电动汽车动力电池衰退模式分类及性能评估

发布时间：2017-09-13 21:11

  本文关键词：电动汽车动力电池衰退模式分类及性能评估

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【摘要】：随着科技的发展和环境、能源问题日益严重,新能源汽车逐渐进入了人们的视野,成为了当今最有发展前景的产业。动力电池是电动汽车的主要动力来源,是电动汽车的“心脏”,其使用性能对电动汽车发展具有重要影响。本文以电动汽车动力电池容量衰退的问题作为研究对象,基于不断变化的工况下动力电池衰退过程的相似性提出了衰退模式的概念,并对电池容量衰退曲线的衰退模式的聚类和分类方法进行了深入研究,同时对动力电池在单一衰退模式下的性能特征进行了曲线拟合,为动力电池健康状态SOH的评估和剩余使用寿命RUL的预测奠定了理论基础。本文对动力电池衰退机理进行研究,分析了影响动力电池容量衰退的理化机理和主要外部因素。根据动力电池充放电过程中容量、电压等特性分析,确定了利用充电过程的电池充电容量作为动力电池性能衰退评估表征量,进而对动力电池的衰退情况进行衰退模式建立和回归拟合。提出了动力电池衰退模式的概念。在衰退模式这一概念的基础上,通过K-均值模式聚类法获得了若干典型的衰退模式类型,利用最大信息系数法MIC完成动力电池的衰退模式分类,基于支持向量机SVM法完成了单一衰退模式下的电池的特征函数估计和性能评估,最后基于权马尔可夫链对动力电池未来状态下的衰退模式进行预测,并用线性叠加方法进行了电池寿命预测。通过实验验证了本文所提出的模式分类和性能评估方法的可行性和有效性,参照国内外电动汽车动力电池工况循环寿命测试标准,并根据对电动汽车实际使用工况的分析和调研制定了针对实际工况仿真的充放电循环实验,通过实验获得了电池全生命周期的容量衰退数据,划分了若干不同的典型动力电池衰退模式,并对所测数据进行了模式分类,最后通过单一模式下的衰退性能评估对动力电池SOH和RUL进行了预测。所得结果接近实际测量结果,预测准确,误差较小。本文基于衰退模式聚类和分类,建立的动力电池寿命衰退模式,可以复杂工况下动力电池衰退曲线进行有效归类,有助于准确预测电池剩余使用寿命。对动力电池的荷电状态分析,电池健康状态的监测,电池管理系统的改善具有很好的指导意义。
【关键词】：动力电池 模式分类 性能评估 最大信息系数 支持向量机
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-16
• 1.2.1 电动汽车及动力电池发展现状10-12
• 1.2.2 动力电池寿命衰退方向研究现状12-15
• 1.2.3 国内外文献综述的简析15-16
• 1.3 主要研究内容16-18
• 第2章 基于最大信息系数的衰退模式建立及分类18-40
• 2.1 动力电池衰退机理研究18-21
• 2.2 衰退特征评估表征量提取21-26
• 2.3 衰退模式的提出与典型模式分析26-30
• 2.3.1 衰退模式的提出26-28
• 2.3.2 典型使用工况及衰退模式分析28-30
• 2.4 衰退模式聚类30-34
• 2.4.1 模式聚类介绍30-32
• 2.4.2 基于K-均值法的衰退模式聚类32-33
• 2.4.3 容量衰退曲线数据处理33-34
• 2.5 基于最大信息系数的衰退模式分类34-38
• 2.5.1 最大信息系数思想35-37
• 2.5.2 最大信息系数评价37-38
• 2.5.3 最大信息系数使用方法38
• 2.6 本章小结38-40
• 第3章 动力电池性能评估及剩余寿命预测40-56
• 3.1 支持向量机的单一衰退模式下动力电池性能评估40-48
• 3.1.1 支持向量回归机40-44
• 3.1.2 核函数44-45
• 3.1.3 动力电池容量衰退曲线拟合及性能评估45-48
• 3.2 动力电池衰退模式预测48-52
• 3.2.1 权马尔可夫链48-49
• 3.2.2 动力电池衰退模式预测49-52
• 3.3 动力电池健康状态评估及剩余使用寿命预测52-55
• 3.3.1 电池健康状态评估52
• 3.3.2 剩余使用寿命预测52-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第4章 动力电池充放电实验与结果分析56-74
• 4.1 动力电池实际工况条件与实验条件对比分析56-58
• 4.1.1 电池充电形式差异56-57
• 4.1.2 电池放电形式差异57-58
• 4.1.3 电池其他形式差异58
• 4.2 动力电池充放电实验设计58-65
• 4.2.1 动力电池充放电实验平台的搭建58-61
• 4.2.2 动力电池充放电实验方案设计61-63
• 4.2.3 动力电池充放电实验数据采集63-65
• 4.3 动力电池衰退模式分类及性能评估65-70
• 4.3.1 衰退模式分类及性能评估65-67
• 4.3.2 衰退模式预测及剩余使用寿命预测67-70
• 4.4 性能评估结果分析及评价70-73
• 4.5 本章小结73-74
• 结论74-75
• 参考文献75-80
• 致谢80

【参考文献】

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1 高凤;;互信息的最大信息系数法在股市关联度上的应用[J];新西部(理论版);2014年19期

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本文编号：845916