燃料電池?zé)o人機(jī)研發(fā)進(jìn)展匯報(bào)地址：深圳市龍崗區(qū)坂田上雪科技園目錄◆燃料電池概述◆大疆聯(lián)創(chuàng)簡(jiǎn)介◆新型燃料電池動(dòng)力多旋翼無(wú)人機(jī)研發(fā)進(jìn)程◆新型燃料電池動(dòng)力固定翼無(wú)人機(jī)研發(fā)進(jìn)程氫為燃料、為能量載體的時(shí)代正在穩(wěn)步到來(lái)…….燃料電池概述燃料電池原理氫氣+氧氣=電+水+熱為什么效率高？多次轉(zhuǎn)化導(dǎo)致效率低下天然氣或者煤等燃料的化學(xué)能燃燒產(chǎn)生熱能熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能輸送到終端被使用一次轉(zhuǎn)化天然氣或者氫氣等燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能就地使用燃料電池:一級(jí)能量轉(zhuǎn)化STEP01STEP02STEP03STEP04STEP05STEP01燃料電池的應(yīng)用5MW300kW5kW1kW

100W以下社區(qū),醫(yī)院,商業(yè)大樓,工廠,火車,飛機(jī),潛艇…大型無(wú)人機(jī)公共汽車,小汽車,貨車,小火車,備用應(yīng)急電源…中型無(wú)人機(jī)、家用電源,叉車,輪椅,摩托車、基站備用電源小型無(wú)人機(jī)、筆記本電腦,攝像機(jī),電動(dòng)自行車,及其他移動(dòng)用電設(shè)備…微型無(wú)人機(jī)、玩具,手機(jī)等小功率移動(dòng)用電設(shè)備…大疆聯(lián)創(chuàng)簡(jiǎn)介公司狀況2011年6月注冊(cè)注冊(cè)資金100萬(wàn)元人民幣，實(shí)際投入500余萬(wàn)元集開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和銷售燃料電池與無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)備高科技企業(yè)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)燃料電池分會(huì)理事會(huì)長(zhǎng)單位現(xiàn)有全職員工35名，全為本科以上學(xué)歷，其中博士5名，高工4名公司核心團(tuán)隊(duì)成員參與了波音公司推出的世界上首架載人燃料電池飛機(jī)，為該飛機(jī)提供了動(dòng)力系統(tǒng)。2008年在西班牙試飛成功。動(dòng)力系統(tǒng)功率40kW，由兩個(gè)20kW的燃料電池電堆組成，使用碳纖氫氣瓶。動(dòng)力系統(tǒng)核心市場(chǎng)技術(shù)平臺(tái)風(fēng)冷

針對(duì)備用電源及無(wú)人機(jī)動(dòng)力

世界一流的功率密度

超過(guò)4500小時(shí)不間斷測(cè)試，預(yù)期壽命達(dá)到10000小時(shí)。高可靠性

從批量生產(chǎn)的角度來(lái)進(jìn)行電池設(shè)計(jì)1kW發(fā)電模塊技術(shù)平臺(tái)水冷

針對(duì)大型動(dòng)力系統(tǒng)、備用電源設(shè)計(jì)

世界一流的功率密度(2.7kW/L,2.9kW/kg)壽命超過(guò)20000小時(shí)高可靠性

從批量生產(chǎn)的角度來(lái)進(jìn)行電池設(shè)計(jì)

金屬雙極板設(shè)計(jì)

