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基于差分电压和Elman神经网络的锂离子电池RUL预测方法

2021-11-19李练兵李思佳王正平杨海跃杨少波

储能科学与技术 2021年6期

李练兵,李思佳,李 洁,孙 坤,王正平,杨海跃,高 冰,杨少波

(1河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室;2河北工业大学人工智能与数据科学学院,天津 300130;3国网河北省电力有限公司衡水供电公司,河北衡水 053099;4国网河北省电力有限公司电力科学研究院,河北石家庄 050021)

锂离子电池广泛应用于新能源汽车、电站储能等领域,其可靠性和使用寿命是人们关注的焦点[1]。精准预测锂离子电池剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)对于及时维护电池有重要意义和价值[1-2],锂离子电池RUL 预测研究已得到广泛关注和重视。

目前,锂离子电池RUL 预测的方法主要分为模型法和数据驱动法。模型法包括电化学模型法[2]、等效电路模型法[3]和经验老化模型法[4-6]。电化学模型法[2]模拟电池充放电工作过程,分析电池容量退化的影响因素,进而预测电池寿命。等效电路模型[3]利用电器元件搭建可代替电池的等效电路,简单直观、模型容易实现。经验老化模型法[4-6]不需要对电池充放电机理进行分析,只需参照电池的数学模型来预测电池RUL。模型法不能同时考虑环境和负载特性对电池容量退化的影响,无法实现精准建模。数据驱动法不需要分析电池电化学反应和电池容量退化机理,且复杂度低、运行时间短,因此,大部分研究使用数据驱动法预测电池RUL。电池RUL 预测的数据驱动法主要包括支持向量机(support vector machine,SVM)[7]、长短时记忆网络(long short-term memory,LSTM)[8]、Elman 神经网络[9]等方法。文献[7]采用Warelet 降噪去除电池容量衰减数据中的噪声,并基于SVM 对电池RUL 进行预测,使用改进的鸡群算法对SVM 参数进行优化,预测误差低于2%。……

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