Vicor模塊化電源方案實現小型化輕量級燃料電池的應用

2021-01-13 電子發燒友
打開APP
Vicor模塊化電源方案實現小型化輕量級燃料電池的應用

C114通信網 發表於 2021-01-12 11:49:49

鬥山創新（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，已在美屬維京群島之間運送口罩和應急物資，並向位於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範圍及載荷能力鋪平了道路。

此外，DMI遠程無人機現在也用於商業應用，其中較長的飛行時間實現了對大型太陽能發電廠的監控，例如韓國位於海南郡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。

高密度電源設計，優化電池組性能

為行動裝置開發氫燃料電池，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，並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電池組的輸出電壓範圍寬，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，並行配置了兩個 PRM 升降壓穩壓器

（PRM48AF480T400A00），以提供轉子所需的 12A 電流。堆棧中用於數字控制器電路板的 PDN 先使用較低功耗的 PRM （PRM48AH480T200A00），然後接 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，採用了 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（計劃於明年發布）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，這也有助於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。

責任編輯：gt

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 燃料電池測試方案
    從氫到電能的轉化不產生汙染，而傳統發電方法不僅需要使用不可再生燃料，還會造成汙染。這些特性是燃料電池成為未來汽車、商業、居住、移動及其他許多電氣應用的可行能源的諸多原因中最重要的兩個。引言：什麼是燃料電池？
  • 戶外移動電源新解決方案 神奇的鎂金屬空氣燃料電池
    金屬空氣燃料電池作為當今世界前沿技術的的研發熱點之一，擁有該核心技術的世界幾家研發公司和企業合作，在電動汽車、UPS備用電源和軍隊移動電源等廣泛領域進行研發，但迄今都未進入大規模市場化階段。而天宇弘林公司應用此高端技術在小型戶外移動電源領域，可為手機、對講機、數位相機等小型電子設備供電及提供照明和紅閃燈求救信號，全球首次推出市場化產品：5W/10W鎂金屬空氣燃料電池（以下簡稱「鎂空電池」），讓您的戶外旅行不再擔心用電問題，是一款體積小、容量大的綠色能源電池。
  • 美國能源部資助3400萬美小型固體氧化物燃料電池發電系統研發
    3400萬美元用於支持「小型固體氧化物燃料電池（SOFC）系統和混合電解槽技術」主題的新研發項目，旨在將國家實驗室、學術機構和私營企業研究力量進行有機整合，聯合攻關開發先進高效低成本的電解槽技術和SOFC，進一步改善小規模SOFC發電系統技術發電效率和成本效益，使其達到商業化應用水平，加快該技術在全美的部署和規模化應用。
  • 馬勒為燃料電池提供模塊化過濾器 可減少電池研發成本和時間
    蓋世汽車訊 據外媒報導，馬勒（MAHLE）為燃料電池研發了兩種模塊化空氣過濾解決方案，可顯著減少開發時間和成本，因為研發人員可直接使用已經開發好的「現成」組件，而不必為每輛車單獨設計解決方案。
  • 話說鋁燃料電池: 鋁燃料電池的應用(一)
    （不間斷電源），應用於通訊基站、移動式充電樁、智能微電網等，以及應急電源、備用電源、信號電源、便攜電源等。鋁燃料電池可設計成儲備電池，使用前進行活化，使用期滿後，可通過移去消耗的鋁陽極，換上新的鋁陽極，此過程稱為機械再充，鋁陽極被稱為可更換極。機械可再充鋁燃料電池已用於取代因質量和噪聲限制而不適合某些方面應用的柴油和汽油發動機，且應用潛力巨大。下面介紹一些在車輛領域，東深新能源科技有限公司的鋁燃料電池系統的應用實例。
  • 固體氧化物燃料電池工作原理
    固體氧化物燃料電池是一種新型發電裝置，其高效率、無汙染、全固態結構和對多種燃料氣體的廣泛適應性等，是其廣泛應用的基礎。 固體氧化物燃料電池的工作原理與其他燃料電池相同，在原理上相當於水電解的「逆」裝置。其單電池由陽極、陰極和固體氧化物電解質組成，陽極為燃料發生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑。工作時相當於一直流電源，其陽極即電源負極，陰極為電源正極。
  • 一文了解燃料電池技術
    不過，這種燃料電池是所有燃料電池中生產成本最低的一種，因此可用於小型的固定發電裝置。fE7ednc與質子交換膜燃料電池一樣，鹼性燃料電池對一氧化碳和其他雜質非常敏感——這些雜誌會汙染催化劑。此外，其原料不能含有一氧化碳——一氧化碳會與氫氧化鉀電解質反應生成碳酸鉀，從而降低電池的性能。
  • 乾貨| 一文了解空間應用的小型模塊化裂變反應堆
