[发明专利]适用于无人机电池的续航电量预测方法

说明书

技术领域

本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种适用于无人机电池的续航电量预测方法。

背景技术

随着国内对民用无人机产品的研发投入不断加大，使相关技术不断成熟；锂离子电池成为新能源中清洁高效产品，完全可以满足民用无人机产品动力需求。为了保证无人机飞行和降落的安全，必须对锂离子电池剩余容量做实时巡检，确保电池容量足够。

本技术采用SOC动态计算方法解决了以上问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种适用于无人机电池的续航电量预测方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于无人机电池的续航电量预测方法，实现该方法的步骤包括：

步骤一、建立电池剩余电量百分比随时间变化的数学模型，所述电池剩余电量百分比SOC随时间t变化的数学模型为：

其中，Q_n(t)为电池满充后，在一定温度条件下以恒定电流I_n放电时所放出的电量；Δt_n为单位采样周期；

步骤二、对步骤一所述的数学模型进行温度参数修正、倍率放电参数修正、循环充放电参数修正和组合电池差异参数修正；

温度修正系数ω为：ω＝1+η×(x-20)；

其中，x为实时温度，且-10℃<x<80℃；η为温度系数，且0<η<0.1；

倍率放电修正系数ξ为：

其中，0<y<0.1；i为实时放电电流；I为电池参考电流，取值电池容量最多时的电流值；

循环充放电修正系数j_n为：

其中，Z_n是n次循环放电容量，n为正整数；Z是首次循环放电容量；

组合电池差异修正系数μ为：

其中，ΔU是电压的差异值；U是实时电压值；

步骤三、将步骤二中的温度修正系数ω、倍率修正系数ξ、循环充放电修正系数j_n和组合电池差异修正系数μ进行组合后，可以得到电池有效电量Q(t)为：

将上式代入步骤一建立的数学模型，得到修正后的

本发明的有益效果在于：为保证无人机的安全行驶，本发明采用简单、实时的电池SOC计算方法来预测无人机的电池续航电量，并通过参数修正，从而有效提高电池SOC的计算精度。

附图说明

图1为不同倍率放电下电池的电压-放电容量比关系曲线图。

图2为电池容量保持率-循环次数关系曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

一种无人机电池的续航电量预测方法，结合使用无人机电池实时状态，设计无人机续航时间预测系统，确保无人机电池在可控容量情况下进行飞行，避免出现无人机坠毁情况出现。

本发明重点是SOC计算模型及方法，即采用简单、实时的电池SOC估算方法(修正参数的容量计算法)。

1、建模计算

由于无人机使用过程中会有启动、上升、悬停、下降等动作，为此电池在过程中放电电流是变化的，为此可以将电流-时间的变化曲线划分成许多恒流放电部分，每个部分的时间间隔可以定位单位采样周期。采用积分思路，若单位采样周期足够小，那么变电流情况下的电池剩余电量百分比SOC可以通过以下计算：

其中，Q_n(t)为电池满充(SOC＝100％)后，在一定温度条件下以恒定电流I_n放电时所放出的电量；Δt_n为单位采样周期；

然而，无人机电池的放电过程是复杂的电化学反应过程，电池的剩余容量受到电池特性影响明显，为此在建模估算过程中存在问题主要有：(1)温度对电池容量影响非常大，在一定的温度范围内，电池可用容量与温度存在正相关；(2)在不同的放电电流下，电池所能放出的电量不同的，放电电量与放电电流成反相关，如图1所示；(3)随着电池循环充放电次数逐步增加，电池充满电池所能放出电量越来越少，如图2所示；(4)随着电池循环充放电池次数逐步增加，电池间一致性差异增大。为此需对上式进行参数修正。

(1)温度修正系数

电池放电是复杂的电化学反应过程，在不同的温度条件下放电会呈现一定外在特性。

建模的温度修正系数ω为：