[發(fā)明專利]一種適合于空間鋰離子電池狀態(tài)監(jiān)測和截止電壓預(yù)測的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310317283.8
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103336913A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉大同;李君寶;潘大為;龐景月;郭力萌;彭喜元
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張利明

1.一種適合于空間鋰離子電池狀態(tài)監(jiān)測和截止電壓預(yù)測的方法，其特征在于，所述方法為：

步驟一：建立電池退化狀態(tài)模型；

步驟二：結(jié)合電池退化模型建立間接的電池容量預(yù)測模型，對電池容量進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電池狀態(tài)的監(jiān)測；

步驟三：根據(jù)歷史時(shí)刻的截止電壓參數(shù)建立截止電壓預(yù)測模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對截止電壓的預(yù)測；

所述步驟一中的建立電池退化狀態(tài)模型的方法為：

步驟一一：對輸入的電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

步驟一二：對步驟一一處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取；

步驟一三：對步驟一二提取后的數(shù)據(jù)構(gòu)建時(shí)間序列的等壓降放電時(shí)間序列；

步驟一四：將步驟一三得到的等壓降放電時(shí)間序列和輸入的多步預(yù)測后的時(shí)間值進(jìn)行退化建模，即建立基于ESN的電池退化狀態(tài)模型；

所述步驟二中的結(jié)合電池退化模型建立間接的電池容量預(yù)測模型的方法包括：

步驟二一：處理輸入的電池?cái)?shù)據(jù)的得到等壓降放電時(shí)間序列；

步驟二二：采用GPR算法對步驟二一得到的等壓降放電時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測；

步驟二三：對步驟二二得到的預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行多步預(yù)測的多步預(yù)測，得到退化數(shù)據(jù)；

步驟二四：根據(jù)步驟二三得到的退化數(shù)據(jù)進(jìn)行容量預(yù)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合于空間鋰離子電池狀態(tài)監(jiān)測和截止電壓預(yù)測的方法，其特征在于，所述步驟三中的根據(jù)歷史時(shí)刻的截止電壓參數(shù)建立截止電壓預(yù)測模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對截止電壓的預(yù)測的方法包括：

步驟三一：根據(jù)歷史時(shí)刻的截止電壓參數(shù)構(gòu)建時(shí)間序列，

步驟三二：采用GPR算法對步驟三一得到的時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測建模，

步驟三三：對步驟三二得到的預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行多步預(yù)測的多步預(yù)測，

步驟三四：根據(jù)步驟三三得到的多步預(yù)測后的數(shù)據(jù)建立截止電壓預(yù)測模型，進(jìn)行截止電壓預(yù)測。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適合于空間鋰離子電池狀態(tài)監(jiān)測和截止電壓預(yù)測的方法，其特征在于，所述步驟步驟三二所述的采用GPR算法對步驟三一得到的時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測建模的方法為：

步驟A、提取鋰離子電池每個充放電周期中的截止電壓原始數(shù)據(jù)；

步驟B、采用二項(xiàng)式擬合對電池截止電壓原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，提取電池截止電壓退化趨勢數(shù)據(jù)；

步驟C、對步驟B獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行M倍約簡，其中M為正數(shù)；

步驟D、對步驟C約簡后的數(shù)據(jù)進(jìn)行M倍放大；

步驟E、將步驟D處理后的數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集其中，x為鋰離子電池的充放電周期，i=1,2,…,n，y為電池截止電壓，從數(shù)據(jù)集中選取其中一部分作為預(yù)測模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；

步驟F、將步驟E中選取的預(yù)測模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進(jìn)行GPR預(yù)測模型訓(xùn)練，獲得預(yù)測模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合于空間鋰離子電池狀態(tài)監(jiān)測和截止電壓預(yù)測的方法，其特征在于，所述根據(jù)歷史時(shí)刻的截止電壓參數(shù)建立截止電壓預(yù)測模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對截止電壓的預(yù)測的方法包括：

步驟三六：根據(jù)歷史時(shí)刻的截止電壓參數(shù)構(gòu)建時(shí)間序列的構(gòu)建時(shí)間序列，

步驟三七：對步驟三六得到的時(shí)間序列進(jìn)行進(jìn)行加速，得到加速后的時(shí)間序列，

步驟三八：對步驟三七得到的加速后的時(shí)間序列構(gòu)建ND—AR模型，進(jìn)行ND—AR預(yù)測，

步驟三九：對步驟三八得到的預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行多步預(yù)測，

步驟三十：對步驟三九得到的多步預(yù)測后的數(shù)據(jù)進(jìn)行截止電壓預(yù)測。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種適合于空間鋰離子電池狀態(tài)監(jiān)測和截止電壓預(yù)測的方法，其特征在于，所述步驟三八所述的ND—AR模型的具體形式為：

x_k={(1-B)[φ₁x_k-1+φ₂x_k-2+…+φ_nx_k-n]+a_k}/K_T

其中，x_k為k時(shí)刻N(yùn)D-ARI預(yù)測模型的鋰離子電池截止電壓預(yù)測值，B為后移算子，x_k-n為k-n時(shí)刻的鋰離子電池截止電壓真實(shí)值，a_k,k=0,±1,…為相互獨(dú)立的白噪聲序列。