中國曾經(jīng)被稱為自行車王國，幾乎每個(gè)中國人都熟悉自行車，而以電池作為驅(qū)動(dòng)力的自行車通常屬于交通工具。那么，旅行電動(dòng)自行車又是什么呢？
旅行電動(dòng)自行車不是交通工具，而是休閑娛樂和運(yùn)動(dòng)健身器材。它以人力驅(qū)動(dòng)為主，電力驅(qū)動(dòng)為輔。當(dāng)下，旅行電動(dòng)自行車正在興起，代表著健康生活新時(shí)尚。電動(dòng)助力讓騎手在上坡的時(shí)候輕松愜意，并極大地?cái)U(kuò)展了騎手的行駛里程。同時(shí)，像山地自行車或公路自行車一樣，旅行電動(dòng)自行車十分輕便，讓騎手可以輕松騎行和拿放，給我們帶來十足的樂趣而不是痛苦的負(fù)擔(dān)。
聽起來是不是很簡單？然而，制造出稱心如意的旅行電動(dòng)自行車并不容易。旅行電動(dòng)自行車的這些特點(diǎn)要求其動(dòng)力系統(tǒng)必須具備尺寸小、重量輕的特點(diǎn)，同時(shí)還有盡可能地?cái)U(kuò)展續(xù)航里程。也就是說，制造商必須從最輕最小的部件中榨取出最多的能量。
作為旅行電動(dòng)自行車備用電池的領(lǐng)先供貨商，位于中國深圳的泰科動(dòng)力（Tritek Power）諳熟其中的奧秘。據(jù)泰科動(dòng)力總經(jīng)理李昌彪先生介紹，旅行電動(dòng)電動(dòng)自行車市場(chǎng)增長很快，當(dāng)前在歐洲的接受程度比較高。泰科動(dòng)力給一家位于西班牙的自行車制造商供貨，這是德國老牌汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠商Mahler于2018年下旬收購的一家公司。我們知道，歐洲市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求十分苛刻。泰科動(dòng)力生產(chǎn)的旅行電動(dòng)自行車備用電池包完全符合客戶對(duì)小尺寸、高效率、高可靠性和電磁兼容等標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)苛要求，目前尚無其他廠商能與之競(jìng)爭(zhēng)。據(jù)介紹，泰科動(dòng)力的備用電池包重量僅2斤多一點(diǎn)，但可以提供近30公里的額外里程。
說到這里，有些讀者可能不以為然：選用高能量密度的電池不就可以了嗎？實(shí)際上，電池包的設(shè)計(jì)生產(chǎn)沒有那么簡單。舉個(gè)例子：大馬力的汽車就一定跑得更快嗎？如果沒有一款高效的變速箱，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力會(huì)大打折扣，這樣的汽車不見得跑得過發(fā)動(dòng)機(jī)更小，但變速箱更高效、重量更輕的車子。
同樣，電池包也需要高效的功率轉(zhuǎn)換器件。李先生介紹說，與交流驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)摩托車不同，旅行電動(dòng)自行車的電機(jī)以直流電驅(qū)動(dòng)。雖然鋰離子電池輸出的是直流電，但隨著電池電量和外界環(huán)境的變化，電池的輸出電壓并不十分穩(wěn)定，所以我們需要一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器來為電機(jī)提供穩(wěn)定的電壓。一款優(yōu)秀的DC-DC轉(zhuǎn)換器不僅要有穩(wěn)定的輸出，其轉(zhuǎn)換效率還要足夠高，這樣才能保證電池電量得到充分利用。他說，泰科動(dòng)力的電池包總體效率可高達(dá)90%，比其他廠商的產(chǎn)品高出5%到10%，其中優(yōu)秀的DC-DC轉(zhuǎn)換器功不可沒。
優(yōu)秀的DC-DC轉(zhuǎn)換器不僅能提升電池電量的利用率，而且能減少電池包的熱耗散，這樣電池包對(duì)散熱的要求就會(huì)降低，避免了散熱片的使用，從而進(jìn)一步降低電池包的尺寸和重量。
泰科動(dòng)力最終選擇的是美國Vicor公司的PI3741 DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊。他們也曾采用其他廠商的方案進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)，但客戶對(duì)結(jié)果卻不太滿意。選用PI3741后，泰科動(dòng)力的電池包產(chǎn)品順利通過了工況下的功能測(cè)試，以及電磁兼容、抗沖擊、防水等各項(xiàng)性能的認(rèn)證。
李先生介紹說，PI3741最突出的的特點(diǎn)就是高效率，是備選方案中效率最高的。它的輸入電壓范圍是30V至42V，輸出電壓為42V，非常適合旅行電動(dòng)自行車備用電池包的輸出轉(zhuǎn)換。由于效率高、散熱少，電池包的熱管理設(shè)計(jì)變得更加簡單。由于使用了更少的元器件，電池包的可靠性也得以提升。
據(jù)Vicor公司技術(shù)支持工程師余訓(xùn)龍先生介紹，PI3741之所以具有出色的高效率是因?yàn)樗捎昧薞icor公司專有的片上零電壓開關(guān)（ZVS）技術(shù)。我們知道，要想讓電源轉(zhuǎn)換方案的整體尺寸更小，我們就必須提高開關(guān)電源的頻率，而隨之而來的通常是開關(guān)損耗的上升。ZVS技術(shù)讓開關(guān)過程中的電壓為零，即所謂軟開關(guān)，這樣開關(guān)過程中的硅損耗便降了下來。
軟開關(guān)技術(shù)本身并非Vicor獨(dú)有，但只有Vicor將ZVS拓?fù)浼傻搅诵酒校瑢?shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)換效率下的高集成度，減少了外部元件數(shù)量，縮小了方案尺寸，并提高了產(chǎn)品的可靠性。
余先生介紹說，Vicor提供給泰科動(dòng)力的PI3741模塊以LGIZ形式封裝，更便于散熱，尺寸僅為10毫米x 14毫米x 2.5毫米，轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)96%，比競(jìng)品高出兩個(gè)百分點(diǎn)。他說，Vicor的產(chǎn)品一向以高質(zhì)量見長，PI3741的次品率僅為兩三個(gè)ppm。此外，PI3741具備很低的EMI輻射，這些都為客戶的終端產(chǎn)品滿足歐美嚴(yán)苛的質(zhì)量認(rèn)證提供了幫助。
好了，旅行電動(dòng)自行車、備用電池包和DC-DC轉(zhuǎn)換器的故事就講到這里。雖然2020年這個(gè)春夏限制了人們遠(yuǎn)足的步伐，但陰云終將散去，明天的陽光會(huì)更加美好。那時(shí)，旅行電動(dòng)自行車會(huì)載著更多熱愛生活的人們享受大自然的恩賜和新技術(shù)的便利。
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