    StephenHerringa等研究人員發表了一篇題為「空間應用的小型模塊化裂變反應堆（SMFR）」的文章。文章主要介紹了SMFR 的研發背景、技術成熟度狀況、低濃鈾選擇、初步研究結果以及後續研究工作五個方面內容。
  • 鋁燃料電池實現批量生產
    中科院寧波材料所上周發布消息稱，該所研發團隊應用石墨烯對空氣陰極催化劑材料進行改性複合，大幅度提升了電池電化學性能。目前，這一電池已實現了批量生產，即將應用於通信基站的備用電源。　　「不同於傳統意義上的電池，鋁燃料電池相當於一個大功率、可自發電的『充電寶』，通過簡單的加水或者加鋁操作便能發電。」團隊相關負責人薛業建介紹說。這一電池系統具有能量密度高、安全、可循環、環保無汙染等優點。
  • 氫燃料電池雙極板雷射焊接解決方案
    氫燃料汽車是我國新能源汽車發展的主要技術路徑之一。它在一定程度上，避免了純電車的充電短板，成為與鋰電池汽車互補的產業方向，更因其續航力強、噪音低、零排放等優勢，被認為是新能源汽車發展的「終極目標」。氫燃料汽車主要由燃料電池系統（包含燃料電池反應堆、空氣壓縮機等）、輔助動力電池、儲氫裝置、驅動電機、動力控制單元構成。
  • CFIC2020趙瑞瑞:適合消防安全應用的電池電源方案
    現場直擊    消防十大品牌揭曉    歐普消防應急照明     10月15日，惠州億緯鋰能股份有限公司固態陰極技術中心技術總監趙瑞瑞博士受邀出席CFIC2020中國消防安全產業大會，並發表《適合消防安全應用的電池電源方案
  • 中鋁集團突破鋁燃料電池產業化技術瓶頸
    日前，記者在十五屆中國國際鋁工業展獲悉，中鋁集團旗下從事金屬空氣電池產品研發生產的企業——寧波烯鋁新能源有限公司(簡稱「烯鋁公司」)突破了鋁燃料電池產業化技術瓶頸，在展會上首次隆重發布了三款產品：鋁燃料通信備用電源、可攜式鋁燃料應急電源、水電熱一體鋁燃料應急保障設備，並即將實現規模化生產。
  • ...空電池產品首次亮相上海鋁工業展 ——中鋁集團突破鋁燃料電池...
    尤其在應急電源環境汙染、重大災害水電熱應急保障、動力電池續航時間短、戰時供電安全與戰略替代能源等軍用和民用的痛點難題上，傳統能源體系難以提供合適的電源解決方案。金屬空氣電池，又稱為金屬空氣燃料電池或金屬燃料電池，是一種將鎂、鋁等輕金屬為燃料的化學能直接轉化為電能的發電/儲能裝置。
  • 【應用分享】ITECH助你輕鬆建立燃料電池系統模擬方案
    因此近兩年來，儘管新能源純電動車得到了飛速的發展，但依然局限在乘用車領域，而無法廣泛地應用於重型卡車，長途客車，船舶及有軌電車等對續航裡程和載荷重量有更高需求的領域。燃料電池作為一種特殊類型的電池，其放電特性與鋰電池也大為不同。
  • 固體氧化物燃料電池
    同時，高溫工作大大提高了電池對硫化物的耐受能力，其耐受能力比其他燃料電池至少高兩個數量級。SOFC 工作時產生大量的餘熱，可以實現熱電聯用，提高發電系統的效率，理論上電池的總效率可以達到80%左右。SOFC 是全固態結構，可以避免使用液態電解質所帶來的腐蝕和電解液流失等問題，全固態結構還有利於電池的模塊化設計，提高電池體積比容量，降低設計和製作成本。SOFC 發電系統有著廣泛的應用，目前已確定能使用SOFC 的市場包括家居、商業和工業熱電聯供、分布式發電、運輸領域的輔助電源裝置及輕便電源。
  • 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
    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於商業應用，其中較長的飛行時間實現了對大型太陽能發電廠的監控，例如韓國位於海南郡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。
  • 什麼是氫燃料電池_氫燃料電池汽車原理
    汽車應用　　20輛中國自主研製的氫燃料電池轎車在同濟大學新能源汽車工程中心舉行赴京發車儀式，它們將在奧運會中投入運營。這20輛氫燃料電池轎車是基於大眾帕薩特領馭車型，通過改制和集成最新一代燃料電池轎車動力系統平臺而成功研發出來的。它們以氫氣為能源，經氫氧化學反應生成水，真正實現零汙染。
  • 固體氧化物燃料電池壽命和可靠性 燃料電池的關鍵挑戰
    其中，固體氧化物燃料電池具有可模塊化設計、電池組件為全固態結構、運行壽命長、轉化效率高（可達50%～80%）、燃料適用性強（氫氣、一氧化碳、天然氣等多種碳氫燃料）、避免使用貴金屬作電極材料等突出優勢，常被稱作第四代燃料電池，發電效率可達60%以上，進行熱電聯供後效率可達80%以上。在分布式電站、動力電源、電子產品和大型發電站領域等都有廣闊的應用前景而受到了廣泛的重視。
  • 每天50噸氫燃料：NuScale用模塊化核反應堆降低生產成本
    根據 NuScale Power 發布的最新評估報告，單個小型核反應堆 NuScale Power Module（NPM）每天能夠經濟生產將近 50 噸的氫燃料。這項由愛達荷州國家實驗室進行的初步研究表明，通過改善 NPM 的輸出功率能夠使從水中分離的氫氣比此前多 20%。
  • 關於小型模塊化機架的工作原理分析
    （文章來源：EEworld） 由於模塊化特性，許多不同的商業應用更多的考慮將MiniMRP航空電子封裝作為航電系統的可選架構。 模塊化航空電子封裝用於連接各種硬體，包括總線結構的模塊、接口和電源。重要的考慮因素包括布局、尺寸以及組件耐受系統內環境變化和外部環境因素的能力。封裝外殼布局的靈活性有助於提高效率和降低複雜性。航空工業工程解決方案的技術標準由ARINC制定；尤其是ARINC 836對MiniMRP進行了標準化。