[发明专利]基于全生命周期模型的多旋翼无人机电池充放电管控方法

说明书

本发明涉及无人机技术领域，尤其为基于全生命周期模型的多旋翼无人机电池充放电管控方法，包括无人机电池全生命周期模型的研究以及对电池放电管控两部分。本发明通过研究无人机电池全生命周期模型的监测技术，主要从全新电池模型和老化电池模型入手对其分别建立研究模型，依据无人机电池的参数特性变化趋势，以及随着无人机电池老化，电池性能参数的变化规律，分析研究无人机电池的管理技术，老化原因，并估算电池使用寿命和健康状态，并在此基础上，利用均衡控制策略，形成一种快速、高效、无损的无人机电池充放电管控方法，对无人机电池进行科学管控，有效防止无人机电池过度充放电，不合理存储造成的电池快速老化等问题。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为基于全生命周期模型的多旋翼无人机电池充放电管控方法。

背景技术

多旋翼无人机技术的发展促使其愈多地在电力输电线路巡检中广泛使用，在巡检作业过程中，无人机电池的管理与维护，对于巡检的工作量、效率以及电池的使用寿命有着莫大关系，而无人机大多采用锂电池作为动能来源，目前，对于锂电池的电流、电压、温度、功率、电容量、实时SOC等状态量的监测技术还不够成熟准确，对于电池的充放电管理及存储千姿百态，致使无人机电池在使用和维护过程中极易出现过度充电、过度放电、满电高温存储、单体电池与群体的不均衡等问题，其中单体电池与群体的不均衡性严重降低了电池的实际使用效率，不合理的维护使得电池容量快速降低，寿命快速缩短，因此，对电池的全生命周期进行研究是很有必要的。鉴于此，我们提供基于全生命周期模型的多旋翼无人机电池充放电管控方法。

发明内容

本发明的目的在于提供基于全生命周期模型的多旋翼无人机电池充放电管控方法，以解决上述背景技术中提出单体电池与群体的不均衡性严重降低了电池的实际使用效率，不合理的维护使得电池容量快速降低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于全生命周期模型的多旋翼无人机电池充放电管控方法，包括无人机电池全生命周期模型的研究以及对电池放电管控两部分。

作为本发明的一种优选方案，所述无人机电池全生命周期模型的研究包括如下步骤：

S1：根据RC模型建立模型状态方程，对无人机电池的模型参数辨识；

S2：利用电池充放电时的不同情况，采用模型参数辨识算法，完成电池特征参数的提取；

S3：在无人机电池在使用过程中，根据电池内部可循环锂和电池容量损失建模，通过对SEI生长过程的分析，以半经验模型，构建活性锂损失模型；

S4：电池负极活性材料损失导致电池容量减少，根据损失的电池容量与电压循环区间，对活性锂的裂纹变化建模；

S5：将步骤S3和S4中的两个模型相结合，形成最终的多因素老化模型，得出老化因式；

S6：分析老化因式，获得影响电池性能因素、老化因素以及健康特征参数。

作为本发明的一种优选方案，所述RC模型采用二阶RC模型，包括两个二阶并联的电阻、电容组合串联而成。

作为本发明的一种优选方案，所述模型参数辨识算法包括最小二乘辨识法和扩展的卡尔曼滤波辨识法。

作为本发明的一种优选方案，所述电池特征参数包括电池的开路电压，工作电压，充放电电流，放电内阻。

作为本发明的一种优选方案，所述活性锂损失模型的状态方程为：