高密度電源設(shè)計(jì)以優(yōu)化電源組性能

開(kāi)發(fā)用于移動(dòng)設(shè)備的氫燃料電池需要從材料科學(xué)到全系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)優(yōu)化的整體技術(shù)創(chuàng)新。移動(dòng)性的關(guān)鍵是小型化、提高效率和降低系統(tǒng)重量。此外，為了長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的飛行，應(yīng)該結(jié)合高能量輸出和耐用性。因此，需要減輕電堆的重量，配置高功率密度的動(dòng)力總成，并簡(jiǎn)化整個(gè)動(dòng)力包的設(shè)計(jì)，包括外圍部件，以充分優(yōu)化系統(tǒng)。

這些設(shè)計(jì)目標(biāo)的 是系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò) (PDN) 的架構(gòu)和實(shí)施。DP30 電源組有兩個(gè)主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)，為無(wú)人機(jī)的轉(zhuǎn)子和兩個(gè)堆棧的控制器供電。由于 DP30 電源組的寬范圍和可變輸出電壓，從 40 到 74 V，動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)確保嚴(yán)格調(diào)節(jié)的 48-V、12-A 輸出到無(wú)人機(jī)的轉(zhuǎn)子電機(jī)，以及一個(gè) 12- V，8-A 輸出到堆棧控制器板和風(fēng)扇。

能量密度對(duì)比：氫燃料電池與鋰電

為了在 PDN 中實(shí)現(xiàn)高效率和高能量密度，DMI 選擇了 Vicor PRM 降壓-升壓穩(wěn)壓器和 ZVS 降壓穩(wěn)壓器。PRM 支持高達(dá) 74 V 的氫燃料電池組開(kāi)路電壓 (OCV)，并執(zhí)行穩(wěn)定的電壓調(diào)節(jié)至 48 V。

氫燃料電池動(dòng)力包結(jié)構(gòu)

在無(wú)人機(jī)的旋翼側(cè) PDN 中，并聯(lián)配置了兩個(gè) PRM 升降壓穩(wěn)壓器 (PRM48AF480T400A00)，以提供旋翼所需的 12 A。堆棧中數(shù)字控制器板的 PDN 使用低功耗 PRM (PRM48AH480T200A00)，后跟 48 至 12V ZVS 降壓穩(wěn)壓器 (PI3546-00-LGIZ)。

圖 5：為實(shí)現(xiàn)高效率和高能量密度，使用了 Vicor PRM 降壓-升壓穩(wěn)壓器和 ZVS 降壓穩(wěn)壓器。PRM 支持高達(dá) 74 V 的氫燃料電池組開(kāi)路電壓，并執(zhí)行穩(wěn)定的電壓調(diào)節(jié)至 48 V。

按功率容量多樣化產(chǎn)品線

除了目前正在生產(chǎn)的 2.6 千瓦 DP30 電源組，DMI 計(jì)劃按功率容量多樣化產(chǎn)品線。該公司預(yù)計(jì)將開(kāi)發(fā)各種容量的產(chǎn)品，從計(jì)劃于明年發(fā)布的1.5千瓦氫燃料電池動(dòng)力包到10千瓦的動(dòng)力包，并推出適合每個(gè)動(dòng)力包的相應(yīng)無(wú)人機(jī)。

Vicor 模塊化電源方法可實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性，以支持如此多樣化的產(chǎn)品線。這也讓 DMI 可以專注于解決其他工程問(wèn)題，例如堆棧結(jié)構(gòu)變化、動(dòng)力總成和外圍組件以及散熱方法，所有這些都源于功率容量的擴(kuò)展。借助 Vicor，DMI 能夠更好地實(shí)現(xiàn)其主要目標(biāo)：提高耐用性和穩(wěn)定性，以及實(shí)現(xiàn)高能量密度燃料電池的小型化和輕量化。