[發明專利]基于馬氏鏈和貝葉斯網絡的車載復合電源可靠性評估方法

有效

• 申請號: 201810383492.5
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108631427B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王琪;韓曉新;沃松林;羅印升
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;B60L58/19;B60L58/20
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 張宇

本發明公開一種基于馬氏鏈和貝葉斯網絡的車載復合電源可靠性評估方法，首先，基于馬氏鏈理論建立超級電容器位于中間位置的級聯式結構復合電源、蓄電池位于中間位置的級聯式結構復合電源、并聯結構復合電源和多輸入功率變換器結構復合電源這四種不同拓撲結構復合電源發生故障的狀態轉移圖；其次，根據四種不同拓撲結構復合電源發生故障的狀態轉移圖，基于貝葉斯網絡理論建立最終導致復合電源產生故障以致系統處于癱瘓狀態的貝葉斯網絡模型圖；最后，根據所建立的貝葉斯網絡模型圖，計算求得四種不同拓撲結構復合電源的故障率，并進行對比分析，進而進行可靠性評估，得到可靠性最強的復合電源，避免了在工程實際中的反復試驗。

技術領域

本發明涉及一種車載蓄電池和超級電容器復合電源可靠性評估方法，尤其是一種基于馬爾可夫鏈(以下簡稱“馬氏鏈”)和貝葉斯網絡的車載復合電源可靠性評估方法。

背景技術

傳統的內燃機占據了目前石油消耗量的絕大部分，帶來了空氣污染、溫室氣體排放以及全球變暖等一系列問題。純電動汽車是未來汽車發展的必然趨勢，作為純電動汽車的基礎能源設施，車輛電氣化相繼引起了國內外學者的廣泛關注。

混合動力汽車是純電動汽車邁進全球化的第一步，儲能部件是混合動力汽車的關鍵部件之一，混合動力汽車的全電動范圍直接取決于其儲能部件的能量密度。此外，儲能部件的功率密度決定了汽車在加速和再生制動模式下的瞬時功率供給和吸收。通常情況下，儲能部件的能量密度增加時，其功率密度定會減小。傳統蓄電池具有較高的能量密度，但其功率密度較低；而超級電容器具有較高的功率密度，但其能量密度較低。因此，如果將蓄電池和超級電容器相結合即可滿足高能量密度和高功率密度的雙重需求。兩種儲能部件的結合通常通過功率變換器進行連接，將蓄電池、超級電容器和功率變換器三者組合在一起，稱為復合電源(Hybrid energy storage system,HESS)。

由于功率變換器的使用個數和放置位置的不同，直接導致HESS拓撲結構的不同。然而，在HESS可靠性評估方面的研究甚少。高可靠性是車載HESS設計與制造的關鍵問題之一，因此對不同拓撲結構HESS可靠性評估的對比研究具有重要的價值。

發明內容

為解決車載復合電源可靠性難以精確評估的問題，本發明提供一種基于馬氏鏈和貝葉斯網絡的車載復合電源可靠性評估方法，該方法基于馬爾可夫鏈與貝葉斯網絡相結合，并建立四種不同拓撲結構復合電源的可靠性模型圖，進而進行可靠性評估。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

基于馬氏鏈和貝葉斯網絡的車載復合電源可靠性評估方法，該方法基于馬氏鏈理論和貝葉斯網絡理論相結合，包括以下步驟：

步驟一，基于馬氏鏈理論建立四種不同拓撲結構復合電源發生故障的狀態轉移圖；

步驟二，根據四種不同拓撲結構復合電源發生故障的狀態轉移圖，基于貝葉斯網絡理論建立最終導致復合電源產生故障以致系統處于癱瘓狀態的貝葉斯網絡模型圖；

步驟三，根據所建立的貝葉斯網絡模型圖，計算求得四種不同拓撲結構復合電源的故障率，并進行對比分析，進而進行可靠性評估，得到可靠性最強的復合電源。

進一步地，四種不同拓撲結構復合電源分別為超級電容器位于中間位置的級聯式結構復合電源、蓄電池位于中間位置的級聯式結構復合電源、并聯結構復合電源和多輸入功率變換器結構復合電源。

進一步地，步驟三中得到的可靠性最強的復合電源為蓄電池位于中間位置的級聯式結構復合電源和并聯結構復合電源。

有益效果：

本發明基于馬氏鏈理論和貝葉斯網絡理論對四種不同拓撲結構復合電源建立了可靠性模型圖，獲得了各拓撲結構復合電源的故障率，從而對不同拓撲結構復合電源的可靠性進行精確評估，從理論上得到了可靠性最強的復合電源，避免了在工程實際中的反復試驗。

附圖說明