利索能及
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专利号: 2021109930059
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于双模型的锂离子电池组电压异常故障诊断方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:收集电池充放电数据,包括电流、电压、温度和SOC;

步骤2:建立二阶等效电路模型ECM,用最小二乘法辨识模型参数,得到不同温度和SOC下二阶等效电路模型ECM的各参数;

步骤3:建立LSTM和全连接层Dense模型,用收集的正常的锂电池运行数据训练网络模型;

步骤4:LSTM预测得到的SOC分别用于二阶等效电路模型ECM和全连接层Dense模型输出端电压,然后联合两个模型输出的端电压得到一个精确的端电压;

步骤5:模型端电压与实际运行的端电压生成残差,用CUSUM评价残差,若超过阈值则认为发生了故障。

2.根据权利要求1所述的基于双模型的锂离子电池组电压异常故障诊断方法,其特征在于:步骤2中所述用最小二乘法辨识ECM模型参数,数学表达式为:最终得到不同温度和SOC下的模型各参数,其关系表示为

X=fX(SOC,Te)

X为模型的某一参数,SOC为电池荷电状态,Te为测量温度;

带遗忘因子的最小二乘法辨识出的参数是(1‑a1‑a2)Uoc(k),a1,a2,a3,a4,a5最终转换得到模型的参数是:τ1=R1C1,τ2=R2C2。

3.根据权利要求1所述的基于双模型的锂离子电池组电压异常故障诊断方法,其特征在于:步骤3中所述LSTM网络和全连接层Dense均包括输入层、输出层和隐含层,所述LSTM网络的输入为:其中k和n分别表示输入样本时间窗口和样本数,I表示样本电流,Ut表示样本端电压,T表示样本温度;

所述LSTM网络的输出为预测下一时刻的SOC;

所述LSTM网络根据数据量调整网络的超参数,包括隐层神经元个数,时间窗口k和batchsize大小;

所述全连接层Dense网络的输入为当前时刻的(It,Tt,SOCt),其中,It表示当前时刻电流,Tt表示当前时刻温度,SOCt表示当前时刻SOC,所述全连接层Dense网络的输出为端电压,所述全连接层Dense网络根据数据量调整网络的超参数,包括隐层神经元个数和batchsize大小。

4.根据权利要求1所述的基于双模型的锂离子电池组电压异常故障诊断方法,其特征在于:步骤4中二阶等效电路模型ECM和全连接层Dense各自得到端电压,分别表示为UtE,UtD,联合这两个模型得到更为准确的Ut,其具体数学表达式为:SOC=LSTM(I,Ut,T);

UtD=Dense(I,T,SOC);

UtE=ECM(I,T,SOC);

5.根据权利要求1所述的基于双模型的锂离子电池组电压异常故障诊断方法,其特征在于:步骤5中,模型端电压与实际运行的端电压生成残差,用CUSUM评价残差,若超过阈值则认为发生了故障,取上累积和计算各点:xi‑(μ+kσ),其中xi为各时刻的残差值,即模型端电压与实际运行端电压之差,μ是目标值取0,σ是总体偏差,取hσ为阈值,k,h分别为参考值和决策值,根据运行长度选择。

6.根据权利要求1所述的基于双模型的锂离子电池组电压异常故障诊断方法,其特征在于:实验采集电池数据时电压,电流,SOC以及温度的周期T为1秒。