无人机为什么一般是28V供电?
无人机的供电系统设计需平衡效率、重量、成本和安全性。28V作为航空领域的传统标准,在无人机领域被广泛沿用,其背后既有历史传承,也有技术必然性。
一、航空工业的历史沿革
军用标准的影响
二战时期军用飞机普遍采用28V直流电系统(如美国MIL-STD-704标准),这一电压在保证电弧安全的同时,能驱动当时的小型电机设备。无人机技术继承了大量航空电子设备,兼容性需求促使28V成为自然选择。
线缆重量优化
相比12V系统,28V在相同功率下电流更小(P=VI),可减少线径和铜材用量。例如:500W负载下,28V系统的电流约为17.8A,而12V系统需41.6A,后者线缆重量可能增加2-3倍。
二、电气系统的技术优势
效率与热损耗
高压系统能降低传导损耗(热损耗与电流平方成正比)。实测表明,28V系统比12V的能源转换效率高5%-8%,这对续航敏感的无人机至关重要。
电力电子器件适配性
现代无刷电机控制器(ESC)的MOSFET开关管在20-30V区间导通损耗最低,28V恰好处于这一甜点区。同时,该电压下电容、电感等被动元件体积更易优化。
三、安全与法规考量
电弧防护阈值
国际电工委员会(IEC)规定,直流电压低于60V属于"特低安全电压",28V远低于此阈值,避免高压击穿风险,同时满足机身轻量化绝缘需求。
电池组配置的合理性
7串锂电池(标称25.2V,满电29.4V)或8串锂电(33.6V)通过稳压后均可适配28V系统。这种配置在能量密度和循环寿命间取得平衡,且符合航空运输的电池容量限制(单块≤100Wh)。
四、行业生态的协同效应
供应链成熟度
从航模到工业级无人机,28V电机、电调、舵机等部件已形成标准化产业链,降低研发成本。大疆、极飞等主流厂商的兼容配件进一步强化了这一生态。
高压化趋势的边界
虽然部分大型无人机采用48V甚至高压直流系统,但28V仍是中小型机的"黄金分割点"——无需复杂的电压隔离设计,即可支持云台、图传等子系统的直接取电。
电压背后的系统思维
28V供电是无人机工程师在历史传承、物理定律和市场现实之间的最优解。随着碳化硅(SiC)器件普及和电池技术进步,未来或出现新标准,但现阶段28V仍是可靠、经济且安全的选择。