[發(fā)明專利]一種退役電池梯次利用篩選的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011490339.6
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112791997B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建林;王哲;馬速良;李雅欣;武亦文;李光輝
• 申請（專利權(quán)）人: 北方工業(yè)大學(xué);北京聯(lián)智匯能科技有限公司;新源智儲能源發(fā)展（北京）有限公司
• 主分類號: B07C5/344
• 分類號: B07C5/344;G06K9/62
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 劉書元

1.一種退役電池梯次利用篩選的方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1：選取電池荷電狀態(tài)、剩余壽命和剩余容量、電芯溫度、充電倍率、放電倍率、工作電壓和工作電流這8個電池工作特征參量進(jìn)行計算，計算出電池組數(shù)據(jù)的一些參數(shù)分別與退役動力電池的健康度之間的互信息值，選取互信息值最高的兩個特征變量作為評判退役電池性能的指標(biāo)，指標(biāo)的具體數(shù)值作為待分組退役動力電池數(shù)據(jù)；

步驟2：在退役動力電池工作站系統(tǒng)中錄入待分組電池的數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)有聚類方法求出類別中心點并給電池分簇；

步驟3：利用步驟1中最后挑選出的指標(biāo)，通過熵值法求出每簇電池的類別中心點；

步驟4：通過步驟3中計算出的類別中心點驗證步驟2中計算類別中心點的準(zhǔn)確性，若驗證出聚類中心計算準(zhǔn)確，則完成退役動力電池篩選分組過程；若驗證發(fā)現(xiàn)聚類中心不準(zhǔn)確，則采用歐式距離法，建立待分組電池的數(shù)據(jù)和步驟3中計算出的每簇電池類別中心點之間的聯(lián)系，計算出待分組電池數(shù)據(jù)距離哪一個類別中心點最近，將其歸類到最近類別中心點相應(yīng)的類別中，完成退役動力電池的篩選分組。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種退役電池梯次利用篩選的方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1：選取電池荷電狀態(tài)、剩余壽命和剩余容量、電芯溫度、充電倍率、放電倍率、工作電壓和工作電流這8個電池工作特征參量進(jìn)行計算，計算出電池組數(shù)據(jù)的一些參數(shù)分別與退役動力電池的健康度之間的互信息值，選取互信息值最高的兩個特征變量作為評判退役電池性能的指標(biāo)，指標(biāo)的具體數(shù)值作為待分組退役動力電池數(shù)據(jù)；

步驟2:在退役動力電池工作站系統(tǒng)中錄入待分組退役動力電池數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)有聚類方法將電池分為兩簇；包括如下具體步驟：

步驟2.1:將步驟1中最后挑選出的兩個指標(biāo)作為數(shù)據(jù)導(dǎo)入退役動力電池工作站中；

步驟2.2:根據(jù)已導(dǎo)入退役動力電池工作站的數(shù)據(jù)，利用k-means聚類方法將每個電池分為兩簇；

步驟3：利用m個電池中2個指標(biāo)的具體數(shù)值，每簇電池通過熵值法求出綜合得分最高的一個電池，將每簇最高得分的電池的2個指標(biāo)具體數(shù)值作為每簇電池的類別中心點；包括如下具體步驟：

步驟3.1：設(shè)每簇均有m個電池待評方案，2項評價指標(biāo)。待評方案為電池性能優(yōu)劣，根據(jù)待評方案和評價指標(biāo)，初步形成m乘2的指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣；

步驟3.2：計算出每簇第j項指標(biāo)下第i個方案占該指標(biāo)的權(quán)重；

步驟3.3：計算每簇第j項指標(biāo)的熵值；

步驟3.4：計算每簇第j項指標(biāo)的差異系數(shù)；

步驟3.5：求出每簇的權(quán)重；

步驟3.6：計算出每簇中每個待評方案的綜合得分；

步驟3.7：將每簇待評方案最高的一個作為每簇電池的類別中心點，最終形成兩個類別中心點；

步驟4：通過與步驟2和步驟3中計算出的類別中心點驗證步驟2中計類別中心點的準(zhǔn)確性，若驗證出聚類中心計算準(zhǔn)確，則完成退役動力電池篩選分組過程；若驗證發(fā)現(xiàn)聚類中心不準(zhǔn)確，則采用歐式距離法，建立待分組電池的數(shù)據(jù)和步驟3中計算出的每簇電池類別中心點之間的聯(lián)系，計算出待分組電池數(shù)據(jù)距離哪一個類別中心點最近，將其歸類到最近類別中心點相應(yīng)的類別中，完成退役動力電池的篩選分組過程。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種退役電池梯次利用篩選的方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1：選取電池荷電狀態(tài)、剩余壽命和剩余容量、電芯溫度、充電倍率、放電倍率、工作電壓和工作電流這8個電池工作特征參量進(jìn)行計算，計算出電池組數(shù)據(jù)的一些參數(shù)分別與退役動力電池的健康度之間的互信息值，選取互信息值最高的兩個特征變量作為評判退役電池性能的指標(biāo)，指標(biāo)的具體數(shù)值作為待分組退役動力電池數(shù)據(jù)；

