大疆聯(lián)創(chuàng)燃料電池?zé)o人機研發(fā)進(jìn)展匯報1009

深圳市大疆聯(lián)創(chuàng)科技有限公司地址：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)簡介◆新型燃料電池動力多旋翼無人機研發(fā)進(jìn)程◆新型燃料電池動力固定翼無人機研發(fā)進(jìn)程氫為燃料、為能量載體的時代正在穩(wěn)步到來…….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)化為機械能機械能再轉(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,潛艇…大型無人機公共汽車,小汽車,貨車,小火車,備用應(yīng)急電源…中型無人機、家用電源,叉車,輪椅,摩托車、基站備用電源小型無人機、筆記本電腦,攝像機,電動自行車,及其他移動用電設(shè)備…微型無人機、玩具,手機等小功率移動用電設(shè)備…大疆聯(lián)創(chuàng)簡介公司狀況2011年6月注冊注冊資金100萬元人民幣，實際投入500余萬元集開發(fā)、生產(chǎn)和銷售燃料電池與無人機系統(tǒng)設(shè)備高科技企業(yè)中國電器工業(yè)協(xié)會燃料電池分會理事會長單位現(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，為該飛機提供了動力系統(tǒng)。2008年在西班牙試飛成功。動力系統(tǒng)功率40kW，由兩個20kW的燃料電池電堆組成，使用碳纖氫氣瓶。動力系統(tǒng)核心市場技術(shù)平臺風(fēng)冷

