[发明专利]一种无人机电源管理系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种无人机电源管理系统及其控制方法，无人机电源管理系统包括电池组、电池本地管理系统、通讯模块、无人机动力控制系统，电池组连接电池本地管理系统，电池本地管理系统通过通讯模块连接无人机动力控制系统，一种无人机电源管理系统的控制方法，包括基于电池剩余电量计算的无人机剩余航程规划步骤和电池电芯均衡步骤，基于电池剩余电量计算的无人机剩余航程规划步骤和电池电芯均衡步骤同步进行，本发明剩余电量计算精确度高，提高了电池的能量利用率和电池放电效率，提升了电池寿命，并且延长飞行的里程。

主权项

1.一种无人机电源管理系统的控制方法，其特征在于，包括基于电池剩余电量计算的无人机剩余航程规划步骤和电池电芯均衡步骤，所述基于电池剩余电量计算的无人机剩余航程规划步骤和电池电芯均衡步骤同步进行，所述基于电池剩余电量计算的无人机剩余航程规划步骤包括如下步骤：/n步骤S1：通过电流电压采样模块（1）采集到电池中若干个电芯的电压值和电池放电电流值；/n步骤S2：剩余电量估算模块（3）根据电池电气模型（11）、若干个电芯的电压值、电池放电电流值，用扩展卡尔曼滤波器算法递推估算出此刻电池的剩余电量信息，所述电池剩余电量信息包括电池电压、电池放电电流、电池放电电量，所述电池电压为U，电池放电电流为I，电池放电电量为E1；/n步骤S3：通讯模块（6）将剩余电量估算模块（3）计算得到的电池剩余电量信息传递给无人机动力控制系统中的剩余航程估算模块（7）；/n步骤S4：通过飞行工况分析模块（8）得到飞机的工况信息，巡航速度为Vt，飞行高度为H，然后剩余航程估算模块（7）通过电池剩余电量信息和飞机工况信息，计算出无人机剩余飞行里程，从而得到无人机能飞到的降落基站；/n步骤S5：剩余航程估算模块（7）根据电池剩余电量情况限定最大的电池输出电流，给出控制信号给电机调节模块（9），然后电机调节模块（9）控制电机（10）的最大转速；所述电池电芯均衡步骤包括如下步骤：/n步骤T1：通过电流电压采样模块（1），采集到电池中若干个电芯的电压值和电池放电电流值，所述若干个电芯的初始电压都为V；/n步骤T2：通过电芯电压均衡分析模块（4）计算若干个电芯中任意两个电芯的电压值的差，求得其中电压值的差的最大值，所述电压值的差的最大值用Vc表示，当Vc大于阈值电压Vc1时，电芯电压均衡分析模块（4）给出控制信号给驱动模块（5），然后驱动模块（5）通过电芯电压均衡电路（2）将Vc降低，否则电芯电压均衡分析模块（4）计算若干个电芯中任意两个电芯的电压值的差，求得Vc；当Vc小于阈值电压Vc2时，停止给驱动模块（5）控制信号，电芯电压均衡电路（2）停止工作，否则，电芯电压均衡分析模块(4)给出控制信号给驱动模块（5）将Vc降低，所述Vc2小于Vc1，所述Vc1为2%V，所述Vc2为0.4%V，所述无人机剩余飞行里程的计算方法包括如下步骤：/n步骤一、所述电池的初始电量值为E，通过巡航速度Vt和飞行高度H得到此时无人机的巡航功率W，然后通过电池测试数据得到电池电压U和电池放电电量E1之间规律，用U=F(E1)表示，当剩余电量估算模块（3）测得剩余电量小于20%E时电池停止放电，故电池剩余电量的截止阈值为20%E；/n步骤二：由公式Q=It得出 （1）；/n步骤三：由公式W=UI得出 （2）；/n步骤四：将（2）代入（1）可得出：/n ，/n剩余飞行时间用t表示，从而得出;/n步骤五：无人机可得到在此刻巡航速度Vt和剩余飞行时间t的情况下，剩余的飞行里程为：。/n