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氫燃料電池供電將無人機的飛行半徑擴大 4 倍

下面是摘自 Maurizio Di Paolo 在 EE Times 上發表的技術文章《氫燃料電池供電的無人機》的摘要。

Doosan hydrogen fuel cell drone

基於 Vicor 高密度電源模組的供電網絡 (PDN) 正在推動氫燃料電池在無人機上的使用,而無機人的尺寸、重量和效率都至關重要。最新氫能源技術爲移動機器人的發展鋪平了道路,使其具有更大活動範圍及載荷能力。斗山創新 (DMI) 現已成功使用氫燃料電源無人機在偏遠地區 提供人道主義援助,這需要長達兩個小時的飛行時間。

除了提供人道主義援助以外,DMI 無人機的長時間運行使其可以用於商業監控。DMI 通過對韓國一座最大太陽能發電廠進行大面積監控證明了這一點,傳統的無人機完成這項任務需要更換 6 次以上的電池。

Example of solar panel inspection from Doosan

圖 1:  太陽能面板檢查示例(圖片來源:斗山創新)

DMI 的成功不僅依靠其氫燃料電源的創新方法,而且還依靠其對 Vicor 高性能高密度電源模組的運用,將該燃料電池的電源提供給無人機內部的各種負載。

Vicor 使用 48V 供電網絡優化電源管理

供電網絡 (PDN) 是電源元件、電線和線束的綜合設計,將來自電源的電力提供給系統負載。PDN 的選擇和架構是一個系統性的決策,對無人機的設計及其功能具有重大影響。DMI 與 Vicor 合作,選擇使用了 48V 系統,其已迅速成爲衆多應用提高效率和可靠性的標準。

DMI 使用的 2.6kW DP30 電源系統有兩大分組,分別爲無人機的轉子和兩個堆棧的控制器供電。DP30 電池組的輸出電壓範圍寬,而且可在 40V 至 74V 之間變化,因此電機的輸出功率單元爲 48V、12A,控制電路和風扇的輸出功率單元爲 12V、8A。該結構由 Vicor PRM™ 升降壓穩壓器 和 ZVS 降壓穩壓器 (PRM48AF480T400A00 400W 升降壓穩壓器  /  PRM48AH480T200A00 200W 升降壓穩壓器) 提供支持。

Jiwon-Yeo 表示:“燃料電池的寬範圍電壓以及與常規鋰電池的混合連接,是我們電源管理系統的重要配置。這樣做,既允許鋰電池在需要時通過燃料電池自動充電,也允許鋰電池在無人機運行期間燃料電池需要額外的電源時放電。熱管理對氫燃料電池至關重要,而且我們有一個調節熱量的內部散熱風扇。”

更長的飛行時間加上快速燃料補充,爲企業使用無人機完成海上平台檢查、搜救、高質量航空攝影、精準農業和交貨等帶來了一系列全新業務的可能性。

ZVS 降壓開關穩壓器可爲板級設計人員進行高效負載點 DC-DC 穩壓提供最高的功率密度和靈活性。集成高性能零電壓開關 (ZVS) 拓撲,可提高負載點性能,從而可帶來高達 98% 的業界最高電源效率。ZVS 穩壓器與控制電路、電源半導體以及支持組件高度集成在一個高密度系統級封裝 (SiP) 中。此外,該器件還可通過配置,在恆流模式下工作。

ZVS 降壓開關穩壓器

在EETimes上 閱讀全文,於 2021 年 1 月 20 日發表。

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