利索能及
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专利号: 2022104538200
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:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于时滞卷积神经网络的锂离子电池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,将全新锂离子电池充满电,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、电流和温度;

步骤2)对测取的数据进行预处理,构建用于SOC估计的时滞卷积神经网络训练数据集和测试数据集;

步骤3)使用时滞卷积神经网络对数据集进行训练和测试,实现最终的SOC实时估计;

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估计开发的时滞卷积神经网络架构包括:一个输入层、三个卷积层C、一个全连接层F和一个输出层;

步骤3‑2)时滞卷积神经网络的时滞操作具体表现在卷积层,对于输入数据为xij时,在每一个卷积层的卷积核卷积操作中,以当前第i个循环数据卷积结果和第i‑1个循环xi‑1j数据的卷积结果的加权和作为最终的卷积层输出,并且这两个卷积操作的卷积核拥有各自不同的权值,实现时滞效果;

步骤3‑3)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,并将估计值向0至1进行映射。

2.根据权利要求1所述的基于时滞卷积神经网络的锂离子电池SOC估计方法,其特征在于,所述步骤2)具体包括如下步骤: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,采用最大最小归一化的方法对输入数据进行归一化处理,输出为锂离子电池的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ti_j时刻的锂离子电池SOC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,n取10;

步骤2‑3)对于一个总循环充放电次数N、单放电周期m的工况放电实验,为了充分发掘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4×10的输入数据,对应的N×m个SOC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)为了不影响数据集的训练,不对总数据集进行打乱操作,抽取训练与测试数据集,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,用作时滞卷积神经网络的训练和测试数据。