世界首款商業化氫燃料電池為 執行人道主義任務的無人機提供強大動力

　　斗山創新(DMI)正在使用由其創新的能量密集型氫燃料電池驅動的無人機，向偏遠地區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）運送醫療AED。這項技術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療物資。氫燃料電池組可為無人機實現超過2個小時的飛行時間，比大多數電池供電無人機長4倍。

　　此外，DMI遠程無人機現在也用于商業應用，其中較長的飛行時間實現了對大型太陽能發電廠的監控，例如韓國位于海南郡Solasido的最大太陽能發電廠。如果使用電池供電無人機來執行這一任務，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格飛行，就獲得了一座約20兆瓦的發電廠圖像。如果使用電池供電無人機來執行這一任務，則需要進行六次以上的電池更換。

　　高密度電源設計，優化電池組性能

　　為移動設備開發氫燃料電池，需要全面的技術創新，從材料科學到整體系統級設計優化。移動性的關鍵是小型化、提高效率和減輕系統重量。此外，還應結合高能量輸出和耐用性，以實現長期、穩定的飛行。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，并簡化包括外圍組件在內的整個電池組的設計，全面進行系統優化。

　　這些設計目標的核心是系統供電網絡(PDN)的架構及其實施。DP30電池組有兩大動力系統，為無人機的轉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，因此動力系統旨在確保向無人機轉子電機提供嚴格穩壓的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

　　為了實現高效率和高能量密度的供電網絡（PDN），DMI選擇了Vicor PRM™升降壓穩壓器和ZVS降壓穩壓器。PRM支持高達74V的氫燃料電池組開路電壓(OCV)，能夠針對48V電壓執行穩定穩壓，如圖5所示。

　　圖4：氫燃料電池組的結構

　　在無人機的轉子側PDN中，并行配置了兩個PRM升降壓穩壓器(PRM48AF480T400A00)，以提供轉子所需的12A電流。堆棧中用于數字控制器電路板的PDN先使用較低功耗的PRM(PRM48AH480T200A00)，然后接48V至12V ZVS降壓穩壓器(PI3546-00-LGIZ)。

　　圖5：為實現高效率和高能量密度，采用了Vicor PRM™升降壓穩壓器和ZVS降壓穩壓器。PRM支持高達74V的氫燃料電池堆棧開路電壓(OCV)，能夠針對48V電壓執行穩定穩壓。

　　按電源容量提供多樣化的產品線

　　除了目前正在生產的2.6kWDP30電池組，DMI計劃按電源容量提供多樣化的產品線。該公司不僅將開發各種容量的產品，從1.5kW氫燃料電池組（計劃于明年發布）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實現可擴展性，支持這些不同的產品線。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，如堆棧結構變化、動力系統及外設組件以及散熱方法等。有了Vicor解決方案，DMI能夠更好地實現其重要目標：增加耐用性和穩定性；以高能量密度實現小型化的輕量級燃料電池。