如何完成太阳能与无人机(UAV)的无缝整合?

太阳能对于无人机的整合将为其提供额外的能源用于延展里程和增添负载。整合的难易程度取决于应用的时间和选取的材料。阿尔塔设备公司的太阳能薄膜技术能被轻松整合于弧形和非常规设备的表面。其中两种最为普遍的整合技术是真空成型和外延粘合技术。另外最大功率点跟踪设备(MPPT)也将被添加,实现全面整合。

图1:阿尔塔的太阳能薄膜与汉能的无人机(UAV)实现整合

真空成型技术

此项技术能够与不同材料的机翼实现整合,例如:玻璃纤维,碳纤维,或者聚酰胺纤维。首先,太阳能薄膜被倒置放置在机翼模具中以便机翼能被完美的与薄膜相拟合,基于应用情况需要,阿尔塔能够提供封装和非封装的太阳能薄膜。在经过热高温的真空处理后实现太阳能机翼一体化的目的。

阿尔塔设备公司所提供的正面封装太阳能薄膜拥有着最为轻量的解决方案。薄膜的背面应用电隔离技术有效的避免了直接暴露所导致的不必要电力传导。另外阿尔塔也提供薄膜的背面封装或者客户也可以自行应用一些胶布进行粘合。作为结果,整合后的机翼表面对空气动力学不会造成额外的影响。

图2: 应用真空模具完成阿尔塔太阳能薄膜与碳纤维机翼的整合

粘黏方法

这是最为简单,快速,和廉价的整合方案。将太阳能电池直接粘黏在无人机表面。使用的工具包括工业胶带和喷涂粘黏剂(上述工具在五金商店都有购买)

上述方法适用于由泡沫和泡沫塑料组装的小型无人机,由于其无法有效实施真空模具流程。如果使用泡沫塑料机翼,需要注意粘合不将侵蚀和腐蚀泡沫组件。另外由于高温能够轻易熔化泡沫,所有的焊接必须要求在整合前完成,避免对泡沫造成额外损害。另外需要注意的是,在应用过程中,太阳能薄膜也需要进行准确的粘合。一旦粘合出现细微偏差,将会在飞行时对于太阳能薄膜造成不必要的损害。

使用粘黏方法也需要警惕层流对于太阳能薄膜的影响。层流的大小也随着机翼尺寸和放置方位的不同造成不同程度的影响。

图3:应用粘黏方法实现阿尔塔太阳能薄膜的整合

电源管理系统(最大功率点跟踪)

随着太阳能供应商成为无人机首要考虑的产品后,相应的问题也随之而来,例如:最大功率跟踪设备应该布置在什么位置呢?而且最大功率跟踪设备的整合对于太阳能无人机又显得尤为重要。但从定义角度理解,最大跟踪设备控制器或简称(MPPT),能够实现DCDC的转化并最大程度的优化匹配太阳能板和电池之间的功率输出。MPPT在转化过程中能够将太阳能板波动的电压输出转化成电池所需的稳压输出。

MPPT经常被装配在机身。在装配过程中可以去掉外壳以便有效减少其带来的不必要的影响。基于无人机的模板,MPPT的组件可以粘合于机身的顶部。

基于太阳能系统,MPPT控制器是重要的组成部件。通过代替最优化的功率输出它们能够有效用于降低不必要的能量浪费,用于最大功率电压输出,和最大功率电流输出。MPPT控制器能够最优化实现太阳能组件的输出有效避免电池组件和太阳相匹配所造成的不必要的能源浪费。

图4:MPPT 控制器

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[1] 阿尔塔设备公司推荐其产品最高的应用温度在140摄氏度和最大应用压力值为1 atm