onsemi 電気商用農業車両（eCAV）
オンセミ (onsemi) 電気商用農業車両（eCAV）は、現代農業を変革しています。ディーゼルエンジンやガソリンエンジンに代わって、バッテリー電気、ハイブリッド電気、およびレンジエクステンション駆動系がトラクター、収穫機、散布機、ローダー、ユーティリティ車両、輸送車両、自律走行フィールドロボットに搭載されています。リチウムイオン電池とLFP電池の進歩、政府の支援策、燃料やメンテナンス費の高騰、排出ガス削減への圧力の高まりなどにより、世界のeCAV市場は、2025年の$20億から2031年の$46.3億へと拡大し、14.99% CAGRに達すると見込まれます。その結果、静かでメンテナンスが少なく、即座のトルク、回生ブレーキ、時間当たりの運用コストの削減を実現する機械が誕生しました。
オンセミ (onsemi)はこの移行をサポートする独自の位置にあり、一般的なeCAVの半導体BOMの90%までをカバーする包括的なソリューションスタックを提供します。当社の製品ポートフォリオは、品質、納入の連続性、設計リスクの低減を確保する社内サプライチェーンによって支えられています。
このポートフォリオには、EliteSiCに、トラクションインバータや車載充電器向けの最大1200VまでのIGBTパワーモジュールやディスクリート製品に加え、電気モーターやアクチュエータ向けの低電圧および中電圧 PowerTrench® MOSFETが含まれます。また、絶縁型ゲートドライバ、Hyperlux™およびXGSイメージセンサー、LEDドライバ、10BASE-T1Sイーサネットソリューション、および範囲センシング、信号、保護部品も備えています。
エリートパワーシミュレータ、インタラクティブブロックダイアグラム、システムソリューションガイドなどの設計ツールと組み合わせることで、オンセミ (onsemi)はエンジニアが市場投入までの時間を短縮し、現代のeCAV設計に必要な効率性、電力密度、信頼性を提供するお手伝いをします。
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ブロック図
OBC
オンボードチャージャで使用される部品（AC入力力率補正、DC-DC変換、ゲート駆動、モニタリング、保護を含む）も含まれています。代表的な部品としては、PFCデバイス、DC-DC部品、ゲートドライバ、LDO、電圧監視回路、保護デバイス、センシング部品などが挙げられます。
三相インバータ
DCバッテリー電源を三相モータードライブ電源に変換するために使用される部品が含まれています。代表的な部品としては、ゲートドライバ、インバータパワーステージデバイス、励振器、デジタルアイソレータ、MCUインターフェイスデバイス、電圧/電流センシング、補助電源、DC-DCコンバータ、LDO、監視回路、保護部品などがあります。
ビジョンシステム
カメラ、認識、マシンビジョンサブシステムで使用されるグループ部品。一般的な部品には、イメージセンサ、イメージセンシングサポートデバイス、電源管理部品、レベルトランスレータ、メモリ、ESD保護、レーダー、GPS、雨/光センサ、超音波センサ、有線インターフェイスなどがあります。
通信
車両サブシステム間のデータ通信、絶縁、インターフェイス保護に使用される部品が含まれています。一般的な部品には、イーサネットコントローラ、ESD保護ダイオード、デジタルアイソレータ、無線通信デバイスが含まれます。
低電圧モーター制御
低電圧モーターおよびアクチュエーターのドライブと制御に使用される部品の一覧です。一般的な部品には、モータードライバ、ゲートドライバ、MOSFET、エンコーダ部品、モーター駆動用パワーデバイスが含まれます。
電動パワーステアリングおよびスロットル制御
電動ステアリングおよびスロットルコントロールシステムをサポートします。一般的な部品には、低電圧MOSFET、ゲートドライバ、モータドライバ、オペアンプ、位置センサ、および電流検出デバイスが含まれます。
メインコントローラ
制御、信号ルーティング、保護、およびインターフェイスサポート部品を提供します。一般的な部品には、メモリ、ESD保護、レベルトランスレータ、アナログスイッチが含まれます。
eCAV FAQ
1. 商業用電気農業車両のリファレンスデザインに通常、必要な半導体ブロック
eCAVのリファレンスデザインには、通常、トラクションインバータ、オンボードチャージャ、バッテリ保護、補助電源、モーター制御、センシング、通信、照明、メインコントローラ機能が含まれます。これらのブロックは、SiCやIGBTパワーモジュール、ディスクリートMOSFET、ゲートドライバ、電流センシングアンプ、イメージセンサ、イーサネットコントローラ、LEDドライバ、LDO、電圧監視、ESD保護、メモリ、レベルトランスレータなどの部品を使用しています。
