利索能及
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专利号: 2022100380151
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于电池容量的锂离子电池SOC估计方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1)在变化的温度下,将全新锂电池充满电,然后通过恒流放电实验、DST工况放电实验、FUDS工况放电实验和US06工况放电实验,反复测取SOC从1到0的锂离子电池的端电压、电流、温度以及负载的电压、电流;

步骤2)对测取的数据进行预处理,构建用于估计电池容量的2DCNN训练数据集和测试数据集,并利用2DCNN卷积神经网络估计出的电池容量构建新的数据集;

所述步骤2)包括如下步骤:

步骤2‑1)对测取的数据进行归一化处理,各种工况实验的电池对象相同,电压电流变化范围不同,先对各种工况的数据单独进行预处理,采用如下公式对输入数据进行归一化处理:其中,aij为第i个输入的第j个数据点,amin是第i个输入数据的最小值,amax是第i个输入数据的最大值,xin_ij是aij进行归一化处理后的数据;

输出为锂电池的SOC,SOC的范围在0到1之间,不需要进行归一化处理;

步骤2‑2)数据归一化处理后,使用如下的方法构建数据集,首先将一个放电周期中的测量值截取成若干个长度为n的数据,如下所示:其中,xij表示输入数据集中第i个循环的第j个数据,xij对应的输出为tn时刻的电池容量值,U表示电池两端的电压,I表示电池通过的电流,T表示电池工作时的温度,t表示放电的时间,Ul表示负载的电流,Il表示负载的电流;

步骤2‑3)对于一个总循环充放电次数N、单放电周期t=m的工况放电实验,使每一个放电周期内前后输入数据间的联系,使用padding方法对边缘数据进行扩充,然后总共生成N×m组大小为6×10的输入数据,对应的N×m个电池容量值为输出数据,不同工况的输入输出数据合并成为总数据集;

步骤2‑4)选用一个放电工况前80%的数据作为训练数据集,后20%的数据作为测试数据集,用作2DCNN的训练和测试数据;

步骤2‑5)针对锂离子电池容量估计开发的2DCNN卷积神经网络架构包括:一个输入层(Input)、四个卷积层(C)、两个全连接层(F)和一个输出层(Output);

步骤2‑6)卷积层和全连接层全部使用relu函数进行激活,输出层使用tanh函数进行激活,并进行映射;

步骤2‑7)完成电池容量的估计后,取式(2)中的U、I、T、t以及估计的电池容量构建新的大小为5×10的输入数据集,对应输出数据为tn时刻的电池SOC值;

步骤3)使用2DCNN卷积神经网络对新的数据集进行训练和测试,实现最终的SOC实时估计。

2.根据权利要求1所述的基于电池容量的锂离子电池SOC估计方法,其特征在于,所述步骤3)具体包含如下步骤:步骤3‑1)针对锂离子电池SOC估计开发的2DCNN卷积神经网络架构包括:一个输入层、三个卷积层、两个全连接层和一个输出层;

步骤3‑2)卷积层和全连接层全部使用relu函数进行激活,输出层使用tanh函数进行激活,并进行映射。