氢燃料无人机电池能量管理方法概述

使用传统能量管理系统的多旋翼无人机续航时间较短，这也是影响无人机技术发展的主要问题。而目前氢燃料无人机电池能源管理技术的发展，为延长无人机续航提供了技术支持，也提供了新的思路；混合动力系统已经逐渐取代传统单一锂电池动力系统，为无人机续航提供能量。由于氢燃料电池技术目前很难满足无人机在湍流、变换飞行姿态过程中的工况中需要大电流放电的要求，所以对混合电力系统进行能量管理就成为提升无人机续航能力的核心技术。

质子交换膜氢燃料电池系统、蓄电池是无人机混合动力系统主要的组成部分；很（混）合动力系统的能量控制通过DC-DC变换器、无人机电调、无刷直流电机等零部件实现。无人机飞行所需的能量主要由电池性能较软的氢燃料电池提供；无人机在复杂环境中实现姿态变换操作需要较大功率的电能，氢燃料电池很难满足这一需求，所以蓄电池在无人机飞行过程中起到短时间内提供大功率的作用。在无人机功率需求不高的情况下，无人机混合动力系统还能实现氢燃料电池对蓄电池进行充电的功能。另外，对氢燃料电池和蓄电池输出功率的控制与分配，还能在最大程度上延长续航时间，并提高氢燃料经济型[1]。

多旋翼氢燃料无人机电池能量管理策略无人机的飞行环境往往十分复杂，所以也很难建立起精准的数学模型，而模糊推理则能有效克服系统模型不确定性的问题。本文讨论的多旋翼氢燃料电池无人机能量管理策略示意图如下图所示。其中的模糊控制器则是实现能量管理策略的关键所在。无人机需求功率误差信号Pe、氢燃料电池氢气压强PH2、锂电池SOC输入模糊控制器，并输出氢燃料电池和锂电池的输出功率信号，从而控制两个电源的能量输出，实现能量管理。

模糊控制规则应该根据无人机混合动力系统的特点制定。具体可以根据以下几点制定模糊控制规则：

第一，了解无人机实时的功率需求。

第二，氢燃料电池应该保持供电状态，且在功率需求大于氢燃料电池额定功率是（时），需要氢燃料电池保持以额定功率输出能量。

第三，当氢燃料电池电能充足时，正常输出功率，如果电能小于设定值是（时），则应该停止工作。

第四，氢燃料电池在无人机需求功率小于氢燃料电池额定功率时，应该对锂电池进行充。