高密度電源設(shè)計以優(yōu)化電源組性能

開發(fā)用于移動設(shè)備的氫燃料電池需要從材料科學到全系統(tǒng)級設(shè)計優(yōu)化的整體技術(shù)創(chuàng)新。移動性的關(guān)鍵是小型化、提高效率和降低系統(tǒng)重量。此外，為了長時間穩(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力總成，并簡化整個動力包的設(shè)計，包括外圍部件，以充分優(yōu)化系統(tǒng)。

這些設(shè)計目標的核心是系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò) (PDN) 的架構(gòu)和實施。DP30 電源組有兩個主要動力系統(tǒng)，為無人機的轉(zhuǎn)子和兩個堆棧的控制器供電。由于 DP30 電源組的寬范圍和可變輸出電壓，從 40 到 74 V，動力系統(tǒng)的設(shè)計確保嚴格調(diào)節(jié)的 48-V、12-A 輸出到無人機的轉(zhuǎn)子電機，以及一個 12- V，8-A 輸出到堆?？刂破靼搴惋L扇。

能量密度對比：氫燃料電池與鋰電

為了在 PDN 中實現(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 74 V 的氫燃料電池組開路電壓 (OCV)，并執(zhí)行穩(wěn)定的電壓調(diào)節(jié)至 48 V。

氫燃料電池動力包結(jié)構(gòu)

在無人機的旋翼側(cè) PDN 中，并聯(lián)配置了兩個 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 74 V 的氫燃料電池組開路電壓，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 計劃按功率容量多樣化產(chǎn)品線。該公司預計將開發(fā)各種容量的產(chǎn)品，從計劃于明年發(fā)布的1.5千瓦氫燃料電池動力包到10千瓦的動力包，并推出適合每個動力包的相應(yīng)無人機。

Vicor 模塊化電源方法可實現(xiàn)可擴展性，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題，例如堆棧結(jié)構(gòu)變化、動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展。借助 Vicor，DMI 能夠更好地實現(xiàn)其主要目標：提高耐用性和穩(wěn)定性，以及實現(xiàn)高能量密度燃料電池的小型化和輕量化。

文章來源：eeweb

編輯：ymf