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专利号: 2013101972792
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-07-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于动态贝叶斯网络的锂电池健康状况估计方法,其特征在于该方法的具体步骤是:步骤一:训练数据的获得,具体包括以下过程:

(1)对B只同类型的具有不同使用时长和新旧程度的电池进行容量测试:对第i只电池,首先以0.4C的恒定电流对其进行充电至截止电压Vmax后,进行恒压充电,待充电电流降至0.01C以下,便认为该电池已充满电,此时以1C的电流将该电池放电至其截止电压Vmin,记录放电时间Tdi,计算该电池的实际容量为Qi=1C×Tdi,并计算实际容量Q与标称容量Qn的比率ηi=Qi/Qn,其中i=1,2,……,B;

(2)将上述(1)中的第i只电池静置一个半小时,待电池稳定后,对电池以0.4C的电流进行恒流充电,每隔1分钟记录一次电池电压,直至充电至充电截止电压Vmax,,其中第k次的电压为Vk;记录总的充电时间为Tci小时,计算第k次记录时电池的荷电状态为其中k=1,2,…,60Tci;

(3)对SOCk和Vk分别进行离散化归档处理:将电池荷电状态从0%~100%分成M档,第m档的范围为 其中m=1,2,…,M,并根据SOCk的值将其归入相应的分档;将电池电压从Vmin到Vmax分成N档,第n档的范围为其中n=1,2,…,N,根据Vk的值将其归入相应的分档;

(4)根据ηi的值对上述(1)中的电池进行C类分类,当ηi≤80%时归为第0类,ηi>80%时,归入第 类,定义电池的健康状况为SOH=100%×c/(C-1),其中c=0,1,2,…,C-1;并将其相应的SOCk和Vk分档结果归入该类电池的训练数据;

(5)重复上述充放电过程至所有电池的实际容量均小于标称容量的80%,记录并归档所有的测量数据;

步骤二:依据上述每一类电池c的训练数据,构建该类健康状况的电池的动态贝叶斯网络模型,具体过程如下:(1)构建初始SOC概率分布向量,以均匀分布对任意电池的初始SOC进行建模,即认为电池的初始SOC0在M档分档中均匀分布, m=1,2,…M;由此形成M个初始概率,组成初始概率向量Π=(πm);

(2)计算SOC状态转移概率amp:

其中 表示任意前后两个采样时刻电池SOC分别处于第2

p档和第m档的概率,#表示满足条件的所有样本个数;由此形成M个状态转移概率,组成状态转移矩阵A=(amp),其中m=1,2,…M,p=1,2,…M;

(3)计算混淆概率bnm:

其中 表示在任意采样时刻SOC处于第m档而电压处于第n档的概率;由此形成N×M个状态转移概率,组成混淆概率矩阵B=(bnm);

(4)重复上述模型构建过程,直至所有C类模型全部构建完毕;

步骤三:实时估算同类型电池的健康状况,具体过程如下:(1)在电池恒流充电的过程中,每隔一分钟测量一次电池电压,这样T时刻后便可以得到一长度为T的电压观察序列(V1′,V2′,……,VT′),其对应的电压分档为(2)对第c类动态贝叶斯网络模型,利用前向算法,计算上述观察序列在该模型下的概率P(V1′,V2′,……,VT′|c):(a)递归计算局部概率αk(j),其中αk(j)表示k时刻电池SOC处于第j档的概率;

k=1时,利用初始概率向量和混淆概率矩阵计算局部概率:k>1时,利用k-1时刻的局部概率递推计算k时刻的局部概率:(b)观察序列的概率等于T时刻所有局部概率之和:

(3)选取上述步骤中P(V1′,V2′,……,VT′|c)最大的类别copt作为最终的健康状况类别,即 给出对应的健康状况:SOH=100%×copt/(C-1)。