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氢燃料电池供电将无人机的飞行半径扩大 4 倍

下面是摘自 Maurizio Di Paolo 在EE Times上发表的技术文章《氢燃料电池供电的无人机》的摘要。

Doosan hydrogen fuel cell drone

基于 Vicor 高密度电源模块的供电网络 (PDN) 正在推动氢燃料电池在无人机上的使用,而无机人的尺寸、重量和效率都至关重要。最新氢能源技术为移动机器人的发展铺平了道路,使其具有更大活动范围及载荷能力。斗山创新 (DMI) 现已成功使用氢燃料电源无人机在偏远地区 提供人道主义援助,这需要长达两个小时的飞行时间。

除了提供人道主义援助以外,DMI 无人机的长时间运行使其可以用于商业监控。DMI 通过对韩国一座最大太阳能发电厂进行大面积监控证明了这一点,传统的无人机完成这项任务需要更换 6 次以上的电池。

Example of solar panel inspection from Doosan

图 1:  太阳能面板检查示例(图片来源:斗山创新)

DMI 的成功不仅依靠其氢燃料电源的创新方法,而且还依靠其对 Vicor 高性能高密度电源模块的运用,将该燃料电池的电源提供给无人机内部的各种负载。

Vicor 使用 48V 供电网络优化电源管理

供电网络 (PDN) 是电源元件、电线和线束的综合设计,将来自电源的电力提供给系统负载。PDN 的选择和架构是一个系统性的决策,对无人机的设计及其功能具有重大影响。DMI 与 Vicor 合作,选择使用了 48V 系统,其已迅速成为众多应用提高效率和可靠性的标准。

DMI 使用的 2.6kW DP30 电源系统有两大分组,分别为无人机的转子和两个堆栈的控制器供电。DP30 电池组的输出电压范围宽,而且可在 40V 至 74V 之间变化,因此电机的输出功率单元为 48V、12A,控制电路和风扇的输出功率单元为 12V、8A。该结构由 Vicor PRM™ 升降压稳压器 和 ZVS 降压稳压器 (PRM48AF480T400A00 400W 升降压稳压器  /  PRM48AH480T200A00 200W 升降压稳压器) 提供支持。

Jiwon-Yeo 表示:“燃料电池的宽范围电压以及与常规锂电池的混合连接,是我们电源管理系统的重要配置。这样做,既允许锂电池在需要时通过燃料电池自动充电,也允许锂电池在无人机运行期间燃料电池需要额外的电源时放电。热管理对氢燃料电池至关重要,而且我们有一个调节热量的内部散热风扇。”

更长的飞行时间加上快速燃料补充,为企业使用无人机完成海上平台检查、搜救、高质量航空摄影、精准农业和交货等带来了一系列全新业务的可能性。

ZVS 降压开关稳压器可为板级设计人员进行高效负载点 DC-DC 稳压提供最高的功率密度和灵活性。集成高性能零电压开关 (ZVS) 拓扑,可提高负载点性能,从而可带来高达 98% 的业界最高电源效率。ZVS 稳压器与控制电路、电源半导体以及支持组件高度集成在一个高密度系统级封装 (SiP) 中。此外,该器件还可通过配置,在恒流模式下工作。

ZVS 降压开关稳压器

在EETimes上 阅读全文,于 2021 年 1 月 20 日发表。

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