[發(fā)明專利]一種基于多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)耦合的電動叉車鋰電池剩余壽命預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010568146.1
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111948563B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 童水光;童哲銘;李元松;苗嘉智
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);杭叉集團股份有限公司
• 主分類號: G01R31/396
• 分類號: G01R31/396;G01R31/392;G01R31/367;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 何碧珩

1.一種基于多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)耦合的電動叉車鋰電池剩余壽命預(yù)測方法，其特征是，包括以下步驟：

S1：建立基于長短時記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的開路電壓預(yù)測模型，采用RMSprop算法和dropout正則化方法對網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化，從而預(yù)測鋰電池在放電循環(huán)中的開路電壓值V_OC；

S11：設(shè)定輸入神經(jīng)元個數(shù)為N_I1，設(shè)定神經(jīng)隱藏層層數(shù)為L_H1和隱藏層神經(jīng)元個數(shù)N_H1，利用滑移窗口建立輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)之間的關(guān)系映射，設(shè)滑移窗口長度為L，設(shè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)長度為M，則訓(xùn)練時建立輸入V_input到輸出分別為V_output的映射關(guān)系，如式(1)所示：

其中，V_input中的每一行對應(yīng)一個輸入樣本，長度為L；

S12：利用S11訓(xùn)練得到的模型對開路電壓V_OC采用如下方法進行預(yù)測，輸入與輸出如式(2)所示：

其中，V_OC中的每一行對應(yīng)一次預(yù)測的輸入樣本，每次預(yù)測得到一個開路電壓預(yù)測值利用得到的預(yù)測值對下一次預(yù)測的輸入樣本序列進行更新，即將預(yù)測值加入到輸入樣本序列的末尾，并刪掉輸入樣本序列的第一個數(shù)據(jù)，從而完成窗口的滑移操作，得到全部的開路電壓預(yù)測值

S2：把預(yù)測結(jié)果按順序劃分成多個放電循環(huán)，統(tǒng)計每個放電循環(huán)中從初始電壓至最小電壓間的開路電壓樣本個數(shù)N_S，利用采樣時間T_S相同，得到每個放電循環(huán)中放電至最小電壓的時間T_min；

S3：建立基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的容量預(yù)測模型，以預(yù)測鋰電池容量C，從而得到鋰電池剩余壽命預(yù)測值RUL；

S31：設(shè)定輸入神經(jīng)元個數(shù)為N_I2，設(shè)定神經(jīng)隱藏層層數(shù)為L_H2和隱藏層神經(jīng)元個數(shù)N_H2，建立從放電循環(huán)中放電至最小電壓的時間T_min至鋰電池容量C的映射關(guān)系；

S32：隱藏層各神經(jīng)元計算過程如式(17)所示：

H_T＝σ(W_HTT_min+b_H)； (17)

H_T表示隱藏層計算函數(shù)，其中W_HT和b_H為該函數(shù)輸入值的權(quán)值矩陣和偏置參數(shù)矩陣；迭代20次后結(jié)束訓(xùn)練，保存模型；將預(yù)測得到的每個放電循環(huán)中放電至最小電壓的時間T_min輸入模型，得到容量預(yù)測結(jié)果；

S33：定義鋰電池壽命終止點EOL為容量C_j等于額定容量C₀的70％時所對應(yīng)的循環(huán)數(shù)j；定義并計算鋰電池剩余壽命RUL，如式(18)所示：

RUL＝UL-EOL； (18)

其中，UL為當(dāng)前鋰電池已運行的循環(huán)數(shù)，EOL為鋰電池的壽命終止點。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)耦合的電動叉車鋰電池剩余壽命預(yù)測方法，其特征是，所述S2的具體步驟如下：

S21：把預(yù)測結(jié)果按順序劃分成多個放電循環(huán)的方法是：

若時刻T_j使得式(15)成立：

則T_j(j＝0，1，2，…，n；T₀＝1)為第j個循環(huán)的終止時刻，第j個循環(huán)的開路電壓序列為

S22：統(tǒng)計每個放電循環(huán)中從初始電壓至最小電壓間的開路電壓樣本個數(shù)N_S，利用采樣時間T_S相同，得到每個放電循環(huán)中放電至最小電壓的時間T_min，如式(16)所示：

T_min＝N_S×T_S (16)。