步驟2：將待分組電池進(jìn)行聚類；根據(jù)步驟1中挑選出與退役動力電池相關(guān)度最高的兩個特征參數(shù)，將這兩個特征參數(shù)作為退役動力電池的指標(biāo)，采集m個退役動力電池的指標(biāo)的具體數(shù)值，將這些指標(biāo)的具體數(shù)值作為退役動力電池指標(biāo)的數(shù)據(jù)集合導(dǎo)入退役動力電池工作站中，通過k-means聚類方法將待分組電池聚類，最終將電池組分為兩簇；包括如下具體步驟：

步驟2.1：首先確定好兩簇退役動力電池的數(shù)據(jù)集合E₁＝{d₁、d₂,......d_m}，E₂＝{p₁、p₂,......p_m}；每個樣本集中均共存放m個1×2的向量，1代表1個退役動力電池，2代表兩個指標(biāo)的具體數(shù)值，每個向量都代表著每個電池根據(jù)自身的兩個指標(biāo)的具體數(shù)值形成的數(shù)據(jù)點；確定最終聚類的簇值為2，將電池組中所有電池分為兩類；確定最大的計算質(zhì)心迭代次數(shù)為N次；

步驟2.2：令聚類迭代循環(huán)次數(shù)I＝1，分別從數(shù)據(jù)集合E₁和E₂中隨機選擇一個樣本作為初始的兩個質(zhì)心向量z_j(I)，j＝1，2；將簇初始劃分成t＝1，2；

步驟2.3：計算樣本集中所有樣本和各個質(zhì)心向量的距離：

D(x_i,z_j(I))＝||x_i-z_j(I)||²，

其中樣本集中所有樣本和各個質(zhì)心向量的距離為i＝1，2，...，m；j＝1，2；

如果滿足D(x_i,z_j(I))＝min{D(x_i,z_j(I))}，那么x_i∈ω_t，t＝1，2；這時更新的簇集合為ω_t，t＝1，2；

步驟2.4：重新計算出新的質(zhì)心，將初始設(shè)置的質(zhì)心置換掉，

其中，j＝1，2；

步驟2.5：如果2個質(zhì)心向量中有任一個距離變化絕對值大于指定的閾值，則需要重新轉(zhuǎn)到步驟2.3進(jìn)行一次循環(huán)，每循環(huán)一次都要更新出質(zhì)心和簇集合；如果2個質(zhì)心向量的距離變化絕對值都小于指定閾值或者已經(jīng)達(dá)到設(shè)定的聚類迭代循環(huán)次數(shù)N，則可以輸出簇劃分，完成最終聚類過程；

步驟3：利用步驟2聚類方法中用到2個指標(biāo)的具體數(shù)值，通過運用兩次熵值法分別計算出每簇電池中綜合得分最高的一個電池，將綜合得分最高的兩個電池的數(shù)據(jù)作為每簇電池的類別中心點；設(shè)有m個待評方案和2項評價指標(biāo)，2個評價指標(biāo)為退役動力電池的剩余壽命和一致性)，設(shè)red簇退役動力電池個數(shù)為t，blue簇退役動力電池個數(shù)為m-t，根據(jù)步驟2聚類出的兩簇電池，利用每簇中擁有的電池和2個指標(biāo)具體數(shù)值，red簇形成t×2矩陣，blue簇形成m-t×2矩陣，通過熵值法運算最終都會變成1個綜合得分最高的電池和具有2個指標(biāo)具體數(shù)值構(gòu)成的1×2的矩陣，將最終構(gòu)成矩陣中的兩個數(shù)據(jù)作為這一簇電池的類別中心點；兩簇電池數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次熵值法運算，最終得到2個類別中心點；包括如下具體步驟：

步驟3.1：根據(jù)樣本集中的數(shù)據(jù)，red簇具有的t個電池和2個指標(biāo)具體數(shù)據(jù)值，blue簇具有m-t個電池和2個指標(biāo)具體數(shù)值，分別形成t×2和m-t×2的指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣，

步驟3.2、從步驟3.1中提取相關(guān)參數(shù)，計算出第j項指標(biāo)下第i個方案占該指標(biāo)的比重，

其中，i＝1，2，...m；j＝1，2；

步驟3.3：計算出第j項指標(biāo)的熵值：

其中，

步驟3.4：計算第j項指標(biāo)的差異系數(shù)：g_j＝1-e_j，

其中，對于第j項指標(biāo)，g_j越大指標(biāo)就越重要；

步驟3.5：求出第j項指標(biāo)的權(quán)重值：其中，j＝1，2；

步驟3.6：計算出m個方案中的綜合得分并將每簇方案中的綜合得分最高分所對應(yīng)的數(shù)據(jù)提取出來，其中，i＝1，2，...m；

步驟3.7：根據(jù)步驟3.6得出的兩個方案的綜合得分后，選出兩個方案的最高分所對應(yīng)的類別中心點；

步驟4：通過與步驟2和步驟3中計算出的類別中心點驗證步驟2中計算類別中心點的準(zhǔn)確性，若驗證出聚類中心計算準(zhǔn)確，則完成退役動力電池篩選分組過程；若驗證發(fā)現(xiàn)聚類中心不準(zhǔn)確，則采用歐式距離法，建立待分組電池的數(shù)據(jù)和步驟3中計算出的每簇電池類別中心點之間的聯(lián)系，計算出待分組電池數(shù)據(jù)和兩個類別中心點的距離，待分組電池數(shù)據(jù)距離哪一個類別中心點最近，將其歸類到最近類別中心點相應(yīng)的類別中，完成退役動力電池的篩選分組過程。