基于优化高斯过程回归算法的锂离子电池可用容量估算

为了解决应用数据驱动算法估算锂离子电池可用容量时存在的电池老化特征提取不准确、可用容量衰退趋势跟踪精度低及模型要求训练数据量大等问题,提出一种基于优化高斯过程回归算法的锂离子电池可用容量估算方法,实现锂离子电池强非线性全衰退过程可用容量精确估算。首先,提取电池表面平均温度、容量增量曲线峰值及峰值对应电压作为表征电池老化状态的健康因子,通过灰色关联度分析法和熵权值法对所选健康因子进行合理性评估;然后,用2个单一核函数构造高斯过程回归算法复合核函数,并利用鲸鱼优化算法完成复合核函数的参数寻优,基于优化后的高斯过程回归模型实现锂离子电池可用容量估算;最后,通过对比不同核参数寻优算法,证明鲸鱼优化算法在参数寻优方面的先进性,并通过与传统的高斯过程回归、支持向量机、径向基神经网络等机器学习算法进行可用容量估算对比,证明模型的有效性。研究结果表明:基于复合核函数和鲸鱼优化算法参数寻优可以有效改善高斯过程回归模型性能,所建立的优化高斯过程回归模型能够基于较少训练数据实现电池容量的精确估算,并能够有效追踪锂离子电池非线性长周期衰退趋势;对不同电池数据也具备较好的自适应能力,可用容量估算最大误差低于1.56%。     

动态条件下基于深度学习的锂电池容量估计

锂离子电池在老化过程中，其内部呈现非线性的复杂变化，因此直接使用动态条件下的锂离子电池运行时段的数据（电流、电压和温度）进行电池健康状态的实时估计是一个具有挑战性的问题。本文中选取锂离子电池随机充放电数据，对动态数据的部分片段进行时频特征提取，组成时频特征矩阵作为输入，构建级联式卷积神经网络和门控循环单元容量估计模型，对输入数据进行内在特征提取，并进一步挖掘各时间序列中的相关特征，实现锂离子电池动态条件下的容量估计。利用美国航空航天局锂离子电池随机使用数据集进行实验验证的结果表明，该方法能在仅已知电池的额定容量的情况下，准确完成锂离子电池容量估计。最后，本文还分析了模型超参数设置、原始数据时序长度、网络输入和模型结构对容量估计精度的影响。     

基于融合方法的电动汽车动力电池容量衰退预测模型构建与优化

为了构建和优化基于融合方法的动力电池容量衰退预测模型，以准确预测电池容量衰退过程，采用融合方法将机器学习算法和物理模型相结合，通过多种数据源的综合使用来构建容量衰退预测模型。首先，收集并分析实际电池操作数据，充放电过程、温度变化等；然后，利用机器学习算法对数据进行特征提取、模式识别和建模，从而揭示电池容量衰退规律；最后，结合物理模型对电池内部参数进行估计，并与机器学习模型进行融合，获得更准确的容量衰退预测结果。     

融合经验老化模型和机理模型的电动汽车锂离子电池寿命预测方法研究

为提升实际应用中锂离子动力电池寿命预测精度，本文中提出一种融合经验老化模型和电池机理模型的电池寿命预测方法。该方法以基于经验老化模型SOH预测值作为卡尔曼算法的先验估计，以基于机理模型估计电池未来容量衰减量进而预测得到的SOH作为卡尔曼算法的后验修正，从而实现对锂离子电池寿命的准确预测。基于电芯试验数据的动力电池寿命预测算法验证结果表明，锂离子动力电池剩余寿命预测误差≤5.83%、基于实车数据的锂离子动力电池的剩余寿命预测误差≤8.12%，取得了良好的预测效果，丰富了锂离子动力电池寿命预测的方法。     

基于伽马分布的锂离子电池容量退化建模

基于温度和充放电倍率对锂离子电池容量的影响,提出了一种与温度、退化状态、循环次数相关的锂离子电池容量退化模型,并结合现实案例分析验证了模型的合理性,为相关电动汽车运营企业提供了一种完整且准确的预测锂离子电池容量损失的方法,对锂离子电池的安全和维护起到一定的参考作用。     

基于实车数据的电动汽车电池健康状态预测

鉴于现有电动汽车电池健康状态(SOH)预测方案多基于条件有限实验室的实验数据,且存在单指标预测精度低等问题,基于实车运行数据分析并提取电池健康状态因子,以电池容量、内阻和单体一致性为特征,构建机器学习模型,实现电池SOH多指标的准确预测;针对实车数据区间不完整、片段间隔大等问题,提出自适应状态估计法;利用非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行精度与效率的多目标优化,获得最佳电压区间,提高电池容量的变区间估计精度。结果表明,该方法可有效实现基于实车数据的电池SOH准确预测,采用5-fold交叉验证计算测试集最大平均绝对误差小于2%。     

