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飞行汽车:航空新能源化展望|深度研报

常驻编辑 科普中国 2022-11-16 航空   空域   汽车   低空   飞行器   新能源   密度   深度   能量   电池   技术   公司
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难点:在于同时搭载陆地及飞行两套动力系统,在飞行及陆地行使层面会增加额外的自重,如何突破续航能力是不小的挑战。6kP拜客生活常识网

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四、关键技术难点

1.电池能量密度6kP拜客生活常识网

在当前锂离子电池化学体系下很难实现超过400Wh/kg的能量密度。而实现超过400乃至达到600Wh/kg的高能量密度就需要下一代电池技术的发展。潜在的技术包括:固态电池,金属-空气电池等等。6kP拜客生活常识网

当前锂电池能量密度举例参考:比亚迪三元锂电池能量密度为219Wh/kg,宁德时代麒麟电池目前能量密度255Wh/kg;2022年10月NASA宣布研制出了500Wh/kg的固态电池(硫硒电池),可应用于电动飞机。6kP拜客生活常识网

对于电池能量密度对于续航能力的影响,根据清华大学郝瀚副教授团队测算:6kP拜客生活常识网

当电池能量密度为200Wh/kg时,飞行汽车续航100km所需电池容量为70kWh,续航200km所需电池容量为537kWh(按照每度电5kg的重量,续航200km需要2.5吨电池,因此不现实)6kP拜客生活常识网

当电池能量密度提升至400Wh/kg时,100km续航所需电池容量为44kWh,200km续航所需电池容量下降到94kWh(下降了80%以上)6kP拜客生活常识网

电池能量密度如果提升至400Wh/kg,续航甚至可达到300km;能量密度如果提升至600Wh/kg,续航可达到400km。6kP拜客生活常识网

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2.氢燃料电池方案的可行性6kP拜客生活常识网

相对锂电方案,虽然氢燃料电池存在能量密度高、电池寿命长等优势,但在动态响应性及功率密度上存在一定不足(航空通常要求1500W/kg的功率密度,而氢燃料电池系统仅仅只能达到600W/kg),因此长期来看,我们认为氢燃料搭配一部分锂电池储能是更优方案,锂电池可用于启动和提供快速变化的功率输出,氢燃料电池可用于续航中的能量输出。6kP拜客生活常识网

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3.飞控/自动驾驶算法6kP拜客生活常识网

eVTOL的飞行控制相关技术包含多个方面,包含动力学模型建立、(正常和降级)控制律设计、电传飞控系统设计、软硬件设计等。6kP拜客生活常识网

飞控算法主要设计到不同机型的姿态控制,难度上多旋翼 复合翼 倾旋翼。6kP拜客生活常识网

自动驾驶算法目前国内有小鹏汇天在研究。6kP拜客生活常识网

4.机身材料技术6kP拜客生活常识网

常见的有碳纤维复合材料(例如小鹏汇天、商用大飞机等),主要考量点为密度低、强度高。6kP拜客生活常识网

碳纤维复合材料结构的密度通常在1.6g/cm3以下,而航空常用的金属中,铝合金密度为2.7g/cm3。6kP拜客生活常识网

5.整机空气动力学性能

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