[发明专利]一种用于长续航无人机的电池组均衡控制方法

说明书

本发明提出了一种用于长续航无人机的电池组均衡控制方法，能够动态调整各单体电池和电池组的实际输出功率，实现均衡放电。本发明采用自主均衡控制单元和恒定输出控制单元进行控制，自主均衡控制单元可动态调整各电池组的实际输出功率，以实现均衡放电的目的。避免因多个电池组放电不均衡而导致的个别电池组过度放电所引起的整机电量下降过快的问题，有效延长无人机的续航飞行时间。恒定输出控制单元可确保无人机的电源系统输出恒定，以满足长续航无人机机载电子、动力设备的稳定供电需求。

技术领域

本发明涉及电池组均衡控制技术领域，具体涉及一种用于长续航无人机的电池组均衡控制方法。

背景技术

近年来，随着计算机技术，通讯技术，微机电技术及嵌入式技术的不断发展，采用纯电力驱动的无人机已逐步走进人们的视野并被广泛应用于诸如航拍摄影、物流运输、地理测绘、生物监测、环境保护、灾害救援、精准农业、治安维护以及气象检测等领域。但是受到电池组储能技术的限制，目前无人机的续航飞行时间普遍较短，仅能在不影响无人机机身重心的前提下，以牺牲有效载荷重量为代价，增加一定数量的电池组来尽可能提高无人机的续航飞行时间。在实际使用过程中，通常将数个电池组以串联或并联等方式进行交叉组合后为无人机系统提供电能。这种方式虽然操作简单，但极有可能导致电池组的寿命降低甚至造成无人机电子系统损坏。

现有针对单体电池/电池组的均衡控制方法中，通常是将开关器件及其串联的耗能电阻分别与每个单体电池/电池组进行并联，通过电压采集电路对所有单体电池/电池组的输出电压实施采集，并分别计算各单体电池/电池组与具有最低电压值的单体电池/电池组之间的电压差值。当上述电压差值超过某一预定电压阈值时，通过控制模块对并联于各单体电池/电池组外的开关器件执行打开或关闭操作，为电压值较高的某一单体电池/电池组构造一条放电回路，通过耗能电阻对电压值较高的单体电池/电池组实施放电操作，直到所有单体电池/电池组之间的电压差值小于预定的电压阈值，即完成了单体电池/电池组的均衡控制任务。上述均衡控制方法具有结构简单，操作便捷等有点，但其也存在着一定的技术缺陷。该方法仅能将不同的单体电池/电池组的电压差值控制在一个特定的电压阈值区间内，但在执行大功率放电操作情形下，无法保证所有的单体电池/电池组具有相同的放电速率，无法保证各单体电池/电池组不出现过度放电的问题。此外，均衡控制过程中普遍采用的耗能电阻是一种纯粹的能量耗散方式，其均衡控制效果的实现是以缩短单体电池/电池组有效续航时间为代价的，造成了一定的能源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种用于长续航无人机的电池组均衡控制方法，能够动态调整各单体电池和电池组的实际输出功率，实现均衡放电。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明的一种用于长续航无人机的电池组均衡控制方法，所用系统包括电源输入模块、电源变送模块、电源输出模块以及电源检测与控制模块；通过自主均衡控制单元和恒定输出控制单元进行控制；

其中，所述自主均衡控制单元对所有电池组的输出电压信息进行实时采集，得到电池组的输出电压信息序列{V₁,...,V_i,...,V_N}，其中V_i表示第i个电池组的输出电压信息且i∈{1,2,...,N}，N为电池组的总数量且N≥2；将电压信息序列中的最小输出电压V_MIN设定为均衡目标电压；所述自主均衡控制单元的均衡目标为lim_t→∞||V_i-V_MIN||＝0，其中t为均衡时间。

其中，所述均衡目标在如下均衡控制律的作用下实现：