農(nóng)用車行業(yè)的主要新興技術(shù)和趨勢

農(nóng)用車市場規(guī)模如何？

2019年，全球農(nóng)業(yè)機械市場價值為1470億美元，其中拖拉機的市場份額超過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)機械化率推動了該行業(yè)的增長。

預(yù)計亞太地區(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)活動都實現(xiàn)了機械化。2017年，印度的農(nóng)業(yè)機械化水平錄得40%-45%。為了提高機械化的采用率，印度政府正在推動平衡農(nóng)機化，通過對各種設(shè)備提供補貼，并支持通過前端機構(gòu)進行批量購買，預(yù)計在預(yù)測期內(nèi)，這將加強拖拉機市場。

考慮到簡單的供需經(jīng)濟學(xué)，農(nóng)業(yè)勞動力成本與一個國家的農(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

盡管機動農(nóng)用車與汽車同代出現(xiàn)，但農(nóng)用車仍以非自動化、非電動化、非數(shù)字化為主。這主要是由于自動化的技術(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，其中最大的罪魁禍首是非道路移動機械（NRMM）車輛。因此，各國政府正在大力推行嚴格的污染和噪音控制法規(guī)。

此外，由于熟練勞動力的短缺，人們對操作者的安全和舒適度的要求越來越高，同時也提高了生產(chǎn)力和能效的要求。

事實證明，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（AT）是NRMM的一個關(guān)鍵細分市場，見證了汽車功能電子化、精準農(nóng)業(yè)和自動駕駛的大趨勢。

汽車功能電子化對這市場領(lǐng)域意味著什么？

結(jié)合精準農(nóng)業(yè)和自動駕駛，汽車功能電子化給農(nóng)民帶來了幾個好處：

1

在種子和化肥上節(jié)約成本達20%

2

燃料費用節(jié)省高達90%

3

由于不斷的駕駛和工作進程速度，提高了生產(chǎn)力

4

節(jié)約勞動力成本

5

增強操作者的安全和舒適度

拓撲結(jié)構(gòu)和架構(gòu)示例

根據(jù)推進器和行星齒輪箱的動力傳遞配置，輕度混合動力和混合動力電動拖拉機主要有四種拓撲結(jié)構(gòu)，其中電動機與內(nèi)燃機（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的情況下，行星和推進系統(tǒng)均由電動機共同或獨立驅(qū)動。

圖2. 混合動力和全電動拖拉機的拓撲結(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級別提供多種方案，包括符合車規(guī)的的電流檢測放大器（CSA）、MOSFET和門驅(qū)動器，用于輕度混合動力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，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)計高功率密度可擴展逆變器方案的挑戰(zhàn)。

讓我們來仔細了解一下全電動電池供電的拖拉機拓撲結(jié)構(gòu)。

在這拓撲結(jié)構(gòu)中，電動機是唯一的電源動力來源，它同時驅(qū)動用于牽引的動力系統(tǒng)和用于輔助裝置和液壓負載的行星齒輪組（一起或獨立）。

典型的功率需求在65 kW到250 kW之間，考慮到拖拉機要執(zhí)行的不同任務(wù)，這個范圍相當(dāng)大。考慮到平臺方法，可擴展性是一個主要的優(yōu)勢。

此外，典型農(nóng)用拖拉機的任務(wù)特征要求在不犧牲可擴展性和緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提下，具有高可靠性、堅固性和長壽性。

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認證，并在175oC Tj_max連續(xù)運行下測試合格，基于成熟和先進的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3倍），可以提高逆變器的能效和可靠性，滿足農(nóng)用拖拉機的性能和壽命需求。

原始設(shè)備制造商（OEM）在設(shè)計聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛汽車（CAV）時面臨哪些關(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，同時保持結(jié)構(gòu)的完整性和尺寸和整體系統(tǒng)成本;

能效，因為最小的停機時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，因為這些車輛通常可以運行20；

堅固性，任務(wù)概況主要是越野，其環(huán)境的振動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)動器含內(nèi)部電隔離，并提供車規(guī)的通信、電源管理和信號處理及調(diào)節(jié)方案。

此外，為了進行快速原型設(shè)計和評估，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-拖拉機的每個階段的發(fā)展，解決農(nóng)用拖拉機汽車功能電子化的挑戰(zhàn)。

責(zé)任編輯：haq