1. 氢燃料无人机供电需要解决的问题

1.1 总线稳压输出

燃料电池可变性极高的输出电压（40 至 74V）转换为严格稳压的电压，为了提供提高系统的稳定性，优化系统功率分配输出，进而提高系统效率，系统总线须提供稳定的48VDC 为无人机多旋翼电机及无人机相关的DC负载，提供能源。

1.2 燃料电池供电能源密度

为移动设备打造经济高效的燃料电池，由于增加的重量和体积会直接影响无人机的性能，可采用高能量密度的氢能源燃料电池供电。

1.3 混合供电系统

燃料电池和锂电池混合动力供电系统增加了系统的稳定性能。类似直流UPS的架构。混合功率共享功能确保负载功率变化时，保证稳定的电流和功率。

1.4 48V直流总线提高效率

为了充分发挥高密度燃料电池组的优势，降低系统损耗，总线采用 48VDC 供电，进一步提高飞行时间。

2 48VDC微电网架构

整个供电单元核心采用一高高密度及高功率48V稳压器和一个双向DC稳压电源模块为核心，组成稳定的48VDC 不间断电源供电系统。

2.1    高密度DC-DC稳压器

DC-DC稳压器支持宽电压输入的升降压结构，将燃料电池输出的能量稳定输出到48V供电母线上。为了提供能量密度，须采用能量密度超过98%的电源稳压。

• 软开关技术：

采用零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS）**技术，提高转换效率，减少损耗。

• MPPT控制（最大功率点跟踪）：

在燃料电池系统中，MPPT算法可确保燃料电池在最佳功率点工作，提高能源利用率。

2.2    双向DC 充放电管理模块

双向DC-DC是供电系统的核心部件。在燃料电池供电系统中主要提供能量回收及动态动态功率分配。

• 能量回收

双向DC-DC可以控制能量双向流动，实现电机的再生制动能量回收。无人机在降落、减速或滑翔时，电机转子仍然带动电机旋转，产生反向电流。双向DC-DC模块会将这部分能量转换为直流电，回充至蓄电池或锂电池，提高能量利用率。这样不仅提高了续航，还减少了燃料电池和电池的负担。

• 动态功率分配

燃料电池通常适用于稳定供电，但它的响应速度较慢，无法快速适应无人机在不同飞行模式下的负载变化。双向DC-DC的动态功率分配作用体现如下：

• l低负载时（巡航、悬停）

燃料电池功率大于负载需求，多余电能通过双向DC-DC为蓄电池充电。

• 高负载时（起飞、加速、爬升）

燃料电池来不及提供大功率输出，双向DC-DC控制蓄电池放电，补充功率缺口。

• 燃料电池低功率状态：

例如氢气不足或燃料电池系统故障时，双向DC-DC会切换到蓄电池主供电模式，确保无人机安全运行。

3 总结

燃料电池无人机供电系统采用高密度/效率双向48V直流供电模块，它不仅能实现总线供电电压的稳定性，同时能够动态分配功率，保证飞行稳定，还能回收能量，提高续航能力。未来，结合智能控制算法，双向DC-DC技术将在无人机和新能源应用中发挥更大作用。