高密度電源設計以優化電源組性能

開發用于移動設備的氫燃料電池需要從材料科學到全系統級設計優化的整體技術創新。移動性的關鍵是小型化、提高效率和降低系統重量。此外，為了長時間穩定的飛行，應該結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計，包括外圍部件，以充分優化系統。

這些設計目標的核心是系統供電網絡 (PDN) 的架構和實施。DP30 電源組有兩個主要動力系統，為無人機的轉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，動力系統的設計確保嚴格調節的 48-V、12-A 輸出到無人機的轉子電機，以及一個 12- V，8-A 輸出到堆棧控制器板和風扇。

能量密度對比：氫燃料電池與鋰電

為了在 PDN 中實現高效率和高能量密度，DMI 選擇了 Vicor PRM 降壓-升壓穩壓器和 ZVS 降壓穩壓器。PRM 支持高達 74 V 的氫燃料電池組開路電壓 (OCV)，并執行穩定的電壓調節至 48 V。

氫燃料電池動力包結構

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

圖 5：為實現高效率和高能量密度，使用了 Vicor PRM 降壓-升壓穩壓器和 ZVS 降壓穩壓器。PRM 支持高達 74 V 的氫燃料電池組開路電壓，并執行穩定的電壓調節至 48 V。

按功率容量多樣化產品線

除了目前正在生產的 2.6 千瓦 DP30 電源組，DMI 計劃按功率容量多樣化產品線。該公司預計將開發各種容量的產品，從計劃于明年發布的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無人機。

Vicor 模塊化電源方法可實現可擴展性，以支持如此多樣化的產品線。這也讓 DMI 可以專注于解決其他工程問題，例如堆棧結構變化、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 能夠更好地實現其主要目標：提高耐用性和穩定性，以及實現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