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个人电动出行设备需要专业且紧凑的电池和动力系统

概述

尽管媒体对交通电气化的关注主要集中在电动汽车市场的高速发展上,但小型个性化电动出行系统的普及也将产生重大影响。小型电动出行设备涉及各种应用领域,如电动滑板车、轮椅、摩托车、高尔夫球车、小型穿梭车、叉车、平台推车、自主仓储移动机器人等。

它们的一个共同点是,它们都需要更小、更紧凑的电池系统来驱动其低电压的推进机构。正如本文所讨论的,个人电动出行设备的电池系统需要尽量减小体积和重量,并为了提高安全性使用较低的电压。

个人电动出行的主要趋势

随着整个交通领域逐渐远离化石燃料,全尺寸的电动汽车、卡车和公共交通系统正在彻底改变我们在城市内部和城市之间进行中长途旅行的方式。然而,与此同时,小型电动出行解决方案的应用范围正在快速扩大,既包括城市地区的个性化消费者应用领域,也包括仓库、工厂和校园环境中的专业商业应用领域。

电动出行市场实际上由许多不同的细分市场组成,且所有细分市场都在加速增长。例如:

  • 根据昆斯市场洞察(Quince Market Insights)的详细市场研究,2021年全球电动滑板车和摩托车市场规模估计将达到114万美元,预测期内的复合年增长率预计为32.5%。
  • 2020年电动高尔夫球车的市场价值为18.6亿美元,预计到2026年将达到25.2亿美元,预测期间(2021年~2026年)的复合年增长率约为5%——Mordor Intelligence。
  • 根据戈尔茨坦市场情报(Goldstein Market Intelligence)的研究,全球电动叉车市场规模预计到2030年将达到394亿美元,复合年增长率预计为7.1%。

技术挑战与解决方案

大多数个人电动出行设备使用无刷直流电动机,运动轮毂上附有永久磁铁,可绕固定电枢转动。这种设计具有高效能、良好的速度-扭矩特性和轻质重量。在某些情况下,直流电机直接内置在车轮中,从而省去了齿轮和传动带,简化了整体设计。然而,由于直流电机的空间有限、出行设备尺寸小、集成度高,我们面临着一系列关键技术挑战,包括以下几个方面:

电池技术——与电压范围在400V到800V之间的高压电动汽车动力总成系统相比,小型电动出行设备通常使用低压(48V)电源。这意味着车载电池系统可以更小,每个电池包中的锂离子电芯数量更少。然而,如需尽可能地减少整体空间和重量,就需要采用创新的方法来互连所有的电芯,集成高效的电芯连接铝或铜母线排板,并牢固包装电池系统,以便电池在各种环境条件下都能使用。

电源互连和母线排——将电池包与动力总成和电源控制模块互连,也需要一套强大的、经过验证的互连和母线排技术,用于优化性能和设计灵活性,适应各种电动出行应用领域。具体的要求可能包括将电池、动力总成和车轮集成到独立的组件中,尽可能地减少空间并避免暴露布线。例如,ENNOVI的BusMate®功率耦合器等创新解决方案可以简化小型印刷电路板、母线排和电机之间的电源连接。

安全性——安全性始终是任何车辆的首要考虑因素,也是个人电动出行系统的设计和部署能否成功的关键因素。使用低压48V电源本身就是一个重要的安全因素,但产品工程师还必须确保所有系统都能设计成尽可能降低用户受到电击的风险,或者系统意外损坏的风险。同样,使用配置灵活的紧凑型互连解决方案和集成成型技术也有助于实现所需的紧密集成,避免用户接触到带电线路。

小结

在ENNOVI,我们长期与全球电动汽车制造商合作,为几乎所有类型的汽车(包括全尺寸轿车和卡车以及较小的个人电动出行系统)设计创新且居于前列的优质解决方案。

ENNOVI是这一领域的重要参与者。除了为高压(400V至800V)电动车动力总成提供解决方案外,我们还支持混合动力车和个人电动出行系统中使用的低压(48V)动力总成。

针对多样化的电动出行市场,ENNOVI不仅为每个项目提供一次性定制解决方案。我们在电源互连、母线排、电机定子解决方案、集成式电源逆变器连接器以及基础材料科学和设计专业技术方面建立了广泛而深厚的技术基础,能够为任何规格和类型的电动汽车快速调整并配置新的解决方案。

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