基于特征电压模型的锂离子电池容量估计与RUL预测

锂离子电池的容量与剩余使用寿命预测对提高其安全性具有重要的意义.该文提出一种基于改进粒子群滤波(PF)算法与特征电压关联模型的锂离子电池容量估计与剩余使用寿命预测方法.提取放电曲线中的特征电压,建立特征电压循环次数及特征电压容量2个关联模型;应用改进PF算法对2个关联模型的参数进行辨识,以实现容量的在线估计与剩余寿命的...     

基于恒流充电曲线电压特征点的锂离子电池自适应容量估计方法

为提高锂离子电池容量在线估计精度,本文中提出一种基于部分充电曲线特征容量在线辨识和阿伦尼乌斯容量衰减模型融合的自适应容量估计方法。针对纯电动汽车极少存在完整充电的情况,提出一种基于恒流充电电压特征点的容量在线辨识方法。该方法先利用遗传算法对缩放平移后的充电曲线进行电压特征点优化,再通过监测有关这两个不动的电压特征点的恒流充电数据,在线辨识电池的当前容量。为进一步提高容量在线估计的精度,通过增量式PID算法来融合容量在线辨识值和阿伦尼乌斯模型,进行模型参数的闭环修正。最后,交变温度寿命实验结果表明,利用本文中提出的自适应估计方法,最大估计误差不超过2%。     

基于改进粒子滤波算法实现锂离子电池RUL预测

鉴于采用传统粒子滤波算法来预测锂离子电池剩余使用寿命(RUL)过程中,存在粒子多样性丧失现象而导致RUL预测精度较低的问题,引入线性优化重采样思想,建立了基于线性优化重采样粒子滤波(LORPF)的电池RUL预测方法。该方法以双指数模型作为电池老化模型,通过LORPF算法对模型参数进行迭代更新,实现电池RUL预测并给出预测结果的不确定性表达,最后使用美国国家航空航天局PCoE研究中心的电池数据和自主搭建实验平台的电池数据对所提方法与传统PF方法进行对比验证,结果表明该方法有效提高了RUL预测精度,其误差小于5%。     

基于容量增量特性的锂离子电池健康状态诊断与安全预警策略研究

近年来,新能源汽车着火事故时有发生,锂离子电池的性能与安全问题受到社会的广泛关注。针对由电池老化带来的电池故障,本文开展了锂离子电池健康状态诊断和安全预警策略研究。基于容量增量分析法,分别评估了磷酸铁锂电池和三元电池老化过程中健康状态的变化规律并量化分析了电池老化机制。面对电池健康状态不一致和容量跳水两个问题,分别提出了基于离群点检测的安全预警方法和基于老化机制分析的电池容量跳水识别方法,保障了电池组的使用安全。     

车用锂离子动力电池循环寿命衰减预测方法

随着新能源汽车市场占有率不断上升,如何精准预测其装配的锂离子动力电池在实际使用过程中的循环寿命衰减情况成为了重点关注问题。为此,将动力电池特性参数引入灰色预测模型,建立了一种车用锂离子动力电池循环寿命衰减预测方法;利用动力电池循环的小样本信息训练所建立的电池容量保持率迭代算法,对电池在多温度及工况下的容量衰减情况进行预测,并对影响预测方法精度的部分因素进行分析。结果表明：车用锂离子动力电池循环寿命衰减预测方法可以在满足一定精度的前提下,对动力电池循环过程中的容量衰减情况进行有效预测,并具备多温度及循环工况下的适应性。     

基于EKF的电动方程式赛车动力电池容量试验研究

以FSEC(Formula Student Electric China)中国大学生电动方程式汽车大赛为背景,基于动力性和续驶里程,对长安大学某型号纯电动方程式赛车电池参数进行匹配设计;基于不同温度及放电倍率条件下的试验数据在Simulink中建立锂离子电池等效电路动态模型;根据实际比赛工况,基于EKF通过Simulink仿真与电池放电试验对比分析,确定电池最佳容量,表明该试验方法确定电池容量的可行性。     

