農(nóng)用車(chē)行業(yè)的主要新興技術(shù)和趨勢(shì)

農(nóng)用車(chē)市場(chǎng)規(guī)模如何？

2019年，全球農(nóng)業(yè)機(jī)械市場(chǎng)價(jià)值為1470億美元，其中拖拉機(jī)的市場(chǎng)份額超過(guò)50%。發(fā)展中國(guó)家對(duì)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(zhǎng)。

預(yù)計(jì)亞太地區(qū)由于各國(guó)人口的增加，在預(yù)測(cè)期內(nèi)將快速增長(zhǎng)，特別是印度和中國(guó)；其次是歐洲和北美。中國(guó)和印度在各國(guó)的拖拉機(jī)銷(xiāo)售數(shù)量上處于領(lǐng)先地位。

在中國(guó)，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(guò)對(duì)各種設(shè)備提供補(bǔ)貼，并支持通過(guò)前端機(jī)構(gòu)進(jìn)行批量購(gòu)買(mǎi)，預(yù)計(jì)在預(yù)測(cè)期內(nèi)，這將加強(qiáng)拖拉機(jī)市場(chǎng)。

考慮到簡(jiǎn)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(guó)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(chǎng)。

該市場(chǎng)領(lǐng)域的主要新興技術(shù)和趨勢(shì)是什么？

圖1. 農(nóng)用車(chē)行業(yè)的大趨勢(shì)

盡管機(jī)動(dòng)農(nóng)用車(chē)與汽車(chē)同代出現(xiàn)，但農(nóng)用車(chē)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(guò)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(chē)輛。因此，各國(guó)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(duì)操作者的安全和舒適度的要求越來(lái)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(mǎn)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(chǎng)，見(jiàn)證了汽車(chē)功能電子化、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和自動(dòng)駕駛的大趨勢(shì)。

汽車(chē)功能電子化對(duì)這市場(chǎng)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(chē)功能電子化給農(nóng)民帶來(lái)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(chē)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(chē)汽車(chē)功能電子化的各個(gè)級(jí)別提供多種方案，包括符合車(chē)規(guī)的的電流檢測(cè)放大器（CSA）、MOSFET和門(mén)驅(qū)動(dòng)器，用于輕度混合動(dòng)力48 V架構(gòu)。

汽車(chē)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(chē)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(lái)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(lái)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(shì)。

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(zhǎng)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(mǎn)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(zhǎng)壽命和可靠性的完美結(jié)合。

所有方案均通過(guò)AQG324認(rèn)證，并在175oC Tj_max連續(xù)運(yùn)行下測(cè)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(kāi)關(guān)損耗，與凝膠填充模塊相比具有更高的可靠性（壽命長(zhǎng)達(dá)3倍），可以提高逆變器的能效和可靠性，滿(mǎn)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(chē)（CAV）時(shí)面臨哪些關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)？

OEM在CAV市場(chǎng)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(duì)終端客戶(hù)來(lái)說(shuō)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(zhǎng)，因?yàn)檫@些車(chē)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(chē)。

安森美半導(dǎo)體的VE-Trac和SiC方案能滿(mǎn)足CAV的苛刻任務(wù)要求。

圖3. VE-Trac?Dual延長(zhǎng)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(chē)隔離大電流和高能效IGBT門(mén)驅(qū)動(dòng)器含內(nèi)部電隔離，并提供車(chē)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(píng)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(chē)功能電子化的挑戰(zhàn)。

責(zé)任編輯：haq