無人機為什么一般是28V供電?
無人機的供電系統(tǒng)設(shè)計需平衡效率、重量、成本和安全性。28V作為航空領(lǐng)域的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),在無人機領(lǐng)域被廣泛沿用,其背后既有歷史傳承,也有技術(shù)必然性。
一、航空工業(yè)的歷史沿革
軍用標(biāo)準(zhǔn)的影響
二戰(zhàn)時期軍用飛機普遍采用28V直流電系統(tǒng)(如美國MIL-STD-704標(biāo)準(zhǔn)),這一電壓在保證電弧安全的同時,能驅(qū)動當(dāng)時的小型電機設(shè)備。無人機技術(shù)繼承了大量航空電子設(shè)備,兼容性需求促使28V成為自然選擇。
線纜重量優(yōu)化
相比12V系統(tǒng),28V在相同功率下電流更?。≒=VI),可減少線徑和銅材用量。例如:500W負載下,28V系統(tǒng)的電流約為17.8A,而12V系統(tǒng)需41.6A,后者線纜重量可能增加2-3倍。
二、電氣系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢
效率與熱損耗
高壓系統(tǒng)能降低傳導(dǎo)損耗(熱損耗與電流平方成正比)。實測表明,28V系統(tǒng)比12V的能源轉(zhuǎn)換效率高5%-8%,這對續(xù)航敏感的無人機至關(guān)重要。
電力電子器件適配性
現(xiàn)代無刷電機控制器(ESC)的MOSFET開關(guān)管在20-30V區(qū)間導(dǎo)通損耗最低,28V恰好處于這一甜點區(qū)。同時,該電壓下電容、電感等被動元件體積更易優(yōu)化。
三、安全與法規(guī)考量
電弧防護閾值
國際電工委員會(IEC)規(guī)定,直流電壓低于60V屬于"特低安全電壓",28V遠低于此閾值,避免高壓擊穿風(fēng)險,同時滿足機身輕量化絕緣需求。
電池組配置的合理性
7串鋰電池(標(biāo)稱25.2V,滿電29.4V)或8串鋰電(33.6V)通過穩(wěn)壓后均可適配28V系統(tǒng)。這種配置在能量密度和循環(huán)壽命間取得平衡,且符合航空運輸?shù)碾姵厝萘肯拗疲▎螇K≤100Wh)。
四、行業(yè)生態(tài)的協(xié)同效應(yīng)
供應(yīng)鏈成熟度
從航模到工業(yè)級無人機,28V電機、電調(diào)、舵機等部件已形成標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)業(yè)鏈,降低研發(fā)成本。大疆、極飛等主流廠商的兼容配件進一步強化了這一生態(tài)。
高壓化趨勢的邊界
雖然部分大型無人機采用48V甚至高壓直流系統(tǒng),但28V仍是中小型機的"黃金分割點"——無需復(fù)雜的電壓隔離設(shè)計,即可支持云臺、圖傳等子系統(tǒng)的直接取電。
電壓背后的系統(tǒng)思維
28V供電是無人機工程師在歷史傳承、物理定律和市場現(xiàn)實之間的最優(yōu)解。隨著碳化硅(SiC)器件普及和電池技術(shù)進步,未來或出現(xiàn)新標(biāo)準(zhǔn),但現(xiàn)階段28V仍是可靠、經(jīng)濟且安全的選擇。