Stromversorgungssysteme für UAVs und Drohnen

Elektrische Antriebssysteme für UAVs und Drohnen

Drohnen-Brennstoffzellen von Honeywell Aerospace

UAVs (unbemannte Luftfahrzeuge) und Drohnen werden in der Regel entweder von einem Motor angetrieben – dabei kann es sich um einen Zwei- oder Viertakt-Verbrennungsmotor, einen Rotationsmotor oder eine Gasturbine handeln – oder von speziellen Batterien. Sie enthalten außerdem eine Vielzahl von Subsystemen, wie Bildgebungs- und Sensorausrüstung, Flug- und Motorsteuerung sowie Kommunikations- und Navigationssysteme, die entweder eine Wechselstrom- oder eine Gleichstromquelle benötigen.

Dreiphasen- und Einphasen-Stromversorgungen

Motorbetriebene Drohnen, insbesondere größere, können einen vom Motor angetriebenen Stromgenerator enthalten. Dieser Generator erzeugt in der Regel eine dreiphasige Wechselstromleistung von 115 V. Diese dreiphasige Stromversorgung kann mittels eines Wechselstrom-Wechselstrom-Wandlers in eine einphasige Stromversorgung umgewandelt werden. Zu den UAV-Subsystemen, die Wechselstrom benötigen, können Radargeräte und Sender gehören. Der Wechselstrom kann in einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler eingespeist werden, um die zahlreichen Komponenten an Bord, die Gleichstrom benötigen, mit Strom zu versorgen.

Stromrichter und Wechselrichter

Batteriebetriebene Drohnen verfügen über eine Gleichstromquelle – die Batterie selbst. Dieser Gleichstrom kann bei Bedarf mithilfe eines Geräts namens Wechselrichter zur Erzeugung von Wechselstrom verwendet werden. Wechselrichter können mehrere Wechselspannungen liefern, beispielsweise 26 V AC und 115 V AC. Die Gleichspannung aus der Batterie kann auch in einen DC-DC-Stromrichter eingespeist werden, um andere Gleichspannungen zu liefern, die für verschiedene Geräte und Subsysteme erforderlich sein können. Motorbetriebene Drohnen verfügen in der Regel ebenfalls über eine Batterie an Bord, die zum Starten des Motors und zur Versorgung wichtiger Systeme mit Notstrom bei einem Motorausfall verwendet werden kann.

6T Lithium-Ionen-Batterie von Denchi

Energieverwaltungssysteme

UAVs, die über mehrere Stromquellen verfügen, können ein Energieverwaltungssystem nutzen, das jede einzelne Quelle so steuert, dass je nach Stromangebot und -bedarf, den Anforderungen in einer bestimmten Phase der Mission und den Umgebungsbedingungen die benötigte Energie erzeugt wird.

Stromversorgungen können speziell für die in UAVs und Drohnen verwendeten eingebetteten Systeme entwickelt werden und daher in verschiedenen Formfaktoren wie PCI-104 und VPX 3U ausgeführt sein. Stromversorgungen und Stromrichterkarten für eingebettete Systeme können eine höhere Gleichspannung wie 270 V DC oder 28 V DC aufnehmen und eine viel niedrigere Spannung wie 5 V DC oder 3,3 V DC ausgeben.

Robuste und militärspezifische Stromversorgungen

Stromversorgungen für UAVs und unbemannte Systeme müssen möglicherweise so konstruiert sein, dass sie besonders rauen Umgebungsbedingungen standhalten, darunter extreme Temperaturen, Stöße, Vibrationen und EMI (elektromagnetische Störungen). Diese robusten Stromversorgungen können nach bestimmten militärischen Spezifikationen und Standards konstruiert sein, wie z. B. MIL-STD-810F für Stöße und Vibrationen und MIL-STD-461E für EMI.