斗山創(chuàng)新(DMI)正在使用由其創(chuàng)新的能量密集型氫燃料電池驅(qū)動的無人機，向偏遠地區(qū)運送人道主義救援物資。這些無人機飛行時間長達兩個小時，已在美屬維爾京群島之間運送口罩和應急物資，并向位于濟州島的韓國最高峰漢拿山山頂（1947米）運送醫(yī)療AED。這項技術(shù)為拓展移動機器人的活動范圍及載荷能力鋪平了道路。
圖1：DMI無人機向維爾京群島運送緊急醫(yī)療物資。氫燃料電池組可為無人機實現(xiàn)超過2個小時的飛行時間，比大多數(shù)電池供電無人機長4倍。
此外，DMI遠程無人機現(xiàn)在也用于商業(yè)應用，其中較長的飛行時間實現(xiàn)了對大型太陽能發(fā)電廠的監(jiān)控，例如韓國位于海南郡Solasido的最大太陽能發(fā)電廠。如果使用電池供電無人機來執(zhí)行這一任務，則需
要進行六次以上的電池更換。
圖2：DMI無人機以極高的效率和速度實現(xiàn)對太陽能面板的檢查。使用配備通用攝像頭和熱成像攝像頭的氫燃料電池無人機，只進行了兩次自動網(wǎng)格飛行，就獲得了一座約20兆瓦的發(fā)電廠圖像。如果使用電池供電無人機來執(zhí)行這一任務，則需要進行六次以上的電池更換。
高密度電源設計，優(yōu)化電池組性能
為移動設備開發(fā)氫燃料電池，需要全面的技術(shù)創(chuàng)新，從材料科學到整體系統(tǒng)級設計優(yōu)化。移動性的關(guān)鍵是小型化、提高效率和減輕系統(tǒng)重量。此外，還應結(jié)合高能量輸出和耐用性，以實現(xiàn)長期、穩(wěn)定的飛行。因此，必須減輕堆棧的重量，配置具有高功率密度的動力系統(tǒng)，并簡化包括外圍組件在內(nèi)的整個電池組的設計，全面進行系統(tǒng)優(yōu)化。
這些設計目標的核心是系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(PDN)的架構(gòu)及其實施。DP30電池組有兩大動力系統(tǒng)，為無人機的轉(zhuǎn)子和兩個堆棧的控制器供電。DP30電池組的輸出電壓范圍寬，而且可在40V至74V之間變化，因此動力系統(tǒng)旨在確保向無人機轉(zhuǎn)子電機提供嚴格穩(wěn)壓的48V，12A輸出，向堆棧控制器電路板及風扇提供12V，8A輸出。
圖3：能量密度比較：
氫燃料電池和鋰電池
為了實現(xiàn)高效率和高能量密度的供電網(wǎng)絡（PDN），DMI選擇了Vicor PRM™升降壓穩(wěn)壓器和ZVS降壓穩(wěn)壓器。PRM支持高達74V的氫燃料電池組開路電壓(OCV)，能夠針對48V電壓執(zhí)行穩(wěn)定穩(wěn)壓，如圖5所示。
圖4：氫燃料電池組的結(jié)構(gòu)
在無人機的轉(zhuǎn)子側(cè)PDN中，并行配置了兩個PRM升降壓穩(wěn)壓器(PRM48AF480T400A00)，以提供轉(zhuǎn)子所需的12A電流。堆棧中用于數(shù)字控制器電路板的PDN先使用較低功耗的PRM(PRM48AH480T200A00)，然后接48V至12V ZVS降壓穩(wěn)壓器(PI3546-00-LGIZ)。
圖5：為實現(xiàn)高效率和高能量密度，采用了Vicor PRM™升降壓穩(wěn)壓器和ZVS降壓穩(wěn)壓器。PRM支持高達74V的氫燃料電池堆棧開路電壓(OCV)，能夠針對48V電壓執(zhí)行穩(wěn)定穩(wěn)壓。
按電源容量提供多樣化的產(chǎn)品線
除了目前正在生產(chǎn)的2.6kWDP30電池組，DMI計劃按電源容量提供多樣化的產(chǎn)品線。該公司不僅將開發(fā)各種容量的產(chǎn)品，從1.5kW氫燃料電池組（計劃于明年發(fā)布）到10kW氫燃料電池組應有盡有，而且還將推出適合每一款電池組的相應無人機。
Vicor模塊化電源方案能夠?qū)崿F(xiàn)可擴展性，支持這些不同的產(chǎn)品線。此外，這也有助于DMI集中精力解決由電源容量擴展引起的各種其它工程問題，如堆棧結(jié)構(gòu)變化、動力系統(tǒng)及外設組件以及散熱方法等。有了Vicor解決方案，DMI能夠更好地實現(xiàn)其重要目標：增加耐用性和穩(wěn)定性；以高能量密度實現(xiàn)小型化的輕量級燃料電池。
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