針對備用電源及無人機動力

世界一流的功率密度

超過4500小時不間斷測試，預(yù)期壽命達(dá)到10000小時。高可靠性

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

針對大型動力系統(tǒng)、備用電源設(shè)計

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

從批量生產(chǎn)的角度來進(jìn)行電池設(shè)計

金屬雙極板設(shè)計

高性能鍍層一體化密封操作方便，實現(xiàn)高效率生產(chǎn)燃料電池多旋翼無人機2小時！——讓多旋翼無人機真正實用現(xiàn)狀優(yōu)勢●我們意識到了燃料電池在能量密度上的優(yōu)勢，于2014年底開始嘗試在無人機上應(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人機研發(fā)已經(jīng)進(jìn)入第三階段大疆聯(lián)創(chuàng)的發(fā)展計劃第一階段時間：2015.1－2015.5內(nèi)容：完成燃料電池動力用于多旋翼無人機的驗證飛行第二階段時間：2015.5－2015.8內(nèi)容：完成可飛行2h、可搭載2－3kg任務(wù)載荷的產(chǎn)品化多旋翼無人機平臺研發(fā)第三階段時間：2015.8－2016.2內(nèi)容：完善二階段產(chǎn)品優(yōu)化工作，并在其基礎(chǔ)上研發(fā)1款更小型的便攜式無人機和1款大載重型無人機。第一階段：國內(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STEP1利用市場上成品組裝驗證機驗證基礎(chǔ)設(shè)計并試飛展開優(yōu)化設(shè)計STEP2完成優(yōu)化設(shè)計及試飛飛行器產(chǎn)品化、地面保障系統(tǒng)、服務(wù)體系建設(shè)STEP3完成原型機的調(diào)整、組裝與試飛完善地面保障系統(tǒng)及售后服務(wù)體系第二階段：STEP1進(jìn)度：STEP1樣機從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的工程樣機第二階段：STEP2進(jìn)度：STEP2樣機采用航天技術(shù)，進(jìn)行了大量減重措施下圖展示的就是STEP2的工程樣機STEP2試飛成果第二階段：STEP3改進(jìn)落實部件當(dāng)前重量能實現(xiàn)重量減重說明機架330020001300當(dāng)前機架采用成品型材加工，鋼質(zhì)螺栓緊固，重量較大；即將采用的機架經(jīng)過有限元分析，全面優(yōu)化，設(shè)計重量1900g燃料電池模塊33003200100當(dāng)前模塊未對無人機應(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)行地面測試高壓氣瓶32503100150當(dāng)前采用成品5L30MPa氣瓶；采用國產(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)訂制專門針對燃料電池優(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)行地面測試線纜接頭800600200驗證機為保證靈活修改，線纜接頭留有較大余量合計2096第三階段：計劃目標(biāo)第三階段：完善與發(fā)展現(xiàn)有型號完善1、先進(jìn)儲氫技術(shù)應(yīng)用，相同重量可多儲存30%的氫氣2、產(chǎn)品外形完善，增強全天候能力、快速部署能力1、地面保障系統(tǒng)完善，包括運載車輛、燃料補給、維護(hù)體系等2、售后服務(wù)體系完善，包括人員培訓(xùn)、產(chǎn)品大修等等型號的擴展1、研發(fā)1款輕小型長航時平臺，全重6kg，載荷1kg，續(xù)航時間2h以上，可單兵攜行，快速展開。2、研發(fā)1款更大載重的長航時飛行平臺，續(xù)航時間視載荷而定。面向公安警用、應(yīng)急救災(zāi)、電力架線等等行業(yè)應(yīng)用燃料電池固定翼無人機更遠(yuǎn)！更高！更強！現(xiàn)狀－燃料電池應(yīng)用于固定翼較早UAV動力內(nèi)燃機電驅(qū)動活塞式發(fā)動機渦輪發(fā)動機噴氣式發(fā)動機蓄電池太陽能電池燃料電池目前超過80%的無人機采用內(nèi)燃機驅(qū)動電動無人機從5年前的不足10%，到現(xiàn)在近20%，呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢電動無人機的隱形性能優(yōu)異，發(fā)射、操作和維修便捷內(nèi)燃機驅(qū)動型無人機航時長、載荷量大燃料電池動力兼具電池驅(qū)動和內(nèi)燃機的優(yōu)點，此外還對環(huán)境無污染固定翼無人機動力系統(tǒng)需具備以下能力維持水平飛行爬升和機動飛行真實或惡略天氣飛行給導(dǎo)航、自動操控系統(tǒng)等設(shè)備提供能量根據(jù)通信數(shù)據(jù)，實現(xiàn)任務(wù)載荷飛行無人機動力系統(tǒng)對比在小于2小時續(xù)航時間以內(nèi)具有優(yōu)勢；但是更長的續(xù)航時間，必然導(dǎo)致重量的成比例增長，且優(yōu)化空間很小。目前鋰電池?zé)o人續(xù)航時間不超過3小時。生命周期內(nèi)性能衰減較大。充電時間長。鋰電池最長記錄續(xù)航48小時。生命周期內(nèi)性能衰減小。氫氣加注時間短。燃料電池目前可以續(xù)航60小時以上。生命周期內(nèi)性能不會衰減。燃油加注時間短。內(nèi)燃機無人機動力系統(tǒng)對比可隨意啟動、關(guān)閉、再啟動。無需調(diào)試，操作簡單。噪音和震動很小。鋰電池介于內(nèi)燃機和鋰電池之間。隨著燃料電池技術(shù)的成熟和模塊化設(shè)計，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，震動大。需要大量的維護(hù)。內(nèi)燃機無人機動力系統(tǒng)對比使用過程中零排放。生產(chǎn)和報廢時會產(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)燃機效率不足10%。內(nèi)燃機無人機動力系統(tǒng)對比危險性較高。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出問題。鋰電池氫氣是最輕的、逃逸性最強的燃料，很難聚集。燃料電池工作的整個過程溫度在80C以下，沒有燃燒過程。海拔3000m以下，對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，會導(dǎo)致輸出不足，嚴(yán)重時出現(xiàn)熄火，且沒有重新啟動可能。無人機啟動時，需要人在螺旋槳旁做調(diào)試，容易出現(xiàn)危險。內(nèi)燃機燃料電池UAV動力系統(tǒng)組成動力系統(tǒng)組成：燃料電池電堆供氫系統(tǒng)輔助監(jiān)測、控制系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)蓄電池組電動機大疆聯(lián)創(chuàng)的固定翼無人機發(fā)展計劃第一階段時間：2014.10－2015.2內(nèi)容：完成燃料電池動力用于固定翼無人機的驗證飛行，續(xù)航時間2h第二階段時間：2015.2－2015.6內(nèi)容：完成可飛行8h、可搭載2kg任務(wù)載荷的產(chǎn)品化固定翼無人機平臺研發(fā)第三階段時間：2015.6－2015.12內(nèi)容：完善二階段產(chǎn)品優(yōu)化工作，并應(yīng)用最新技術(shù)成果完成1款翼展3m，任務(wù)載荷2kg，續(xù)航時間8h\自主起飛降落的固定翼飛行平臺。第一階段：順利完成階段成果比較項目燃料電池系統(tǒng)（目前階