正在开发新的创新车辆，以支持仓储、物流、农业和配送运输中更多的自主活动。这些应用的功率要求促使半导体制造商开发新的解决方案。
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汽车行业的电气化继续成为头条新闻，因为消费者希望更多地了解电动乘用车（主要是汽车）的特点和优势。在工程界，话题经常转向电力：电动汽车中使用的高压和大型电池，其配电网络必须处理 400 至 1200 V DC。
电动汽车类别中有许多电池供电解决方案的例子，从小型单人交通工具到公共交通公交车。虽然这些例子背后有明确的动力，但电气化的好处也延伸到公路运输货物的车辆、农业设备以及用于物流和配送的仓储。
设计用于在开阔的公共道路上快速长距离运送人员的车辆需要长续航里程（换句话说，大型电池）、高有效载荷（大型电机）和安全限制（有限的自主性）。相比之下，专为仓储或智能农业设计的小型电动汽车移动速度更慢，在受控环境中以更短的距离承载较小的有效载荷。因此，这类电动汽车开创了更高水平的自动驾驶。
我们可以按电池电压对电动汽车进行分类。与专门用于移动物体（例如托盘上的货物）的车辆相比，载人车辆往往具有更大、更复杂的电池要求。专注于仓储的品类正在经历高水平的创新，同时也越来越容易为企业主所接受。这些机器人车辆的设计、定制、优化和部署变得更加简单。它们的运营成本也相对较低，通常提供更短的投资回报时间和更明显的结果。
电动设备在物流、仓储和农业中的使用已经确立。例如，托盘车和叉车已经电气化多年。然而，自主移动机器人 （AMR） 和自动导引车 （AGV） 正在定义这些设备的进一步发展方式。
虽然它们在形式和系统级功能上存在相似之处，但传统解决方案、AGV 和 AMR 之间的差异说明了电气化的多样性。下表总结了其中一些差异：
表 1：物流中使用的传统、自动驾驶和自动驾驶车辆的功能比较
表中的简单颜色编码显示，根据突出显示的功能，AMR 提供的优势最大。当然，还有其他考虑因素，例如总拥有成本和维护成本。然而，预计 AMR 或 AGV 的成本将低于叉车，这意味着在工作生命周期内摊销的拥有成本也将更低。
应用的多样性带来了要求的多样性。每种类型的车辆都需要针对其尺寸、机动性类型、续航里程、有效载荷和整体重量进行优化的系统。随着规模的缩小，较小的车辆可以使用需要较低电压和较小电池的小型电动机运行。
自主性支持使用机器可以提高生产力。即使是简单的机器也可以自主执行某些功能。对于设计为移动的机器，自主性具有不同的含义，因为它们还需要在周围环境中导航。
自动驾驶汽车使用传感器进行导航以了解其环境。它还将知道它要去哪里，并可能决定它的路线。或者，导引车可以自主移动，但其导航和目的地由车外控制。这通常意味着使用标记或航点来告诉车辆何时改变方向或何时到达目的地。在传统车辆中，作员负责导航，尽管他们可能需要一些帮助，例如位置检测和映射。
传统的电动托盘搬运车或叉车与自动或有导引式替代方案之间的主要区别很明显：作员不再需要亲自在场。这也意味着车辆的设计不是以人类为中心的;它不需要为人工作员提供空间或容量。在没有人工作员在场的情况下，车辆的尺寸和形状可以更加特定于应用。
因此，我们可以期待自动驾驶和导引车推向市场带来更大的创新。为这些产品创建一个通用平台将加快设计周期，同时允许对功能和有效载荷进行定制。虽然导航将取决于车辆类别，但动力和运动子系统是 OEM 可以考虑标准化的功能。汽车 OEM 已经开创了这一先例，他们现在公开共享电动汽车开发的通用平台，这可能会刺激持续创新。
法规涵盖运输应用中使用的电压标识。低电压覆盖高达 20 V DC 的系统，并使用黑色绝缘电线进行颜色编码。20 V 和 60 V 之间的任何电压都归类为中压，并采用浅蓝色布线、外壳和导管进行颜色编码。高于 60 V 被归类为高压，并使用橙色电缆、外壳和导管进行颜色编码。
大多数电动汽车和所有 BEV 都将采用橙色电线，表示它们使用的高电压。许多可能还采用浅蓝色布线，其中使用 48 V 系统。轻度混合动力汽车可能只有 48 V 电气系统。
48 V 在电动汽车的各个子类别中的使用越来越普遍。它属于中压范围，因此从技术上讲，这些系统不仅限于在 48 V 下工作;它们可以在高达 60 V DC 的电压下工作。这使得中压成为小型自动驾驶电动汽车的灵活选择。
在某些情况下，特别是在主流汽车中，也使用 48 V 代替传统的 12 V 系统。从 12 V 到 48 V 意味着在相同功率下电流更低。承载较低的电流意味着通过相同的线束在相同距离上的损耗较低。转向 48 V 以在新应用中提供相同的功率，这意味着线束中可以使用较低规格的电线。
随着电压的增加，线束中使用的电线的成本和重量会降低。互连可以使用更小或更密集封装的端子，这对连接器的尺寸、成本和重量有积极影响。在为小型自动驾驶或导引车设计电源架构时，这些都是明显的优势。
除了所需的布线和连接器外，这些电源架构还基于电子元件。这些组件属于一个层次结构，包括：
分立元件：晶体管、二极管和瞬态电压抑制器
集成解决方案：高侧和低侧开关
模块：AC/DC 和 DC/DC 转换器
这些组件通常是单独选择的，并根据特定要求设计到系统中。
几十年来，半导体行业一直在设计和制造这些产品。然而，该行业会对市场需求做出反应。从历史上看，汽车和工业垂直领域对中压的需求并不强劲，但这种情况正在发生变化。
事实上，尽管汽车和运输应用向中压的转变相对较新，但该行业正在积极响应对这类半导体元件不断增长的需求。
为了满足这一需求，半导体制造商正在开发专为 20 V 至 60 V 范围设计的解决方案。这导致器件针对开关或以其他方式控制高达 100 V DC 左右的电压进行了优化。那些已经可用于其他电源应用的相同类型的组件通常针对低于或高于 100 V 的电压进行设计和优化。
尽管开发这些解决方案无疑会带来一些技术挑战，但制造商是该领域的专家。挑战的一部分是开发在成本和性能方面针对市场优化的设备。随着市场的发展，我们可以期待看到更多的解决方案进入市场。
许多业界领先的功率半导体供应商现在已经拥有专为中压汽车和运输应用而设计的产品。大多数公司已经宣布了更多针对中压应用的产品的路线图。
对中压解决方案的需求不断增长，表明了汽车和工业领域的发展方向。我们可以预期，用于乘用车的电动汽车解决方案和为其他类型运输设计的解决方案的可用性会增加。
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