無人機(jī)由于可以快速部署等優(yōu)點,，被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè),。目前大部分無人機(jī)采用機(jī)載充電鋰電池供電，導(dǎo)致續(xù)航時間較短,，然而某些應(yīng)用場景要求無人機(jī)能夠長時間不間斷留空作業(yè),，系留無人機(jī)應(yīng)運而生,。系留無人機(jī)通過系留線纜將地面電源傳輸至無人機(jī)作為動力源來保證無人機(jī)長時間穩(wěn)定工作,。

系留無人機(jī)應(yīng)用

佰才邦作為通訊領(lǐng)域的優(yōu)秀企業(yè)，近幾年來在系留式多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)方面的發(fā)展取得了顯著成績,。目前主打機(jī)型最大飛行高度為200米，最大負(fù)載能力15公斤,，定點懸停時間在4-24小時,，具有長時間無故障連續(xù)飛行的能力。

系留無人機(jī)系統(tǒng)包括無人機(jī),、系留箱、機(jī)載電源,、地面電源,、系留線纜等子系統(tǒng)。在自然災(zāi)害造成的通訊中斷搶險中,，傳統(tǒng)應(yīng)急方案可能需要長達(dá)4小時的到位時間,，但系留無人機(jī)從運輸?shù)秸归_業(yè)務(wù)僅需20分鐘，超短的展開,、回收時間使得系留無人機(jī)備受青睞,。

系留無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域包括

? 應(yīng)急通訊：自然災(zāi)害發(fā)生時通訊被中斷，地面公共網(wǎng)絡(luò)癱瘓,，系留無人機(jī)攜帶移動基站快速投入,，確保通訊網(wǎng)絡(luò)長時間工作；

? 科研院校：將特定設(shè)備長時間放置于空中進(jìn)行測試,，系留無人機(jī)為科研院所的課題研究起到極大助推作用,；

? 安保監(jiān)控：系留無人機(jī)攜帶各種類型的攝像頭在特定時間、特定地點進(jìn)行長時間空中視頻監(jiān)控,；

系留無人機(jī)電源子系統(tǒng)

系留無人機(jī)電源結(jié)構(gòu)分布

系留無人機(jī)電源結(jié)構(gòu)細(xì)化分布

發(fā)電機(jī)輸出的220V/380V交流電壓通過地面電源子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為400V高壓,，400V高壓通過系留電纜傳輸至空中機(jī)載電源子系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中通過Vicor BCM電源模塊轉(zhuǎn)成至48V電壓為馬達(dá)系統(tǒng)供電,。系統(tǒng)的運行功率大致為5kW,，但為了保證足夠的抗風(fēng)能力將設(shè)計指標(biāo)提升至7kW，系統(tǒng)中使用若干BCM電源模塊,。

系留無人機(jī)對電源的需求

系留無人機(jī)在空中作業(yè)時機(jī)載電源子系統(tǒng)是端到端系統(tǒng)中的核心部件,，為無人機(jī)電機(jī)以及機(jī)載負(fù)載設(shè)備工作提供動力源，是保證系統(tǒng)長時間,、不間斷,、安全可靠飛行的基礎(chǔ)。如下是系統(tǒng)對機(jī)載電源的需求：

? 電源設(shè)備重量輕,、體積?。簷C(jī)載電源自身重量的降低會提升系統(tǒng)的整體負(fù)載能力；

? 輸入,、輸出電壓穩(wěn)定性高：保證系統(tǒng)在強(qiáng)風(fēng),、高海拔等多種條件下穩(wěn)定工作,；

? 能量密度大、負(fù)載能力強(qiáng)：保證系統(tǒng)裕量設(shè)計時不增加器件數(shù)量,；

? 效率高：發(fā)熱量少降低了散熱設(shè)備的重量,，進(jìn)一步為提升系統(tǒng)整體負(fù)載能力做出貢獻(xiàn)；

產(chǎn)品特點

采用VIA封裝的Vicor BCM4414是一款高效率的母線轉(zhuǎn)換器,，通過260V-410V DC高壓母線工作,，可提供32.5V-51.3V DC的隔離式非穩(wěn)壓低壓。獨特的超薄模塊將 DC-DC 轉(zhuǎn)換,、集成型濾波和 PMBus?指令及控制整合在底座或PCB安裝封裝中,。BCM可提供低噪聲、快速瞬態(tài)響應(yīng)以及業(yè)界領(lǐng)先的效率和功率密度,。低壓側(cè)參考的 PMBus 兼容型遙測控制接口可提供對BCM 配置,、故障監(jiān)控以及其它遙測功能的訪問。BCM模塊利用Vicor VIA封裝技術(shù)的散熱及密度優(yōu)勢,，能夠使用上下兩面極低的熱阻抗提供高度靈活的散熱管理選項,。與下游 Vicor DC-DC轉(zhuǎn)換組件及穩(wěn)壓器相結(jié)合時，BCM允許電源設(shè)計工程師采用簡單,、纖薄的設(shè)計,，這將在不影響成本或性能指標(biāo)的情況下，為終端系統(tǒng)實現(xiàn)差異化,。

