[發(fā)明專利]一種基于隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)鋰電池剩余循環(huán)壽命的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011123025.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN111965562B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇慧智能源工程技術(shù)創(chuàng)新研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/396
• 分類號(hào): G01R31/396;G01R31/392;G01R31/387;G01R31/367;G06F30/27;G06F119/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

1.一種基于隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)鋰電池剩余循環(huán)壽命的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，數(shù)據(jù)采集：采集儲(chǔ)能電站運(yùn)行過程中鋰電池的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)集；

步驟2，數(shù)據(jù)清洗：對(duì)采集上來的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和清洗，去除無效、異常的數(shù)據(jù)點(diǎn)，保留有效的數(shù)據(jù)點(diǎn)，得到清洗后的數(shù)據(jù)集；

步驟3，特征選擇：根據(jù)清洗后的數(shù)據(jù)集構(gòu)造特征數(shù)據(jù)，并分析特征數(shù)據(jù)間的相關(guān)性選取特征數(shù)據(jù)，特征數(shù)據(jù)包括充電電量、充電時(shí)長(zhǎng)、充電倍率、SOC極差、電壓極差、平均電壓、平均溫度、累計(jì)充電次數(shù)；

步驟4，模型選擇：選擇隨機(jī)森林回歸大數(shù)據(jù)模型，選取鋰電池充電電量作為模型輸出，鋰電池充電時(shí)長(zhǎng)、充電倍率、SOC極差、電壓極差、平均電壓、平均溫度、累計(jì)充電次數(shù)作為模型輸入；

步驟5，模型訓(xùn)練及評(píng)價(jià)：根據(jù)清洗后的數(shù)據(jù)集的大小，采用5-折交叉驗(yàn)證方法來對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練和打分，模型評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用決定系數(shù)R²，同時(shí)做出ROC曲線，直觀觀察預(yù)測(cè)值與實(shí)際值差異；

決定系數(shù)：

其中，為待擬合數(shù)值，其均值為，擬合值為，n為數(shù)據(jù)集大?。?/p>

步驟6，模型輸出：根據(jù)步驟5中得到的隨機(jī)森林回歸大數(shù)據(jù)模型，將隨機(jī)森林回歸大數(shù)據(jù)模型保存待用；

步驟7，剩余壽命預(yù)測(cè)：根據(jù)訓(xùn)練得到的隨機(jī)森林回歸大數(shù)據(jù)模型，對(duì)儲(chǔ)能電站鋰電池的剩余循環(huán)壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)；

步驟71，將相同條件下的鋰電池充電時(shí)長(zhǎng)、充電倍率、SOC極差、電壓極差、平均電壓、平均溫度、累計(jì)充電次數(shù)作為隨機(jī)森林回歸大數(shù)據(jù)模型的自變量；

步驟72，累計(jì)充電次數(shù)+1；

步驟73，將自變量作為輸入代入訓(xùn)練得到的隨機(jī)森林回歸大數(shù)據(jù)模型，計(jì)算出鋰電池的日充電電量；

步驟74，當(dāng)鋰電池的日充電電量 額定容量*80%時(shí)，輸出累計(jì)充電次數(shù)；否則返回步驟72；

步驟75，剩余充電次數(shù)預(yù)測(cè)值 = 步驟74輸出的累計(jì)充電次數(shù) – 步驟71的累計(jì)充電次數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)鋰電池剩余循環(huán)壽命的方法，其特征在于：5-折交叉驗(yàn)證方法如下：

步驟51、將全部訓(xùn)練集S分成5個(gè)不相交的子集，訓(xùn)練集S中的訓(xùn)練樣例個(gè)數(shù)為 m，那么每一個(gè)子集有 m/5 個(gè)訓(xùn)練樣例，相應(yīng)的子集稱作 {s1,s2,…,s5}；

步驟52、每次從分好的子集中拿出一個(gè)作為測(cè)試集，其它4個(gè)作為訓(xùn)練集；

步驟53、訓(xùn)練隨機(jī)森林回歸大數(shù)據(jù)模型；

步驟54、將測(cè)試集代入訓(xùn)練好的隨機(jī)森林回歸大數(shù)據(jù)模型中，計(jì)算決定系數(shù)R²值；

步驟55、計(jì)算5次求得的決定系數(shù)的平均值，作為該隨機(jī)森林回歸大數(shù)據(jù)模型的準(zhǔn)確率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)鋰電池剩余循環(huán)壽命的方法，其特征在于：鋰電池以單簇電池為基本單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)鋰電池剩余循環(huán)壽命的方法，其特征在于：采集單簇電池的電池簇SOC、電池簇SOH、電池簇最低溫度、電池簇最高溫度、電池簇平均溫度、電池簇最低電壓、電池簇最高電壓、電池簇平均電壓、電池簇總電壓、電池簇日充電電量、電池簇日放電電量、電池簇最大允許充電電流、電池簇最大允許放電電流、電池簇狀態(tài)、電池簇電流、電池簇累計(jì)充電次數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)鋰電池剩余循環(huán)壽命的方法，其特征在于：數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為5min。