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世界上第一个商业化的氢燃料电池为无人驾驶飞机提供动力

来源:HQBUY 发布时间:2024-05-04

摘要: 斗山交通创新(DMI)正在使用由其创新的能源密集型氢燃料电池提供动力的无人机向偏远地区提供人道主义救济。经过两个小时的飞行,这些无人机已经在美属维尔京群岛之间运输了口罩和应急物资

斗山交通创新(DMI)正在使用由其创新的能源密集型氢燃料电池提供动力的无人机向偏远地区提供人道主义救济。经过两个小时的飞行,这些无人机已经在美属维尔京群岛之间运输了口罩和应急物资,并将医疗用自动体外除颤器运送到了山顶。Hallasan(6,388英尺)是韩国最高的山,位于济州岛上。这项技术为开发具有更大范围和负载能力的移动机器人铺平了道路。


DMI无人机向维尔京群岛运送了紧急医疗物资。氢燃料电池动力装置通过实现超过两个小时的无人机飞行时间而实现了这一目标。比大多数电池供电的无人机长4倍。


DMI远程无人机的其他用途已用于商业应用,其中较长的飞行时间使人们能够监控巨大的太阳能发电厂,例如海南Solasido的韩国最大的太阳能发电厂。当使用电池供电的无人机执行相同的任务时,需要更换六个以上的电池。


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DMI无人机可实现更高效率和速度的太阳能电池板检查。使用配备了普通摄像机和热像仪的氢燃料电池无人机,仅通过两次自动网格飞行即可获得约20 MW现场发电厂的图像。使用电池供电的无人机执行相同任务时,需要更换六个以上的电池。


高密度电源设计以优化电池组性能

开发用于移动设备的氢燃料电池需要从材料科学到完整的系统级设计优化的整体技术创新。移动性的关键是小型化,提高效率和减轻系统重量。此外,应结合高能量输出和耐用性,以实现长期稳定的飞行。因此,有必要减轻电池组的重量,配置具有高功率密度的动力总成,并简化包括外围组件在内的整个动力总成的设计,以充分优化系统。


这些设计目标的核心是系统供电网络(PDN)的体系结构和实现。DP30动力组具有两个主要动力总成,分别为无人机的转子和控制器的两个堆栈供电。由于DP30电源板的电压范围很广且输出电压可变,从40到74 V,因此动力总成的设计可确保对无人机的转子电机进行严格调节的48 V,12 A输出,再加上12 V V,8-A输出到堆栈控制器板和风扇。


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能量密度比较:氢燃料电池与锂动力


为了在PDN中实现高效率和高能量密度,DMI选择了Vicor PRM降压-升压调节器和ZVS降压调节器。PRM支持氢燃料电池堆的最高74V开路电压(OCV),并将稳定的电压调节至48 V,如图5所示。


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氢燃料电池动力装置的结构


在无人机的转子侧PDN中,并联配置了两个PRM降压-升压调节器(PRM48AF480T400A00),以提供转子所需的12A。堆栈中数字控制器板的PDN使用低功耗PRM(PRM48AH480T200A00),然后是48V至12V ZVS降压稳压器(PI3546-00-LGIZ)。


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图5:为了实现高效率和高能量密度,使用了Vicor PRM降压-升压调节器和ZVS降压调节器。PRM支持氢燃料电池堆的最高74V开路电压,并将稳定的电压调节至48V。


根据功率容量使产品线多样化

除了当前正在生产的2.6 kW DP30电源组,DMI计划根据功率容量使产品线多样化。预计该公司将开发各种容量的产品,从计划于明年发布的1.5 kW氢燃料电池动力装置到10 kW的动力装置,并推出适用于每个动力装置的相应无人机。


Vicor模块化电源解决方案可实现可扩展性,以支持各种产品线。这也使DMI可以专注于解决其他工程问题,例如堆栈结构的变化,动力总成和外围组件以及散热方法,所有这些都源于功率容量的扩展。借助Vicor,DMI能够更好地实现其主要目标:提高耐用性和稳定性,并实现具有高能量密度的燃料电池的小型化和轻量化。


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