技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于主成分分析的融合HI等效性退化預(yù)測(cè)方法，屬于融合HI等效性退化預(yù)測(cè)方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池不斷進(jìn)行充放電循環(huán)，鋰離子電池內(nèi)部存在電解液氧化、鋰離子失活等復(fù)雜的不可逆的電化學(xué)反應(yīng)，造成鋰離子電池的性能退化，其中一個(gè)具體表現(xiàn)為鋰離子電池的可用最大容量的不斷下降。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的鋰離子電池容量估計(jì)方法可以解決不同工作環(huán)境條件下，對(duì)鋰離子電池容量退化物理模型難以構(gòu)建的問(wèn)題。通過(guò)容量可以直觀表征鋰離子電池的性能退化，但由于實(shí)際應(yīng)用中容量難以準(zhǔn)確測(cè)量，傳統(tǒng)的安時(shí)積分估計(jì)方法精度受電流采樣精度和積分初值影響較大，因此需使用可用的外測(cè)參數(shù)，如溫度、電壓、電流等構(gòu)建表征鋰離子電池容量退化的HI，間接估計(jì)鋰離子電池的容量退化，進(jìn)而表征鋰離子電池的性能退化程度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，即對(duì)于便攜式電子產(chǎn)品、電動(dòng)交通工具、大型艦船類(lèi)、航空飛行器等應(yīng)用的鋰離子電池而言，難以直接測(cè)量電池的容量，需使用實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的可用參數(shù)，如溫度、電壓、電流等構(gòu)建多種表征電池容量退化的HI，使用PCA對(duì)多種HI進(jìn)行融合，并通過(guò)關(guān)聯(lián)分析方法評(píng)估融合HI變化與容量退化之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)而使用融合HI間接估計(jì)鋰離子電池的容量退化，實(shí)現(xiàn)基于在線可測(cè)參數(shù)的鋰離子電池性能退化表征。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于主成分分析的融合HI等效性鋰離子電池退化預(yù)測(cè)方法，

步驟一、將提取數(shù)據(jù)所獲得的n個(gè)HI的多組數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)(m×n)維的原始數(shù)據(jù)矩陣

步驟二、針對(duì)矩陣A進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：對(duì)矩陣A中的每一個(gè)行元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而得到X＝(x_ij)_m×n；

步驟三、針對(duì)由步驟二所得的標(biāo)準(zhǔn)化后的樣本矩陣X，進(jìn)一步計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化處理后的矩陣的相關(guān)系數(shù)矩陣如公式(1)所示；

步驟四、采用Jacobi迭代方法，計(jì)算獲得R的特征值序列λ₁,...,λ_n，及對(duì)應(yīng)的特征向量序列v₁,...,v_n；

步驟五、將由步驟四獲得的相應(yīng)特征值λ₁,...,λ_n按降序排序得λ₁'＞...＞λ_n'，并根據(jù)其調(diào)整順序?qū)₁,...,v_n進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而獲得v₁',...,v_n'；

步驟六、采用施密特正交化方法，將v₁',...,v_n'進(jìn)行單位正交化操作，進(jìn)而獲得與v₁',...,v_n'相對(duì)應(yīng)的單位正交向量α₁,...,α_n；

步驟七、設(shè)定固定的提取效率p，計(jì)算λ₁',...,λ_n'的累積貢獻(xiàn)率B₁,...,B_n，如果對(duì)于第t個(gè)累計(jì)貢獻(xiàn)率B_t，B_t≥p，則可只提取t個(gè)主成分：α₁,...,α_t；

步驟八、根據(jù)提取出的t個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征向量，計(jì)算X在特征向量上的投影值Y，其中Y＝X·α，α＝(α₁,...,α_t)；

融合的HI值為所得的Y的第一主成分，即原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)降維后獲得的一組數(shù)據(jù)；

步驟九、對(duì)利用主成分分析方法得到的融合型HI進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷融合HI是否能代替容量進(jìn)行鋰離子電池退化的分析建模和進(jìn)一步的壽命預(yù)測(cè)，選取GRA作為衡量幾種因素間關(guān)聯(lián)程度的方法，GRA的具體計(jì)算步驟如下：

(a)構(gòu)建參考數(shù)列和比較數(shù)列；

(b)將參考數(shù)列、比較數(shù)列構(gòu)都同一進(jìn)行無(wú)量綱化處理；

(c)求參考數(shù)列與比較數(shù)列的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)ξ(Xi)；

關(guān)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(shù)，ρ>0，Δ_oi(k)為參考數(shù)列與比較數(shù)列的各個(gè)點(diǎn)之間的差值，將最小差記為Δ_min，將最大差記為Δ_max；

(d)求關(guān)聯(lián)度r_i；