一种基于灰色粒子滤波的锂离子电池剩余寿命预测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于灰色粒子滤波的锂离子电池剩余寿命预测方法，能够利用较少数据量进行老化建模，准确估计电池容量状态，提高电池寿命预测的准确度。包括步骤：首先提取预测所需的电池容量数据为样本数据输入到灰色预测模型，计算锂离子电池容量衰减的灰色发展系数a，并以此建立锂离子电池容量在老化过程中的状态转移方程和观测方程；然后利用粒子滤波算法跟踪并更新电池容量状态变化；最后在预测开始时，根据灰色发展系数，外推每个粒子容量随循环次数的变化值，根据每个粒子的权重预测电池剩余寿命并给出概率密度分布。

A prediction method for residual life of lithium ion batteries based on grey particle filter

The invention relates to a residual life prediction method of lithium-ion battery based on grey particle filter, which can make aging modeling with less data, accurately estimate battery capacity and improve the accuracy of battery life prediction. Comprises the following steps: firstly, extracting the battery capacity data for the prediction of the input to the grey prediction model for the sample data, the grey coefficient of the development capacity of lithium ion battery attenuation calculation of a, and to establish the capacity of lithium ion battery in the aging process of the state transition and observation equations; then using particle filtering algorithm for tracking and update the battery capacity status change in the beginning; finally based on the grey prediction, development coefficient, extrapolation of each particle capacity changes with the cycle number value, according to the weight of each particle in the prediction of remaining battery life and the probability density distribution.

【技术实现步骤摘要】
一种基于灰色粒子滤波的锂离子电池剩余寿命预测方法
：本专利技术属于锂离子电池
，更为具体地讲，是涉及一种锂离子电池的剩余寿命预测方法。
技术介绍
：在全球面临能源和环境危机情况下，锂离子电池作为主要储能设备已被广泛应用于汽车工业，航天航空，电网储能等。锂离子电池正常运行及状态监控是系统稳定的保障，而电池剩余寿命正确预测是实现电池健康管理的一个关键因素，可大大降低系统故障发生几率。锂离子电池剩余寿命也称为循环寿命，是指电池从额定容量退化到无法维持设备工作或者退化到低于额定容量的70％或80％，即到达电池失效阈值时所经历的充放电循环数。目前，在锂离子电池剩余寿命预测中，建立一个精度高、适应性强的电池寿命预测方法框架存在三个问题：(1)数据量少：表征电池寿命数据量(如锂离子电池的容量)随着电池老化而增加，因此在预测初期时较少。(2)老化建模复杂：由于锂离子电池退化过程是电池内部复杂电化学反应导致，锂离子电池模型通常呈现出时变、非线性特征，难以用准确数学模型表示，同时在退化过程易受到放电工况、环境温度等其它因素的影响。(3)预测的不确定性：在实际应用中，锂离子电池由于受到环境和负载工况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于灰色粒子滤波的锂离子电池剩余寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立锂离子电池循环寿命退化模型：步骤1‑1，提取预测所需的电池容量数据，进行预处理并剔除离群数据后作为样本数据S；步骤1‑2，将样本数据S作为灰色预测模型的输入数据序列，计算锂离子电池容量衰减的灰色发展系数a；步骤1‑3，建立锂离子电池容量在老化过程中的状态转移方程和观测方程:状态转移方程:xk＝xk‑1exp(‑a)+υk观测方程：yk＝xk+ωk其中，xk为第k次充放电循环周期所对应的电池估算容量值；yk为第k次充放电循环周期所对应的电池真实容量值；υk为系统噪声；ωk为观测噪声；步骤2，利用粒子滤波算法跟...

【技术特征摘要】
1.一种基于灰色粒子滤波的锂离子电池剩余寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立锂离子电池循环寿命退化模型：步骤1-1，提取预测所需的电池容量数据，进行预处理并剔除离群数据后作为样本数据S；步骤1-2，将样本数据S作为灰色预测模型的输入数据序列，计算锂离子电池容量衰减的灰色发展系数a；步骤1-3，建立锂离子电池容量在老化过程中的状态转移方程和观测方程:状态转移方程:xk＝xk-1exp(-a)+υk观测方程：yk＝xk+ωk其中，xk为第k次充放电循环周期所对应的电池估算容量值；yk为第k次充放电循环周期所对应的电池真实容量值；υk为系统噪声；ωk为观测噪声；步骤2，利用粒子滤波算法跟踪电池容量变化：步骤2-1，初始化粒子滤波算法，设定相关参数；步骤2-2，初始化粒子集，k＝0时，由初始概率分布随机产生粒子集；步骤2-3，选取重要分布函数，计算当前时刻粒子权重，更新并归一化当前时刻粒子权重。由归一化的当前时刻粒子权重得到有效粒子数，当有效粒子数小于粒子数目阀值时，执行重采样，得到重采样后的粒子集及权重。输出当前时刻电池容量更新值；步骤2-4，进入下一采样时刻，重复步骤2-2至步骤2-3。根据状态空间模型对容量状态进行迭代更新，同时粒子分布不断更新，使得粒子分布不断趋近电池老化真实状态；步骤3，在预测开始时，根据灰色发展系数a进行递推预测，直到每个粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琳，王峥峥，韦海燕，潘海鸿，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45