有人可能會(huì)說(shuō)，1783年 蒙哥菲爾推出的熱氣球是第一架無(wú)人駕駛飛機(jī)。然而，沒(méi)有繩索的無(wú)人駕駛熱氣球的飛行只能由風(fēng)決定。

1892 年，托馬斯-愛(ài)迪生展示了線(xiàn)導(dǎo)魚(yú)雷，1898 年，尼古拉-特斯拉展示了他的無(wú)線(xiàn)電遙控船。幾十年后，市場(chǎng)上出現(xiàn)了第一批遙控?zé)o人駕駛汽車(chē)和飛機(jī)。如今，應(yīng)用范圍從玩具到自主、制導(dǎo)或遙控飛行、駕駛或潛水無(wú)人駕駛車(chē)輛。

所有這些設(shè)備都面臨著一些共同的挑戰(zhàn)。其中最重要的是安全運(yùn)行，以防止與人或物體相撞或失控空難。飛行器應(yīng)該重量輕，但動(dòng)力要足夠大，以攜帶盡可能多的有效載荷并實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

雖然在許多情況下數(shù)量很少，但每種應(yīng)用可能需要不同配置的傳感器、機(jī)械手或監(jiān)控設(shè)備。制造商可以通過(guò)使用靈活的模塊化平臺(tái)和現(xiàn)成設(shè)備來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，從而以低成本快速滿(mǎn)足特定需求。

這些無(wú)人駕駛車(chē)輛如何提供電能動(dòng)力？

這取決于應(yīng)用和必要的運(yùn)行時(shí)間。對(duì)于短期運(yùn)行，可使用電池或超級(jí)電容器，現(xiàn)代燃料電池可延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間，而對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行，則可使用內(nèi)燃機(jī)或通過(guò)系繩提供能量。

有了所有這些不同的參數(shù)，為這些車(chē)輛上的電子設(shè)備供電就成為保證安全、預(yù)期運(yùn)行時(shí)間和高有效載荷的關(guān)鍵因素。源電壓各不相同，許多負(fù)載需要自己的穩(wěn)定電源電壓。在本文中，我們將介紹 P-DUKE 的電源模塊如何實(shí)現(xiàn)極為靈活的電源模塊解決方案。

這些車(chē)輛的機(jī)載電源架構(gòu)，無(wú)論是空中、地面或水下，都非常相似，由電源供應(yīng)器、用于各種負(fù)載的 DC-DC電源轉(zhuǎn)換器、速度控制器和推進(jìn)馬達(dá)組成。

在大多數(shù)應(yīng)用中，推進(jìn)馬達(dá)直接由電源供電，以避免額外的轉(zhuǎn)換損耗。

在許多應(yīng)用中，使用電池組，所需的電壓和容量取決于系統(tǒng)的尺寸和最大功率。為了避免額外的轉(zhuǎn)換損耗，馬達(dá)通常直接由電池供電，但系統(tǒng)的其余部分需要穩(wěn)定的電壓。

對(duì)于無(wú)人機(jī)，3.7V 鋰聚合物電池串聯(lián)連接，標(biāo)稱(chēng)電壓范圍為 3s = 11.1V 至 16s = 59.2V（s = 串聯(lián)電池?cái)?shù)量）。對(duì)于更長(zhǎng)的飛行時(shí)間，可以使用燃料電池。

現(xiàn)代倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人，無(wú)論是自主式(UAV) 或引導(dǎo)式(UGV) 都配備了鋰離子或LiFePO4 電池，標(biāo)稱(chēng)電壓從適用于較小系統(tǒng)的24V 左右到適用于堆高機(jī)等重載應(yīng)用的高達(dá)100V 以上。

哪些類(lèi)型的DC DC轉(zhuǎn)換器電源解決方案適合用于無(wú)人機(jī)中不同電源供應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用中？

對(duì)于尋求在不同應(yīng)用中使用的靈活、模組化電源解決方案的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，這些寬電源電壓是一個(gè)真正的挑戰(zhàn)。P-DUKE 提供了滿(mǎn)足這些要求的大型 DC/DC電源轉(zhuǎn)換器 產(chǎn)品組合，輸入電壓范圍為 9 – 75V 和 14 – 160V，單或雙輸出電壓范圍為 3.3V 至 48V，功率等級(jí)為 10W 至 200W。這些產(chǎn)品也適合這些車(chē)輛有時(shí)運(yùn)行的惡劣環(huán)境。

為了給運(yùn)輸?shù)呢浳锖桶踩O(shè)備留出盡可能多的有效載荷和空間，所有其他部件應(yīng)盡可能輕且小。在內(nèi)部電源鏈中使用高效能、小型 DC/DC 電源轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)原因。效率對(duì)整體重量有重大影響，因?yàn)閾p耗越低，需要的散熱器就越小。使用模組而不是集中式電源解決方案的優(yōu)點(diǎn)是，轉(zhuǎn)換器及其散發(fā)的熱量可以分布在整個(gè)系統(tǒng)中，靠近負(fù)載，從而使熱管理更加容易。

透過(guò) P-DUKE 的小型輕量轉(zhuǎn)換器，可以輕松設(shè)計(jì)出適合各種應(yīng)用中不同電源的單一解決方案。如果需要另一個(gè)或額外的負(fù)載電壓？非常簡(jiǎn)單，添加另一個(gè) DC/DC 模組或用同系列的即插即用替代品替換一個(gè)，工作就完成了。

讓我們來(lái)看幾個(gè)例子：

現(xiàn)代智慧工廠(chǎng)必須非常靈活，需要車(chē)輛在生產(chǎn)或倉(cāng)庫(kù)設(shè)施內(nèi)自主導(dǎo)航和運(yùn)輸貨物。這些車(chē)輛使用雷射和攝影機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航，并直接與制造系統(tǒng)和其他機(jī)器人進(jìn)行通訊。自動(dòng)駕駛車(chē)輛幾乎可以自由移動(dòng)，而引導(dǎo)車(chē)輛(UGV)則遵循由視覺(jué)標(biāo)記、磁帶、物體識(shí)別和里程計(jì)資料定義的預(yù)定義路徑。

關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是安全操作，因?yàn)檫@些強(qiáng)大而重型的車(chē)輛必須在任何情況下都能偵測(cè)到人類(lèi)工人或其他障礙物。這種自主旅行是透過(guò)攝影機(jī)、感測(cè)器、雷射和物體識(shí)別技術(shù)的顯著改進(jìn)實(shí)現(xiàn)的。

用于提升和移動(dòng)運(yùn)輸貨物的較高功率馬達(dá)通常直接由電池供電。對(duì)于電池充電，使用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)解決方案。

在圖3所示的應(yīng)用中，制造商的目標(biāo)是使用標(biāo)稱(chēng)電壓為 24V 或 48V 的電池，具體取決于所需的功率和所需的有效負(fù)載。對(duì)于自動(dòng)駕駛，車(chē)輛的車(chē)載電腦處理來(lái)自現(xiàn)成攝影機(jī)和雷射雷達(dá)的資訊。許多工業(yè)設(shè)備已經(jīng)具有更寬的電源電壓范圍，但不涵蓋24V和48V電池。以下是功率等級(jí)從 4W 到 10W 不等的不同光達(dá)系統(tǒng)的幾個(gè)范例