Лондон (Великобритания), 19 Январь 2021 г. Компания Doosan Mobility Innovation (DMI) оказывает гуманитарную помощь жителям труднодоступных регионов с помощью дронов, электропитание которых осуществляется от инновационных водородных топливных элементов с высокой плотностью энергии. За два часа полета дроны успевают перевезти маски и медикаменты из материковой части США на Виргинские острова и доставляют противоэпилептические препараты на самую высокую в Южной Корее гору Халласан (1947 метров) на острове Чеджу. Усовершенствованные технологии позволяют увеличить дальность полета и допустимую нагрузку этих мобильных роботов.
Кроме того, дроны компании DMI применяются в коммерческих приложениях, где большая дальность полета позволяет осуществлять мониторинг солнечных ферм, в частности, контроль оборудования крупнейшей корейской солнечной электростанции в Соласидо уезда Хэнам. Для выполнения этой же задачи с помощью дронов других производителей батареи потребовалось бы менять более шести раз.
Рис. 1. Дроны компании DMI поставляют медикаменты из материковой части США на Виргинские острова. Благодаря электропитанию от водородных топливных элементов время полета БПЛА достигает двух часов, что в четыре раза больше, чем у дронов, оснащенных самыми мощными батареями
Оптимизация характеристик силового модуля с высокой удельной мощностью
Для проектирования водородного топливного элемента для мобильных устройств требуются не только инновационные материалы, но и оптимизация всей системы. Мобильность достигается благодаря миниатюризации, более высокой эффективности и малого веса оборудования. Чтобы полет был продолжительным и устойчивым, модуль питания дрона должен обладать высокой энергоемкостью и надёжностью. Таким образом, для полной оптимизации системы необходимо уменьшить вес блока, сконфигурировать тракт электропитания с максимальной удельной мощностью и упростить всю схему электропитания, включая периферийные компоненты.
Рис. 2. Контроль состояния солнечных панелей осуществляется с намного большей эффективностью и скоростью при использовании дронов компании DMI. Дроны на водородных топливных элементах, оснащенные стандартной видеокамерой и тепловизором, позволяют делать снимки оборудования солнечной электростанции мощностью 20 МВт всего за два автоматических полета по условным меридианам. Чтобы выполнить эту же съемку с помощью дрона с батарейным питанием, батареи пришлось бы менять более шести раз
Основу такой оптимизации составляет архитектура и схема подачи электропитания в систему (PDN). Силовой модуль DP30 обеспечивает питание двигателей дрона и контроллера. Благодаря тому, что этот модуль позволяет регулировать выходное напряжение в широком диапазоне от 40 до70 В, спроектированы цепи электропитания 48 В/12 А для двигателя и 12 В/8 А – для платы контроллера и для вентиляторов.
Для обеспечения высокой эффективности и высокой удельной мощности схемы электропитания компания DMI выбрала понижающе-повышающие стабилизаторы PRM и понижающий ZVS-стабилизатор компании Vicor. Модули PRM поддерживают напряжение холостого хода батареи топливных элементов до 74 В и регулируют напряжение до 48 В.
Рис. 3. Сравнение значений плотности энергии водородного топливного элемента и литиевой батареи
По вертикальной оси: Энергоемкость, ч
В схеме подачи электропитания на двигатель два параллельно установленных понижающе-повышающих PRM-стабилизатора (PRM48AF480T400A00) подают ток силой 12 А. В схеме подачи питания на плату цифрового контроллера в блоке используется PRM-стабилизатор меньшей мощности (PRM48AH480T200A00), за которым установлен понижающий ZVS-стабилизатор 48/12 В (PI3546-00-LGIZ).
Рис. 4. Строение силового модуля на водородных топливных элементах
Рис. 5. Для обеспечения высокой эффективности и высокой удельной мощности использовались два понижающе-повышающих PRM-стабилизатора и понижающий ZVS-стабилизатор. PRM-модули поддерживают напряжение холостого хода батареи топливных элементов до 74 В и регулируют напряжение до 48 В
Диверсификация продуктовых линеек по энергоемкости
В дополнение к выпускаемым в настоящее время силовым модулям DP30 на 2,6 кВт, компания DMI намеревается диверсифицировать продуктовые линейки по энергоемкости, начиная с 1,5-кВт модулей водородных топливных элементов, выпуск которых планируется на следующий год, и заканчивая 10-кВт модулями в зависимости от потребляемой мощности соответствующих дронов.
Модульный принцип компании Vicor обеспечивает масштабируемость с учетом разных продуктовых линеек. Такой подход позволяет компании DMI в полной мере заняться решением других технических задач, связанных с изменениями конструкции блоков, с силовыми трактами, периферийными компонентами и методами отвода тепла, т.е. всем тем, что позволяет увеличить энергоемкость приложений. С помощью Vicor компания DMI рассчитывает повысить срок службы продукции и ее устойчивость, а также уменьшить массогабаритные показатели топливных элементов, увеличив их удельную мощность.
О компании Doosan Mobility Innovation
Компания Doosan Mobility Innovation (DMI) — подразделение Doosan Group, одной из ведущих мировых компаний на рынке водородных топливных элементов. Основана в 2016 для разработки водородных топливных элементов для мобильных устройств. Компания Doosan Group создала целую цепочку по совершенствованию технологии, производства, начиная с материалов до систем на рынках топливных элементов на основе фосфорной кислоты (PAFC) за последние 50 лет и твердополимерных топливных элементов (PEMFC) в течение последних 30 лет. Эти топливные элементы поставляются для автомобилей, домашних хозяйств, топливных генераторов и зданий. Между тем, компания DMI занялась разработкой водородных топливных элементов для мобильных устройств, основанных на зарекомендовавшей себя технологии топливных элементов и опыте в сегменте стационарных применений. Кроме того, компания вносит вклад в развитие рынка беспилотников, а именно дронов и дронов-такси. Дополнительная информация www.doosanmobility.com.
О Vicor Corporation
Компания производит и предлагает на рынке инновационные силовые компоненты от силовых модулей до полупроводниковых решений, которые имеют в основе широкий спектр запатентованных технологий. Штаб квартира Vicor Corporation расположена в Andover, Massachusetts. Vicor продает продукцию на рынках силовых систем, включая предприятия и высокопроизводительные системы промышленного оборудования, автомобильную промышленость, отрасль связи, сетевую инфраструктуру, транспортные средства, а также для космического и военного применения. www.vicorpower.com
V392
European Vicor Contact UK Media Contact
Alex Price Emily Serna
менеджер по маркетингу, EMEA Account Manager
Vicor Europe Napier Partnership Limited
+44 (0) 1276 678222 Тел: +44 (0) 7879 518489
Email: APrice@vicr.com Email: emily@napierb2b.com
www.vicorpower.com www.napierb2b.com
