48V)
  • カウンターバランスフォークリフト(48V~96V)
  • 空港荷物トラック、ピープルムーバー(48V~96Vまたは450V~800V)
  • 建設車両および輸送トラック(450V~800V)

電力供給システムは、高電圧供給に加えて、多数の低電圧モジュールにも対応する必要があります。車両に応じて、これには計器パネル、低電力バルブ、モーター、アクチュエータ、アクセサリ電源コンセント、ドアロック、ワイパー、ホーン、室内照明などが含まれています。 オフハイウェイEVには通常、低電圧デバイスに12V~24Vを供給する二次電池も搭載されています。DC/DCコンバータモジュールは、車載の12Vまたは24Vバッテリーを充電するために、HV電圧を低いレベルに変換する必要があります。

eモビリティ:過酷な環境でのアプリケーション

多くのオフロードeモビリティアプリケーションは、鉱山、多くの工業地帯、建設現場などの過酷な条件下で動作する必要があります。これらの状況は厳しい動作ストレスを課し、過酷な環境アプリケーションとして分類されます。

電気的ストレスには、高電圧の変化、接地の違い、高電圧システムと低電圧システム間の電気的絶縁の必要性などが含まれます。これらの環境における機械的ストレスには、極端な高温または低温、衝撃や振動、腐食、ほこりや湿気の侵入などが含まれる場合があります。

電気環境に対処するために、オフハイウェイ e-モビリティ アプリケーション用のDC/DCコンバータモジュールは、安定化出力を持ち、ガルバニック絶縁を備え、広い入力電圧範囲にわたってフルパワーを供給する必要があります。機械的ストレスに対抗するには、頑丈な構造を備え、広い温度範囲で動作し、適切なIP等級を備えている必要があります。

IP(Ingress Protection)等級は、固体および液体に対する保護レベルを示す業界標準の分類です。IPxx等級には、それぞれほこりと湿気に対する保護のレベルを分類する2つの独立した数字があります。IP69K等級のエンクロージャは、防塵性を備え、高圧水および蒸気洗浄に耐えられます。

eモビリティアプリケーション向けに最適化されたRECOMのRMODシリーズ

RECOM's RMOD600-EW DC/DC converter for e-Mobility
図2:RMODファミリーのワイドレンジDC/DCコンバータは、eモビリティアプリケーション向けに最適化されています(出典:RECOM)
RECOMは、多くのeモビリティアプリケーションの電力変換ニーズを満たす幅広いAC/DCおよびDC/DCコンバータを製造しています。

RMODシリーズ の安定化DC/DCコンバータ(図2)は、オフハイウェイ電気自動車用に特別に設計されており、HVトラクションバッテリーから低電圧ネットワークに電力を供給します。 RMOD製品 は、非常に頑丈でコンパクトな密閉ユニットです。同社は、冷却ファンを必要としないシャーシマウントが可能な300Wから600Wまでの幅広いソリューションを提供しています。最大120VDCまでの非常に広い入力電圧範囲を備えたRMODシリーズは、公称24V~96Vのバッテリー駆動システムを搭載した電気自動車に最適です。

多くのオフハイウェイEVの特徴の1つは、電子モジュールが天候から保護されていないことです。RMODシリーズは、防水・防塵ハウジング構造のため保護エンクロージャを必要とせず、車両のどの位置でもシャーシに機械的および熱的に直接接続できるため、非常に過酷な条件下でも確実に動作します。

RMODシリーズのDC/DCには、300W、400W、および2つの600Wバージョンが含まれます。RMOD600-W は、24V出力で33.6V~96Vの入力範囲(125V/5分)を特徴としています。RMOD600-EW は、13V出力と33.6V~125Vの広い連続入力範囲を特徴としています。どちらのバージョンも、最大で5分間、24Vまで動作可能です。RMODファミリーは2.5kVDCまで絶縁されており、IEC/EN/UL/CSA 62368-1の認証 を取得しています。周囲温度85°Cまでディレーティングなしでベースプレート冷却動作を行うように設計されています。

RMODシリーズの全製品が塵や水の侵入に対してIP67で、RMOD400/600に関してはIP69Kで保護され、温度サイクル、衝撃と耐久性、湿度/熱サイクル、振動、機械的衝撃、塩水噴霧に対する耐性に関するEN 60068規格の認証を受けています。これらの認証と包括的な電気的保護により、RMODシリーズは、オフハイウェイEVや産業用マテハン機器などの厳しいアプリケーション環境下で露出したエリアに設置するのに最適となっています。

まとめ

オフハイウェイ電気自動車 には、フォークリフトから空港機器、建設機器まで幅広い製品が含まれます。より効率的で環境に優しいソリューションを求める世界的な傾向に応えて、内燃機関車両に代わる自動車が増えています。

このブログでは、オフハイウェイ電源アーキテクチャの設計者にとって課題となる電気的要件と環境的要件を確認し、広範囲のHV入力から低電圧電力を供給するように設計されたRMODシリーズのDC/DCコンバータについて説明しました。
アプリケーション
  Series
1 DC/DC, 300.0 W, Single Output, Connector RMOD300-UW Series
Focus
  • Ultra wide input voltage range (18-106VDC)
  • IP67 protection for selective model
  • Operating temperature range: -40°C to +75°C
  • Input Reverse Polarity Protection
2 DC/DC, 360.0 W, Single Output, Connector RMOD360-UW Series
Focus
  • Ultra wide input voltage range (18-106VDC)
  • IP67 protection for selective model
  • Operating temperature range: -40°C to +75°C
  • Input Reverse Polarity Protection
3 DC/DC, 400.0 W, Single Output, Connector RMOD400-EW Series
Focus
  • On-Board DC/DC Converter
  • E-Mobility and industry vehicles
  • Very wide input voltage range for 48V / 80V / 96V
  • Plug & Play, ready to use
4 DC/DC, 400.0 W, Single Output, Connector RMOD400-W Series
Focus
  • On-Board DC/DC Converter
  • E-Mobility and industry vehicles
  • Wide input voltage range for 24V/36V or 48V/80V
  • Plug & Play, ready to use
5 DC/DC, 500.0 W, Single Output, Connector RMOD500-W Series
Focus
  • Wide input voltage range (32-96VDC)
  • Water & dust proof (IP67), robust and reliable
  • Operating temperature range: -40°C to +90°C
  • Protections: Input Reverse Polarity Protection, Input UVLO, Output OCP, SCP, OVP, OTP
6 DC/DC, 600.0 W, Single Output, Connector RMOD600-EW Series
Focus
  • On-Board DC/DC Converter
  • E-Mobility and industry vehicles
  • Very wide input voltage range for 48V / 80V / 96V
  • Plug & Play, ready to use
7 DC/DC, 600.0 W, Single Output, Connector RMOD600-W Series
Focus
  • On-Board DC/DC Converter
  • E-Mobility and industry vehicles
  • Very wide input voltage range for 48V / 80V
  • Plug & Play, ready to use
8 DC/DC, 2000.0 W, Single Output, Connector RMOD2000-EW Series
Coming Soon
  • High voltage DC/DC converter for E-Mobility
  • Covering input voltage range 180-950VDC
  • IP67, IP69, IP69K protection acc. to ISO 20653
  • EN62477-1, ISO 6469-3, ECE-R10/100
9 DC/DC, 4000.0 W, Single Output, Connector RMOD4000-EW Series
Coming Soon
  • High voltage DC/DC converter for E-Mobility
  • Covering input voltage range 180-950VDC
  • IP67, IP69, IP69K protection acc. to ISO 20653
  • EN62477-1, ISO 6469-3, ECE-R10/100