基于维纳过程的锂离子电池单体使用寿命预测方法及介质与流程

技术特征：
1.一种基于维纳过程的锂离子电池单体使用寿命预测方法，其特征在于，包括建立基于维纳过程的分析模型，用来预测电池组的循环使用次数；具体为通过计算机设备实现以下步骤：s1:建立基于随机过程的迭代方程，该迭代方程随着时间的变化而迭代向前演化，算式描述为其中，式中，x(t)为电池在t采样时刻的性能退化量，β表示漂移参数，w(t)为一个用于表征退化过程随机性的标准布朗运动过程，σ表示扩散参数；s2：设定失效阈值，将其作为电池的寿命，即t＝inf{t:x(t)≥l|x(0)<l}
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(2)；其中l为给定的电池失效阈值，令初始退化量x(0)＝0并且l>0；s3：在充分考虑β的随机性基础上，设定寿命t的概率密度函数为下式子：s4:设定寿命t的可靠度函数为下式子：s5：设定寿命t的期望为下式子：s6:定义剩余寿命的当前时刻向后的表达式，即对于当前时刻，剩余寿命定义为：st＝inf{st:x(t st)≥l|xt＜l}，式中st为电池在当前时刻t时对应的剩余使用寿命；在寿命概率密度函数ft(t)已知的情况下，剩余寿命的概率密度函数、可靠度函数和期望分别为：望分别为：望分别为：于是推导出寿命分布就是剩余寿命分布的特殊情况，当t＝0时，时剩余寿命分布与寿命分布完全相同；s7：对于s6步骤中提出的总体分布，进行参数估计；s8：利用贝叶斯推理，在给定置信度前提下计算β的后验分布；s9：通过自适应的调整参数(μ,σ2)，通过迭代更新使得在降低不确定性的同时更接近新的漂移参数。2.根据权利要求1所述的基于维纳过程的锂离子电池单体使用寿命预测方法，其特征
在于：所述s7对于s6步骤中提出的总体分布，进行参数估计，具体包括：假设电池在一些离散的时间点tj获得容量退化数据，即x
j
＝x(t
j
)，j＝0，1，
…
，m，其对应的退化数据集为x＝(x0，x1，
…
，x
m
)＇，δx
j
＝x
j
－x
j－1
对应于从时刻t
j
－1到时刻t
j
的退化增量；根据测量获得的退化数据x来估计模型中的未知参数(μ
β
，σ
2β
，σ2)，具体采用em算法来估计模型参数，具体用一个向量形式来表示模型的参数θ＝(μ
β
，σ
2β
，σ2)。3.根据权利要求2所述的基于维纳过程的锂离子电池单体使用寿命预测方法，其特征在于：所述s8利用贝叶斯推理，在给定置信度前提下计算β的后验分布，具体包括：当x和β均视为可通过观测获得时，便构成了所谓的完全数据，此时，对应的完全对数似然函数为:假设θ(k)＝[μ
β
(k)，σ
2β
(k)，σ2(k)]表示在第i步基于退化数据x对模型未知参数的估计值，当漂移参数β服从均值为μ
β
方差为的正态分布时，在已知x和θ(k)的条件下，β的后验估计仍然服从正态分布，令其均值为μ(k)且方差为σ2(k)；在bayesian理论框架下，β的后验分布通过bayesian公式进行更新，如下算式所示:在已知x和θ(k)的条件下，根据β服从正态分布的性质，得到:在已知x和θ(k)的条件下，根据β服从正态分布的性质，得到:在已知x和θ(k)的条件下，根据β服从正态分布的性质，得到:
4.根据权利要求3所述的基于维纳过程的锂离子电池单体使用寿命预测方法，其特征在于：所述s9：通过自适应的调整参数(μ,σ2)，通过迭代更新使得在降低不确定性的同时更接近新的漂移参数，具体包括：利用em算法来迭代地找到模型未知参数θ的最大似然估计来迭代地找到模型未知参数θ的最大似然估计具体为已知退化数据x和当前的参数估计值的情况下，em算法首先求得关于隐变量β的完全对数似然函数的期望，然后在m
‑
step对e
‑
step获得的期望进行最大化，即e
‑
step计算关于的l(θ|x，θ
(k)
)的期望q(θ|x，θ
(k)
)，可得到阈值迭代的终值。5.根据权利要求4所述的基于维纳过程的锂离子电池单体使用寿命预测方法，其特征在于：所述em算法的具体步骤如下：已知退化数据x和当前的参数估计值的情况下，em算法首先求得关于隐变量β的完全对数似然函数的期望，然后在m－step对e－step获得的期望进行最大化；即e－step计算关于β的l(θ|x，θ(k))的期望q(θ|x，θ
(k)
)，可得:然后，在m－step令q(θ|x，θ
(k)
)θ＝0，则可求得最新的参数估计值θ
(k 1)
，其中:，其中:，其中:在上述m－step的计算过程中，能够求得模型参数值迭代终止准则有很多种，针对这个问题，取两次更新获得的参数θ
(k)
和θ
(k 1)
之间的差小于一个预先指定的阈值时迭代终止。6.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明的一种基于维纳过程的锂离子电池单体使用寿命预测方法及介质，包括通过计算机设备实现建立基于维纳过程的分析模型，用来预测电池组的循环使用次数；本发明所采用的维纳过程随机变量模型进行预测时，能够充分考虑到电池由于环境因素和功能差异等导致的误差，较为符合实际情况，实验结果表明，所提出的退化过程建模方法比较符合现实中的统计结果，具有一定的实践应用的价值。一定的实践应用的价值。一定的实践应用的价值。


技术研发人员：单毅 胡攀攀
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：2021.07.28
技术公布日：2021/11/4