基于遗传算法优化支持向量回归的电池SOH预测

针对实车运行过程中电池当前可用容量难获取、电池健康状态评估不准确的问题,提出利用车辆的停车充电片段数据,通过箱型图及卡尔曼滤波算法对安时积分法计算所得的电池容量进行修正,构建支持向量回归模型用于电池衰减预测,通过皮尔森相关性分析确定有效的模型输入参数,结合遗传算法优化模型参数。结果表明：优化后模型的拟合优度可达88%,相较于优化前提高了12%,可以实现电池健康状态的准确预测。     

电动汽车锂离子电池建模和剩余容量估计

建立锂离子电池的非线性数学模型,计算了模型参数,得到电动汽车用锂离子电池荷电状态的合理控制范围。提出一种估算锂离子电池剩余容量的方法。结果表明,所建的数学模型能很好描述锂离子电池各种工作状态,所提出的剩余容量估计方法为锂离子电池的寿命预测提供了依据。     

基于内阻功率消耗的锂电池SOC估计

针对锂电池不同使用场合下的剩余电量估算精度的问题,提出了基于内阻功率的放电策略与功率积分的电池剩余电量计算方法。选取电池的1阶Thevenin等效电路模型,通过放电实验确定电池内部参数,建立了电池的可变参数模型。依据电池不同使用需求,通过功率控制电池放电电流,稳定电池的容量,提升了安时积分算法在稳定放电工况下的鲁棒性;将电池的温度、高频率波动电流和健康状况引入积分项,以衡量电池容量消耗速率,并采用功率积分算法估算电池剩余容量。将积分算法与EKF结合,减弱了积分误差对估算精度的影响。搭建实验台架,设计锂电池的放电工况,采用与之对应的放电策略和计算方法。结果表明:本文的方法有效地提升了电池剩余电量的估算精度。     

美国阿岗国家实验室将研究领域延伸至锂空气电池研发

阿岗国家实验室曾花大气力在锂离子电池的研发之上，如今阿岗实验室将锂离子电池描述为过渡技术，并开始重视锂空气电池的研究。锂空气电池的容量是同级别锂离子电池容量的5～10倍。     

基于AIC 准则判断锂电池最优模型

采用锂离子电池的等效电路模型，利用Matlab 的simulink 模块搭建电池离线仿真模型，选用含有遗忘因子的递 推最小二乘法进行在线参数辨识，基于赤池信息量准则（Akaike’s Information Criterion，AIC）建立锂离子电池模型结 构复杂度和预测精度综合性能函数，对电池不同RC 阶次模型进行研究。通过离线和在线参数的建模方法对不同RC 阶 次的等效电路模型进行AIC 分析，结果表明，一阶RC 等效电路模型最适合锂离子动力电池精确建模。     

基于改进支持向量回归机的锂离子电池剩余寿命预测

为提高电动汽车锂离子电池剩余循环寿命预测的准确性,提出了一种基于改进支持向量回归机的预测算法,利用免疫完全学习型粒子群优化算法对支持向量回归机的惩罚系数和超参数进行优化,增强其预测能力,基于NASA PCoE研究中心提供的锂电池测量数据,与完全学习型粒子群优化的支持向量回归机预测算法进行对比分析,仿真结果显示,本文提出的算法预测相对误差低于6%,容量预测平均相对误差低于0.4%,具有更好的预测性能。     

锰酸锂动力电池寿命测试方法

以北京奥运会用锰酸锂电池为对象,通过电池的实际运行环境和电池容量衰退多种影响因素的分析,从充放电倍率应力、温度应力和放电深度应力3方面进行与实际运行环境等效的应力条件下的电池寿命测试。利用拟合的衰退数据得到了锂离子动力电池的寿命模型参数,利用线性累积法简化了电池容量衰退模型,提出了一种面向不同实际应用场合的电池寿命测试方法。与模拟混合四季温度的电池寿命数据对比验证了该简化模型的有效性,它有效缩短了电池寿命测试周期。     

基于相似性优化模型样本的实车锂电池健康状态分析

为更好地解决电动汽车动力电池健康状态（SOH）在线估计问题,减少实车采集数据中的冗余样本,改善运行工况不稳定导致的特征丢失,提升实车电池SOH估计的精度,提出一种基于增量容量分析方法（ICA）提取特征和动态时间规整（DTW）优化特征样本的SOH估计方法。首先对实车电池充电循环数据应用增量容量分析提取电池IC曲线,以曲线峰高度等形状特征作为健康因子。采用动态时间规整作相似性判据,基于IC曲线形状计算电池充电循环样本的相似度,保留与基准充电循环相似的充电循环数据,优化训练样本,最后采用全连接神经网络（MLP）模型进行SOH估计。以实车运行电池数据进行对比实验,结果表明该方法可明显改善训练样本质量,提升电池SOH估计精度。