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World’s first commercialized hydrogen fuel cell powers drones for humanitarian missions

メディアアラート

Vicorの高い電力密度でパワーパックの性能を最大限に発揮した、世界初の商用の水素燃料電池ドローン

2021年01月14日

ソーラーパネルの検査を、DMIのドローンによって、はるかに効率良く、速く実現

ソーラーパネルの検査を、DMIのドローンによって、はるかに効率良く、速く実現

Vicor Corporation(本社:米国マサチューセッツ州、CEO:Patrizio Vinciarelli、NASDAQ上場:VICR、以下:Vicor)は、ドローンを開発している斗山モビリティ・イノベーション (Doosan Mobility Innovation)(本社:韓国・京畿道、以下:DMI社)と協業したことを発表しました。

DMI社は、革新的な高エネルギー密度の水素燃料電池をドローンに搭載し、遠隔地で人道支援を行っています。2時間もの飛行が可能で、これまでにマスクや緊急物資をアメリカ本土からヴァージン諸島へ、韓国本土から済州島へ輸送して韓国で最も高い漢拏山(6,388 ft)へ昇り医療用AEDを届けました。この技術により、距離と積載量をさらに伸ばした輸送ロボットの開発に道がひらけます。

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DMI社のドローンはヴァージン諸島に緊急医療物資を届けました。水素燃料電池パワーパックを搭載することで2時間以上の飛行が可能になりました。この飛行時間は、ほとんどのバッテリー駆動ドローンの4倍です。

DMI社のドローンの航続距離が伸びたことで実現した例に、ソラシド(海南)にある韓国最大の、巨大な太陽光発電所の監視作業があります。バッテリー駆動のドローンで同じ作業をする場合、6回以上のバッテリ―交換が必要でした。

高い電力密度でパワーパックの性能を最大限に発揮する

移動する機器に用いる水素燃料電池の開発では、材料科学からシステムレベルの最適化まで、全般にわたる技術革新が必要です。移動距離を伸ばすための鍵は小型化、高効率化、システムの軽量化です。さらに、長く安定して飛行するためには、高いエネルギー出力と耐久性を備えていなくてはなりません。そのためには、燃料電池スタックの軽量化や、高い電力密度を可能にするパワートレインを構成し、周辺部品を含めたパワーパック全体をシンプルにして、最適なシステム構成にする必要があります。

設計の中核となるのは、システムの電力供給ネットワーク (PDN)の構成と実装です。DP30パワーパックには、主電源のパワートレインが2つあり、片方はドローンのローターに、もう片方は2つの燃料電池スタックのコントローラに給電します。DP30の出力電圧は40Vから74Vと広い範囲で変動するため、パワートレインで正確な電圧調整を行い、ローターのモーターに48V、12Aを、燃料電池スタック制御ボードとファンには12V、8Aを確実に出力するように設計されています。

Vicor-Power-Energy-System-Doosan.jpg (Vicor-Doosan-Energy-Density-Chart)

エネルギー密度の比較: 水素燃料電池とリチウムイオン電池

高効率と高エネルギー密度の電力供給ネットワーク (PDN)を実現するため、DMI社はVicorのPRM™ 昇降圧レギュレータとZVS降圧レギュレータを採用しました。PRMは図5に示すように、水素燃料電池スタックの最大74Vまでの開回路電圧 (OCV) を入力することができ、48Vへ調整し安定化します。

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水素燃料電池パワーパックの構造

ローターへ給電する方のPDNは、2つ並列接続されたPRM 昇降圧レギュレータ (PRM48AF480T400A00) で構成され、ローターに必要な12Aを供給します。燃料電池スタック内のデジタル制御ボードのPDNには、低電力の (PRM48AH480T200A00) と直列に、48Vから12Vに変換するZVS降圧レギュレータ (PI3546-00-LGIZ) を使用しています。

電力容量の異なる製品ラインナップ

DMI社は、現在生産している2.6kWのDP30 パワーパック以外にも、電力容量の異なる製品ラインナップを増やす予定です。来年発売の1.5kWの水素燃料電池パワーパックに始まり10kWまで、様々な電力容量の製品を展開し、それらのパワーパックに対応したドローンを発売する予定です。

電源モジュールでPDNを構成するVicorのアプローチによれば、PDNに拡張性ができるため、多様な製品ラインナップに対応できます。これによりDMIの技術者は、燃料電池スタック構造の変更、パワートレインや周辺部品、放熱方法といった、電力容量の拡大に伴い発生する技術的課題に集中することができます。耐久性と安定性を向上させ、エネルギー密度の高い燃料電池を小型・軽量化するという主要目的を、Vicorの導入によりさらに追及できるようになったと言えます。

詳しくは『世界初、UAV向け水素燃料電池パワーパックを製品化』をご覧ください

Vicor Corporationについて

Vicorは、高性能モジュール型電源コンポーネントの設計、製造、販売を行う米国(本社:マサチューセッツ州アンドーバー)の電源専業メーカーです。HPC(ハイパフォーマンスコンピューティング)、オートモーティブ、通信ネットワーク、産業機器、ロボティクス、鉄道、航空宇宙・防衛アプリケーションなどへ向けて、広く事業を展開しています。日本法人のVicor株式会社(Vicor KK)は2017年に設立され、電源コンポーネントの販売・技術サポートを行っています。詳しくは、www.vicorpower.com/ja-jp をご参照ください。

Vicor、PRM™ は、Vicor Corporationの登録商標です。

斗山モビリティ・イノベーション(DMI / Doosan Mobility Innovation)について

斗山モビリティ・イノベーション (DMI) は、水素燃料電池産業の世界最大手の一つである斗山グループの子会社です。移動・搬送機器向けの水素燃料電池を開発するため、2016年に設立されました。斗山グループは、リン酸形燃料電池(PAFC)で50年、固体高分子形燃料電池(PRMFC)で30年の歴史があり、技術開発、材料調達、素材から生産に至るまでの一貫した生産システムを構築し、自動車、家庭用、発電用、ビル用の燃料電池を提供してきました。一方、DMIは、斗山の実績ある水素燃料電池技術と定置用アプリケーションでの様々な経験を活かし、移動・搬送機器向け水素燃料電池の開発に注力しており、ドローンやドローンタクシーなどの無人航空機(UAV)産業の発展に貢献しています。

ウェブサイト:www.doosanmobility.com.

連絡先 Vicor株式会社 マーケティングコミュニケーション 0354873016 sales_VKK@vicorpower.com