【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展,鋰電池以其放電電壓穩(wěn)定性高、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)、體積小質(zhì)量輕、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。但是鋰電池存在健康問(wèn)題,其性能會(huì)隨著使用不斷退化,有時(shí)候還可能發(fā)生意外的故障導(dǎo)致鋰電池失效而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此,根據(jù)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)鋰電池健康進(jìn)行預(yù)測(cè),對(duì)于鋰電池的運(yùn)行和維護(hù)具有重要的意義。本文采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法,將高斯過(guò)程回歸應(yīng)用到鋰電池健康預(yù)測(cè)領(lǐng)域,對(duì)鋰電池的健康狀態(tài)和剩余使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)研究。本文的主要工作有:(1)針對(duì)當(dāng)前高斯過(guò)程回歸在選擇核函數(shù)時(shí),沒(méi)有統(tǒng)一的理論支撐的問(wèn)題,系統(tǒng)分析了單一核函數(shù)和核函數(shù)的超參數(shù)對(duì)預(yù)測(cè)分布的影響,在此基礎(chǔ)上引出組合核函數(shù),使用基于組合核函數(shù)的高斯過(guò)程回歸模型對(duì)鋰電池的健康狀態(tài)和剩余使用壽命進(jìn)行離線預(yù)測(cè),與使用單一核函數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)的結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn),基于組合核函數(shù)的高斯過(guò)程回歸在保證局部學(xué)習(xí)能力的同時(shí)提高了泛化能力,有效地提高了預(yù)測(cè)精度。(2)為解決高斯過(guò)程回歸在面對(duì)大數(shù)據(jù)集時(shí),時(shí)間復(fù)雜度過(guò)大導(dǎo)致回歸預(yù)測(cè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,采用標(biāo)準(zhǔn)高斯過(guò)程回歸、稀疏偽輸入法、迭代高斯過(guò)程回歸方法進(jìn)行建模,并就時(shí)間復(fù)雜度和預(yù)測(cè)精度進(jìn)行比較。結(jié)果表明,迭代高斯過(guò)程回歸方法,相對(duì)于稀疏偽輸入法具有更高的精度,相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)高斯過(guò)程回歸能在保證精度的前提下,有效地減少回歸預(yù)測(cè)時(shí)間。(3)針對(duì)高斯過(guò)程回歸無(wú)法根據(jù)新樣本實(shí)時(shí)更新預(yù)測(cè)模型的問(wèn)題,使用迭代高斯過(guò)程回歸方法進(jìn)行鋰電池健康狀態(tài)的預(yù)測(cè),并與標(biāo)準(zhǔn)高斯過(guò)程回歸方法進(jìn)行比較,在保證精度的前提下,迭代高斯過(guò)程回歸方法可以根據(jù)新獲取的樣本動(dòng)態(tài)的更新預(yù)測(cè)模型,不需要重復(fù)進(jìn)行歷史樣本訓(xùn)練,相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)高斯過(guò)程回歸具有更快地更新速度。
【圖文】：

有鋰離子的化合物作為材料，，電解液一般使用含鋰鹽的有機(jī)溶劑，由于鋰離子電逡逑池兩極不存在金屬形態(tài)的鋰，因此有較高的安全性。逡逑鋰電池的工作原理如圖２－１所示。鋰離子在正負(fù)極碳材料的遷入遷出移動(dòng)形成逡逑了鋰離子的濃度差，鋰離子的移動(dòng)實(shí)際上就是鋰電池的充放電過(guò)程。充電過(guò)程中，逡逑金屬鋰氧化物在鋰電池正極上由于電勢(shì)差產(chǎn)生鋰離子Ｌｉ＋，Ｌｉ＋受兩極電壓差的作逡逑用，通過(guò)電解液移動(dòng)到鋰電池的負(fù)極。負(fù)極的石墨呈層狀結(jié)構(gòu)，有很多可以吸附逡逑Ｌｉ＋的小孔，隨著移動(dòng)到負(fù)極并進(jìn)入石墨層小孔中的Ｌｉ＋不斷增多，鋰電池的充電逡逑容量也不斷升高。放電過(guò)程中，負(fù)極的石墨層電離出Ｌｉ＋，并在電位差的作用下回逡逑到正極，因此移動(dòng)到正極的Ｌｉ＋越多，鋰電池所釋放的能量就越多。逡逑正極邐丨一魅■—〉邐負(fù)極逡逑■ｆｉ逡逑堘？邐筑（＾）邐石墨■■■■ｈ逡逑圖２－１鋰電池工作原理逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋Ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ邋ｂａｔｔｅｒｙ逡逑２．１．２鋰電池退化原理分析逡逑鋰電池雖然是一種高效的循環(huán)充放電電池，但是它的循環(huán)壽命仍是有限的，逡逑從鋰電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)可知

邐２０邐４０邐６０邐８０邐１００邐１２０邐１４０邐１６０邐１８０逡逑電池循環(huán)周期逡逑圖２－２鋰電池Ｂ５的容量退化曲線逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｃａｐａｃｉｔｙ邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｂａｔｔｅｒｙ邋Ｂ５逡逑２．１邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐！邐Ｉ邐：邐Ｉ逡逑（１，２．０３５）逡逑２＼＼ｋ邐＇逡逑ｒ：：邋＼邐：：逡逑邐
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 劉開(kāi)云;劉保國(guó);徐沖;;基于遺傳 組合核函數(shù)高斯過(guò)程回歸算法的邊坡非線性變形時(shí)序分析智能模型[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2009年10期

2 孔銳,施澤生,郭立,張國(guó)宣;利用組合核函數(shù)提高核主分量分析的性能[J];中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào);2004年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 徐沖;分岔隧道設(shè)計(jì)施工優(yōu)化與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[D];北京交通大學(xué);2011年

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1 祁麗潔;基于高斯過(guò)程回歸模型的貝葉斯濾波故障診斷方法研究[D];北京交通大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2594737