高性能鍍層一體化密封操作方便，實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)燃料電池多旋翼無(wú)人機(jī)2小時(shí)！——讓多旋翼無(wú)人機(jī)真正實(shí)用現(xiàn)狀優(yōu)勢(shì)●我們意識(shí)到了燃料電池在能量密度上的優(yōu)勢(shì)，于2014年底開(kāi)始嘗試在無(wú)人機(jī)上應(yīng)用燃料電池技術(shù)●大疆聯(lián)創(chuàng)的XFM系列燃料電池多旋翼無(wú)人機(jī)研發(fā)已經(jīng)進(jìn)入第三階段大疆聯(lián)創(chuàng)的發(fā)展計(jì)劃第一階段：國(guó)內(nèi)第一！世界第二！第二階段：向?qū)嵱眯瓦~進(jìn)第二階段規(guī)劃第二階段：STEP1進(jìn)度：STEP1樣機(jī)從6月初至今已完成多次試飛，為下一步工作打下良好基礎(chǔ)。下圖展示的就是STEP1的工程樣機(jī)第二階段：STEP2進(jìn)度：STEP2樣機(jī)采用航天技術(shù)，進(jìn)行了大量減重措施下圖展示的就是STEP2的工程樣機(jī)STEP2試飛成果第二階段：STEP3改進(jìn)落實(shí)部件當(dāng)前重量能實(shí)現(xiàn)重量減重說(shuō)明機(jī)架330020001300當(dāng)前機(jī)架采用成品型材加工，鋼質(zhì)螺栓緊固，重量較大；即將采用的機(jī)架經(jīng)過(guò)有限元分析，全面優(yōu)化，設(shè)計(jì)重量1900g燃料電池模塊33003200100當(dāng)前模塊未對(duì)無(wú)人機(jī)應(yīng)用進(jìn)行深度優(yōu)化，重量較大；已經(jīng)完成的模塊在相同輸出功率下減重目標(biāo)已達(dá)成，正在進(jìn)行地面測(cè)試高壓氣瓶32503100150當(dāng)前采用成品5L30MPa氣瓶；采用國(guó)產(chǎn)航天用高壓氣瓶，14L23MPa，容量增加1倍多，重量減輕100克電子調(diào)速器63654096當(dāng)前采用成品重量偏大；目前已經(jīng)訂制專門(mén)針對(duì)燃料電池優(yōu)化的產(chǎn)品控制系統(tǒng)600350250控制系統(tǒng)的優(yōu)化減重已經(jīng)完成，目前正在進(jìn)行地面測(cè)試線纜接頭800600200驗(yàn)證機(jī)為保證靈活修改，線纜接頭留有較大余量合計(jì)2096第三階段：計(jì)劃目標(biāo)第三階段：完善與發(fā)展燃料電池固定翼無(wú)人機(jī)更遠(yuǎn)！更高！更強(qiáng)！現(xiàn)狀－燃料電池應(yīng)用于固定翼較早UAV動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)電驅(qū)動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)蓄電池太陽(yáng)能電池燃料電池目前超過(guò)80%的無(wú)人機(jī)采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)無(wú)人機(jī)從5年前的不足10%，到現(xiàn)在近20%，呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢(shì)電動(dòng)無(wú)人機(jī)的隱形性能優(yōu)異，發(fā)射、操作和維修便捷內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)型無(wú)人機(jī)航時(shí)長(zhǎng)、載荷量大燃料電池動(dòng)力兼具電池驅(qū)動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，此外還對(duì)環(huán)境無(wú)污染固定翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)需具備以下能力維持水平飛行爬升和機(jī)動(dòng)飛行真實(shí)或惡略天氣飛行給導(dǎo)航、自動(dòng)操控系統(tǒng)等設(shè)備提供能量根據(jù)通信數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)載荷飛行無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)比在小于2小時(shí)續(xù)航時(shí)間以內(nèi)具有優(yōu)勢(shì)；但是更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，必然導(dǎo)致重量的成比例增長(zhǎng)，且優(yōu)化空間很小。目前鋰電池?zé)o人續(xù)航時(shí)間不超過(guò)3小時(shí)。生命周期內(nèi)性能衰減較大。充電時(shí)間長(zhǎng)。鋰電池最長(zhǎng)記錄續(xù)航48小時(shí)。生命周期內(nèi)性能衰減小。氫氣加注時(shí)間短。燃料電池目前可以續(xù)航60小時(shí)以上。生命周期內(nèi)性能不會(huì)衰減。燃油加注時(shí)間短。內(nèi)燃機(jī)無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)比可隨意啟動(dòng)、關(guān)閉、再啟動(dòng)。無(wú)需調(diào)試，操作簡(jiǎn)單。噪音和震動(dòng)很小。鋰電池介于內(nèi)燃機(jī)和鋰電池之間。隨著燃料電池技術(shù)的成熟和模塊化設(shè)計(jì)，便捷性可以接近鋰電池。燃料電池系統(tǒng)復(fù)雜，專業(yè)程度高。使用調(diào)試麻煩。噪音大，震動(dòng)大。需要大量的維護(hù)。內(nèi)燃機(jī)無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)比使用過(guò)程中零排放。生產(chǎn)和報(bào)廢時(shí)會(huì)產(chǎn)生污染，需要企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格管控生產(chǎn)環(huán)節(jié)并回收廢舊電池按照規(guī)定進(jìn)行處理。充電的電源效率跟內(nèi)燃機(jī)一下，效率較低。鋰電池只排放純凈水。從生產(chǎn)、使用到回收都不會(huì)產(chǎn)生任何污染。電轉(zhuǎn)換效率~45%。燃料電池排放二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、粉塵等有害物質(zhì)，污染環(huán)境。受卡諾循環(huán)限制，效率低，小型內(nèi)燃機(jī)效率不足10%。內(nèi)燃機(jī)無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)比危險(xiǎn)性較高。鋰的活性非常高，而且電池內(nèi)部已經(jīng)存在其燃燒或者爆炸所需要的所有物質(zhì)，可以不依賴氧氣燃燒，稍微管理不善可能就會(huì)出問(wèn)題。鋰電池氫氣是最輕的、逃逸性最強(qiáng)的燃料，很難聚集。燃料電池工作的整個(gè)過(guò)程溫度在80C以下，沒(méi)有燃燒過(guò)程。海拔3000m以下，對(duì)燃料電池性能影響微乎其微。燃料電池技術(shù)成熟，安全。受海拔因素影響較大，會(huì)導(dǎo)致輸出不足，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)熄火，且沒(méi)有重新啟動(dòng)可能。無(wú)人機(jī)啟動(dòng)時(shí)，需要人在螺旋槳旁做調(diào)試，容易出現(xiàn)危險(xiǎn)。內(nèi)燃機(jī)燃料電池UAV動(dòng)力系統(tǒng)組成動(dòng)力系統(tǒng)組成：燃料電池電堆供氫系統(tǒng)輔助監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)蓄電池組電動(dòng)機(jī)大疆聯(lián)創(chuàng)的固定翼無(wú)人機(jī)發(fā)展計(jì)劃第一階段：順利完成階段成果比較項(xiàng)目燃料電池系統(tǒng)（目前階段）燃料電池系統(tǒng)（第二階段）鋰電池系統(tǒng)（成熟產(chǎn)品）重量4.5