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

1、深圳市大疆聯(lián)創(chuàng)科技有限公司深圳市大疆聯(lián)創(chuàng)科技有限公司地址：深圳市龍崗區(qū)坂田上雪科技園地址：深圳市龍崗區(qū)坂田上雪科技園目錄目錄燃料電池概述燃料電池概述大疆聯(lián)創(chuàng)簡介大疆聯(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燃料電池原理氫氣氫氣 + 氧氣氧氣 = 電電 + 水水 + 熱熱為什么效率高？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

2、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STEP 01STEP 02STEP 03STEP 04STEP 05STEP 01燃料電池的應(yīng)用燃料電池的應(yīng)用5MW300kW5kW1kW100W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)簡介大疆聯(lián)創(chuàng)簡介公司狀況公司狀況- 2011年年6月注冊月注冊- 注冊資金注冊資金100萬元

3、人民幣，實際投入萬元人民幣，實際投入500余萬元余萬元- 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)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)有全職員工現(xiàn)有全職員工35名，全為本科以上學(xué)歷，其中博士名，全為本科以上學(xué)歷，其中博士5名，高名，高工工4名名公司核心團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)核心市場核心市場技術(shù)平臺技術(shù)平臺風(fēng)冷 針對

4、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)狀現(xiàn)狀優(yōu)勢優(yōu)勢我們意識到了燃料電池在能量密度上的優(yōu)勢，于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年底開始嘗試在無人機上應(yīng)

5、用燃料電池技術(shù)應(yīng)用燃料電池技術(shù)大疆聯(lián)創(chuàng)的大疆聯(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)展計劃大疆聯(lián)創(chuàng)的發(fā)展計劃第一階段：國內(nèi)第一！世界第二！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：向?qū)嵱眯瓦~進(jìn)第二階段規(guī)劃第二階段規(guī)劃第二階段：第二階段：STEP 1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：第二階段：STEP 2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試飛成果試飛成果第二階段

6、：第二階段：STEP3改進(jìn)落實改進(jìn)落實部件部件當(dāng)前重量當(dāng)前重量能實現(xiàn)重量能實現(xiàn)重量減重減重說明說明機架機架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)速器電子調(diào)速器63654096當(dāng)前采用成品重量偏大；目前已

7、經(jīng)訂制專門針對燃料電池優(yōu)化的產(chǎn)品控制系統(tǒng)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合計2096第三階段：計劃目標(biāo)第三階段：計劃目標(biāo)第三階段：完善與發(fā)展第三階段：完善與發(fā)展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p目前超過80%的無人機采用內(nèi)燃機驅(qū)動p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p電動無人機的隱形性能優(yōu)異，發(fā)射、操作和

8、維修便捷p內(nèi)燃機驅(qū)動型無人機航時長、載荷量大p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

9、機動力系統(tǒng)對比無人機動力系統(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

10、，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)燃機燃料電池燃料電池UAV動力系統(tǒng)組成動力系統(tǒng)組成動力系統(tǒng)組成：p燃料電池電堆p供氫系統(tǒng)p輔助監(jiān)測、控制系統(tǒng)p能量管理系統(tǒng)p蓄電池組p電動機大疆聯(lián)創(chuàng)的固定翼無人機發(fā)展計劃大疆聯(lián)創(chuàng)的固定翼無人機發(fā)展計劃第一階段：順利完成第一階段：順利完成階段成果階段成果比較項目燃料電池系統(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4.5千克3.5千克4.3千克最大輸出功率相當(dāng)相當(dāng)相當(dāng)最大續(xù)航時間4小時8小時3小時功率輸出靈活性一般好好系統(tǒng)復(fù)雜性復(fù)雜（定型模塊化后）簡單簡單系統(tǒng)易用性差好好氣候適應(yīng)性中好好燃料電池燃料電池vs.蓄電池蓄電池第二階段：目標(biāo)達(dá)成第二階段：目標(biāo)達(dá)成第三階段：改進(jìn)完善及新型號研發(fā)第三階段：改進(jìn)完善及