一种锂离子电池寿命早期预测方法

技术特征：
1.一种锂离子电池寿命早期预测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)模型训练数据的获取：对n颗锂离子电池单体进行编号1,2,3,
…
,n，采用恒流恒压方式进行充电，恒流方式进行放电，进行充放电循环直至电池有效容量衰减至标称容量80％；记录第n颗电池每一次充放电循环放电过程中等电压间隔采集的容量q
n,i
和电压v
n,i
的数据集，其中i为充放电循环次数，每个电压值对应一个容量值；q
n,10
为第n颗电池第10次放电过程中的容量数据，q
n,80
为第n颗电池第80次放电过程中的容量数据，以相同电压下容量数据差值q
n,10-80
＝q
n,10-q
n,80
为因变量，放电电压v范围2.2v～3.6v为自变量，绘制函数图像，并通过多项式拟合获得函数公式q
n,10-80
＝f
n
(v)；(2)计算数值曲线的标准差mse(f
n
(v))作为输入一维向量x，并将电池单体寿命终止时的充放循环次数作为输出向量y；(3)寿命早期预测模型训练：采用基于座头鲸算法优化的支持向量机作为预测算法训练预测模型，训练时采用输入向量x作为模型的输入，采用输出向量y作为模型的输出，对模型进行训练得到预测模型；(4)电池寿命早期预测：在30℃环境温度下，对要预测的电池单体采用拟应用场景下的充电电流值进行恒流恒压充电，充满后，采用拟应用场景下的放电电流值进行放电，提取放电过程中的mse(f
n
(v))，作为输入值输入至步骤(3)所述的预测模型中，即可预测电池循环寿命。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，n为200～500。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，恒流充电阶段电流a设置为a＝4c-n/100c，放电采用3c恒流方式放电。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，i为50～100。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，mse(f
n
)的计算公式如下：其中，f
n
(v)为第n颗电池的容量数据差值拟合曲线函数，为f
n
(v)的平均值，k为电压区间取值个数。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，k为100～800。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，电池有效容量衰减至标称容量80％时，寿命终止。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述采用基于座头鲸算法优化的支持向量机作为预测算法训练预测模型的训练方法包括以下步骤：步骤
①
：读取数据：读取向量x，向量y；步骤
②
：初始化支持向量机svm：调用matlab7.10.0函数库中的svmtrain函数进行支持向量机模型训练；步骤
③
：初始化损失函数ε：损失函数ε决定了回归误差期望，其取值大小将会影响相应模型的支持向量数量以及泛化能力，ε取值越大，相应模型支持向量减小，预测精度越低，反之亦然；步骤
④
：初始化惩罚因子参数c、核函数参数σ：
核函数参数σ通过座头鲸优化算法在1～300中获取：a＝2a
·
rand1-as＝2
·
rand2d＝|s
·
σ
q,t-σ
i,t
|d
′
＝|σ
q,t-σ
i,t
|式中:a和s为计算系数，d为当前鲸鱼个体与当前最优解之间的距离，d
′
为第i只鲸鱼到猎物之间的距离；σ
q,t
为当前最优参数；σ
i,t
为随机参数，取值范围内1～300；σ
i,t 1
为优化后的参数；rand和rand2为[0，1]之间的随机数；a＝2-2t/t为收敛因子,随着迭代的进行从2线性下降到0，t为当前迭代次数，t为最大迭代次数；p为随机取值的数，其值为0或1；l是一个介于-1和1之间的随机数；b为常数，取值5；惩罚因子参数c主要用于平衡逼近误差以及模型复杂度，c的值越大，相应模型拟合误差则越小，对数据的拟合程度越高，但模型复杂程度亦越大，c为1～1000；参数σ通过座头鲸优化算法在1～1000中获取：a＝2a
·
rand1-as＝2
·
rand2d＝|s
·
c
q,t-c
i,t
|d
′
＝|c
q,t-c
i,t
|式中:c
q,t
为当前最优参数；c
i,t
为随机参数，取值范围内1～1000；c
i,t 1
为优化后的参数；rand和rand2为[0，1]之间的随机数；a＝2-2t/t为收敛因子,随着迭代的进行从2线性下降到0，t为当前迭代次数，t为最大迭代次数；p为随机取值的数，其值为0或1；l是一个介于-1和1之间的随机数；b为常数，取值5；步骤
⑤
：优化的woa-svm预测模型：将计算的预测寿命与实测的寿命值进行对比，不断修正核函数参数σ、惩罚因子参数c以优化支持向量机，进而得到预测模型。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述训练方法步骤
③
中，ε为0.0001～0.01。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述训练方法步骤
④
中，核函数包括多项式核函数、径向基函数(rbf)核函数和sigmoid核函数。

技术总结
本发明公开了一种锂离子电池寿命早期预测方法。该方法包括以下步骤：(1)模型训练数据的获取：获取容量和电压值；(2)计算该数值曲线f的标准差MSE(f


技术研发人员：熊巍 李玉梅 徐刚 李红丽 徐攀 袁静 王思琪
受保护的技术使用者：湖北工程学院
技术研发日：2022.08.29
技术公布日：2022/11/18