特性與優(yōu)勢

? 輸出35A的恒定電流,；

? 1/8 的固定變壓比 (K)；

? 高達(dá)797W/in3的功率密度,；

? 97.7%的峰值效率,；

? 內(nèi)部集成EMI濾波器和浪涌保護(hù)電路；

? 支持?jǐn)?shù)千瓦陣列的并行工作,；

? OV,、OC、UV,、短路和熱保護(hù),；

? 4414封裝，重量141g,；

? 平均無故障時間長,；

? 散熱增強(qiáng)型VIA封裝；

? PMBus? 通訊功能,；

? 熱插拔應(yīng)用

Vicor產(chǎn)品的優(yōu)勢

系留無人機(jī)應(yīng)用中,，Vicor電源產(chǎn)品的優(yōu)勢如下：

? 功率密度大、體積小,、重量輕,；

? 轉(zhuǎn)換效率高,，峰值效率高達(dá)98%，比市面上同類產(chǎn)品高出2～3個百分點,；

? 散熱性能卓越,，簡化了散熱器設(shè)計結(jié)構(gòu)，降低了散熱器體積,，降低了重量,，散熱器體積是其他產(chǎn)品的1/10；

? 輸入端工作電壓高,，機(jī)載前端在400V高電壓工作時系留線纜上產(chǎn)生的熱損降低,，得益于此線纜設(shè)計得到優(yōu)化，負(fù)載重量進(jìn)一步減少,；

? BCM模塊可以對電壓、電流,、溫度等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行實時工作狀態(tài)的監(jiān)控,，若監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)這些指標(biāo)超過門限則提前預(yù)警，必要時觸發(fā)迫降程序進(jìn)行安全降落,，避免對人員的傷害和設(shè)備損害,，確保系統(tǒng)安全；

? BCM模塊可以對電壓,、電流,、溫度等工作門限進(jìn)行設(shè)置，其它子系統(tǒng)的設(shè)計也得到優(yōu)化,；

? BCM模塊輸入端的集成式共模電感及防浪涌設(shè)計解決了系統(tǒng)的EMC問題,；

系統(tǒng)測試

相對于其它產(chǎn)品，系留無人機(jī)的測試更為嚴(yán)格,、全面和復(fù)雜,。佰才邦系留無人機(jī)的測試包括：

? 子系統(tǒng)測試：針對電源子系統(tǒng)進(jìn)行功能和性能方面的全面測試，通過長時間運行來考察工作狀態(tài)是否正常,，溫度狀態(tài)是否在設(shè)計范圍,；

? 子系統(tǒng)和全系統(tǒng)的實驗室聯(lián)調(diào)測試：搭建實驗室模擬環(huán)境，將機(jī)載電源,，地面電源,，系留電纜，模擬負(fù)載等進(jìn)行聯(lián)調(diào),，測試端到端輸出情況,，對監(jiān)控系統(tǒng)、飛控系統(tǒng),、保護(hù)功能進(jìn)行全面評估,；

? 外場測試：在不同負(fù)載,，不同功率，不同高度,，不同天氣工況,，不同飛行時間等條件下對系統(tǒng)進(jìn)行組合飛行，完整的考察系統(tǒng)的所有設(shè)計指標(biāo)性能,。

雙向設(shè)計滿足需求

佰才邦在4G/5G小基站方面有較深積累,，在無人機(jī)與通信基站的結(jié)合方面有大量研究和產(chǎn)品創(chuàng)新。系留無人機(jī)未來會支持更大的負(fù)載能力,、更高的飛行高度,，能力上限需要不斷提升，對電源模塊的要求更為嚴(yán)苛,。Vicor在電源模塊領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先地位,，雙方進(jìn)一步的合作，將為行業(yè)應(yīng)用和創(chuàng)新提供性能卓越的產(chǎn)品,。

佰才邦在基站設(shè)計方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位,，對行業(yè)的深入理解和細(xì)節(jié)把控上都有自己獨到見解。比如,，應(yīng)急移動通信基站的施放,、安裝、間距及抗干擾等都是系留無人機(jī)設(shè)計之初需要考慮的關(guān)鍵因素,。同樣,，也會根據(jù)系留無人機(jī)的特點對應(yīng)急移動通信基站進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化，這種雙向設(shè)計,，讓系統(tǒng)更加適應(yīng)不同應(yīng)用場景,，發(fā)揮最大作用。

未來規(guī)劃

除了現(xiàn)有應(yīng)用領(lǐng)域外,，佰才邦在系留無人機(jī)應(yīng)用方面也在積極探索,，開拓未來可能進(jìn)入的新領(lǐng)域，比如環(huán)境監(jiān)控,、空氣質(zhì)量采集,、應(yīng)急照明服務(wù)等。在談到未來產(chǎn)品規(guī)劃時,，佰才邦公司無人機(jī)產(chǎn)品總監(jiān)李明表示,，很大程度上未來應(yīng)用的負(fù)載會更重、飛行高度會更高,，能力上限需要不斷提升,，對電源模塊的要求更為嚴(yán)苛。佰才邦認(rèn)為Vicor在電源模塊領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先地位，期望雙方進(jìn)一步緊密合作,，為行業(yè)應(yīng)用和創(chuàng)新提供性能卓越的產(chǎn)品,。