2. 400V～800Vの eCAVパワートレイン向けの部品の選び方
高電圧eCAVシステムでは、通常、高電圧動作用の定格を持つパワーデバイスとゲートドライバが必要です。これには、SiC MOSFET、IGBTモジュール、SiCモジュール、絶縁ゲートドライバ、電流センシング、保護デバイスが含まれます。設計者は、トラクションインバータ、OBC、DC-DCステージの定格電圧、定格電流、スイッチング損失、熱性能、絶縁要件、パッケージタイプを評価する必要があります。
3. eCAVトラクションインバータに使用される部品
トラクションインバータには、一般的にインバータパワーステージ、ゲートドライバ、電圧および電流センシング、絶縁、補助電源、保護、制御インターフェイスが含まれています。一般的な部品の種類としては、SiCパワーモジュール、IGBTモジュール、SiCまたはIGBTディスクリート、絶縁ゲートドライバ、デジタルアイソレータ、電流センスアンプ、LDO、電圧監視器、MCUインターフェイス部品があります。
4. 電気農業車両の設計におけるSiCの役割
SiCデバイスは、特に牽引インバータ、OBC（オンボードコンバータ）、DC-DCコンバータ、高出力スイッチング段など、高効率、高電圧対応、および熱性能が重要な用途で使用されます。SiC MOSFETとSiCモジュールは、400V、800V、およびそれ以上の高電圧アーキテクチャをサポートしながら、導通損失を低減し、電力密度を向上させることができます。
5. エンジニアがeCAV用に検討すべきなのは、SiCモジュールではなく、IGBTモジュール？
IGBTモジュールは、コストが低く、効率性がそれほど重要でない高電力アプリケーションに適している可能性がありますが、スイッチング効率性、電力密度、熱性能がより優先される場合は、通常SiCモジュールが検討されます。最適な選択は、電力クラス、電圧、スイッチング周波数、熱制限、およびシステムコスト目標によって異なります。
6. eCAV 車載チャージャに必要な部品
オンボードチャージャには、PFCステージ、DC-DCステージ、ゲートドライバ、補助バイアスレール、電流および電圧センシング、LDO、電圧スーパーバイザ、保護部品が含まれる場合があります。トポロジーに応じて、エンジニアはSiC MOSFET、スーパージャンクションMOSFET、IGBT、SiCまたはIGBTゲートドライバ、絶縁ドライバ、およびサポート電源管理デバイスを使用することがあります。
7. eCAVシステムのセンシングと認識をサポートする部品
eCAVのセンシングと認識システムには、カメラ、LiDAR、レーダー、超音波センサ、雨と光のセンサ、GPS、および電流または電圧センサが含まれる場合があります。関連する部品カテゴリには、イメージセンサ、イメージ信号プロセッサ、SiPMデバイス、RFデバイス、超音波センサインタフェース、電流センスアンプ、オペアンプ、電源管理IC、ESD保護、および有線通信インタフェースが含まれます。
8. eCAVマシンビジョンに関連するイメージセンサ技術
マシンビジョンの設計では、アプリケーションに応じて、ローリングシャッター、グローバルシャッター、iToF深度センシング、SWIR、低照度イメージセンサファミリが使用されることがあります。主な選定基準としては、分解能、シャッターの種類、ダイナミックレンジ、低照度性能、NIR応答、消費電力、センササイズ、および奥行情報が必要かどうかなどが挙げられます。
9. eCAVサブシステムにおける通信の実装
車両サブシステムは、帯域幅、トポロジー、システム要件に応じて、有線通信と無線通信を使用できます。有線ネットワークの場合、10BASE-T1Sイーサネットスイッチなしで単一のツイストペアを介したマルチドロップ通信をサポートできますが、サポートする部品にはイーサネットコントローラ、ESD保護ダイオード、デジタルアイソレータ、および有線トランシーバが含まれる場合があります。
10. エンジニアがeCAVリファレンスデザイン部品を選択する上で役立つ設計ツールやリソース
エンジニアは、インタラクティブなブロック図、システムソリューションガイド、製品推奨ツール、電流センス設計ツール、Elite Power Simulator、評価ボード、アプリケーションノートを使用して、部品の選択を絞り込むことができます。これらのリソースは、トラクションインバータ、OBC、モーター制御、照明、通信、ビジョンシステム設計向けの電源モジュール、ディスクリートデバイス、ゲートドライバ、センシング部品、電源管理部品の比較に役立ちます。