[發(fā)明專利]基于主成分分析的融合HI等效性鋰離子電池退化預測方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201611189266.0 | 申請日: | 2016-12-21 |
| 公開(公告)號: | CN106597311A | 公開(公告)日: | 2017-04-26 |
| 發(fā)明(設計)人: | 劉大同;宋宇晨;王濤;楊晨;盧斯遠;彭宇 | 申請(專利權)人: | 哈爾濱工業(yè)大學 |
| 主分類號: | G01R31/36 | 分類號: | G01R31/36 |
| 代理公司: | 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340 | 代理人: | 范光曄 |
| 地址: | 150001 黑龍*** | 國省代碼: | 黑龍江;23 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 基于 成分 分析 融合 hi 等效 鋰離子電池 退化 預測 方法 | ||
1.一種基于主成分分析的融合HI等效性鋰離子電池退化預測方法,其特征在于,
步驟一、將提取數據所獲得的n個HI的多組數據構成一個(m×n)維的原始數據矩陣
步驟二、針對矩陣A進行標準化處理:對矩陣A中的每一個行元素進行標準化處理,從而得到X=(xij)m×n;
步驟三、針對由步驟二所得的標準化后的樣本矩陣X,進一步計算標準化處理后的矩陣的相關系數矩陣如公式(1)所示;
步驟四、采用Jacobi迭代方法,計算獲得R的特征值序列λ1,...,λn,及對應的特征向量序列v1,...,vn;
步驟五、將由步驟四獲得的相應特征值λ1,...,λn按降序排序得λ1'>...>λn',并根據其調整順序對v1,...,vn進行相應調整,從而獲得v1',...,vn';
步驟六、采用施密特正交化方法,將v1',...,vn'進行單位正交化操作,進而獲得與v1',...,vn'相對應的單位正交向量α1,...,αn;
步驟七、設定固定的提取效率p,計算λ1',...,λn'的累積貢獻率B1,...,Bn,如果對于第t個累計貢獻率Bt,Bt≥p,則可只提取t個主成分:α1,...,αt;
步驟八、根據提取出的t個主成分所對應的特征向量,計算X在特征向量上的投影值Y,其中Y=X·α,α=(α1,...,αt);
融合的HI值為所得的Y的第一主成分,即原始數據經過降維后獲得的一組數據;
步驟九、對利用主成分分析方法得到的融合型HI進行評價,判斷融合HI是否能代替容量進行鋰離子電池退化的分析建模和進一步的壽命預測,選取GRA作為衡量幾種因素間關聯(lián)程度的方法,GRA的具體計算步驟如下:
(a)構建參考數列和比較數列;
(b)將參考數列、比較數列構都同一進行無量綱化處理;
(c)求參考數列與比較數列的灰色關聯(lián)系數ξ(Xi);
關聯(lián)程度表示不同曲線間幾何形狀的差別程度,其公式如式(2)所示;
其中ρ定義為分辨系數,ρ>0,Δoi(k)為參考數列與比較數列的各個點之間的差值,將最小差記為Δmin,將最大差記為Δmax;
(d)求關聯(lián)度ri;
由于關聯(lián)系數各個點之間的差值,因此每個點都對應一個關聯(lián)系數值,為了進行兩個數列之間的整體比較,計算每個數列全部關聯(lián)系數的平均值,并將其作為關聯(lián)度ri:
步驟十、采用廣義線性模型GLM來描述所構建的HI與鋰離子電池容量的相關性,所述GLM即為HI相關模型,表示為:
ci=β0+β1hi+β2ln(hi)+εi(4)
ci為第i個充放電周期的電池容量,hi為基于等放電電壓差的時間間隔序列中的第i個元素,β1和β2是回歸模型的系數,β0為常數,εi為誤差項;
采用GLM估計HI的失效閾值,所述失效閾值對應于容量,通過公式(5)計算(β0,β1,β2)的估計值
式中,為誤差平方和,N為樣本數量,式中LSE為最小二乘,為實數集,再根據HI相關性模型GLRM計算出hi,即得出對應于一定電池容量失效閾值的HI的失效閾值;
定義ci下降到最大值的x%時,對應鋰離子電池的失效閾值;通過求解上式,計算出各個系數,再根據HI相關性模型GLRM計算出hi,例如hi的值為y%,所構建的HI的失效閾值即為y%;
應用GLM獲得容量與放電終止電壓的關系,放電終止電壓與融合HI的關系,繼而有效地直接獲得間接HI的失效閾值。
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