高密度电源设计的性能

高密度电源设计以优化电源组性能

开发用于移动设备的氢燃料电池需要从材料科学到全系统级设计优化的整体技术创新。移动性的关键是小型化、提高效率和降低系统重量。此外，为了长时间稳定的飞行，应该结合高能量输出和耐用性。因此，需要减轻电堆的重量，配置高功率密度的动力总成，并简化整个动力包的设计，包括外围部件，以充分优化系统。

这些设计目标的核心是系统供电网络 (PDN) 的架构和实施。DP30 电源组有两个主要动力系统，为无人机的转子和两个堆栈的控制器供电。由于 DP30 电源组的宽范围和可变输出电压，从 40 到 74 V，动力系统的设计确保严格调节的 48-V、12-A 输出到无人机的转子电机，以及一个 12- V，8-A 输出到堆栈控制器板和风扇。

能量密度对比：氢燃料电池与锂电

为了在 PDN 中实现高效率和高能量密度，DMI 选择了 Vicor PRM 降压-升压稳压器和 ZVS 降压稳压器。PRM 支持高达 74 V 的氢燃料电池组开路电压 (OCV)，并执行稳定的电压调节至 48 V。

氢燃料电池动力包结构

在无人机的旋翼侧 PDN 中，并联配置了两个 PRM 升降压稳压器 (PRM48AF480T400A00)，以提供旋翼所需的 12 A。堆栈中数字控制器板的 PDN 使用低功耗 PRM (PRM48AH480T200A00)，后跟 48 至 12V ZVS 降压稳压器 (PI3546-00-LGIZ)。

图 5：为实现高效率和高能量密度，使用了 Vicor PRM 降压-升压稳压器和 ZVS 降压稳压器。PRM 支持高达 74 V 的氢燃料电池组开路电压，并执行稳定的电压调节至 48 V。

按功率容量多样化产品线

除了目前正在生产的 2.6 千瓦 DP30 电源组，DMI 计划按功率容量多样化产品线。该公司预计将开发各种容量的产品，从计划于明年发布的1.5千瓦氢燃料电池动力包到10千瓦的动力包，并推出适合每个动力包的相应无人机。

Vicor 模块化电源方法可实现可扩展性，以支持如此多样化的产品线。这也让 DMI 可以专注于解决其他工程问题，例如堆栈结构变化、动力总成和外围组件以及散热方法，所有这些都源于功率容量的扩展。借助 Vicor，DMI 能够更好地实现其主要目标：提高耐用性和稳定性，以及实现高能量密度燃料电池的小型化和轻量化。

文章来源：eeweb

编辑：ymf