[发明专利]一种基于凝聚分层聚类算法的电池工况分析方法

说明书

本发明提出一种基于凝聚分层聚类算法的电池工况分析方法，属于电池技术领域。该方法首先选择电池工况聚类分析因子X，获取待分析电池的X的测量数据作为该电池的待分析工况；然后提取待分析工况中聚类分析因子X的基本曲线单元，将基本曲线单元转化为待聚类元素；利用凝聚分层聚类算法，对待聚类元素进行聚类，得到电池在每种聚类对应工况下的运行曲线。利用本发明方法，可以无需选择特征参数，直接对电池实际运行过程中的工况曲线进行聚类分析，聚类分析结果可为估计电池实际运行的衰减速率，改进电池系统构型和控制策略，保障电池安全、长寿运行提供指导。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种基于凝聚分层聚类算法的电池工况分析方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点，成为了纯电动汽车、插电式电动汽车以及混合动力汽车的主要驱动电源，也应用于储能系统等多种场景。对各种应用场景下电池实际运行工况进行分析，可为实验室条件下构造标准工况，近似模拟实际运行工况，开展电池实验、评价电池性能提供基础；同时，电池实际运行工况的分析也可为实验室开展电池老化加速实验，进而估计电池实际运行过程中的衰减速率提供支持；对改进电池系统的构型和控制策略，以保障电池安全、长寿运行具有十分重要的技术意义。

目前已有的针对电池工况的分析手段，主要方法是提取电池运行工况特征参数，包括最大值、最小值、平均值、标准差、时长等，再通过主成分分析和聚类算法对特征参数进行分析。但该方法的有效性十分依赖于特征参数的选择，并且仅通过电池运行工况的特征参数并不能直接直观反映电池运行工况曲线的形状；因而需要一种无需采用特征参数的，直接对电池运行工况曲线进行聚类分析的方法。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足之处，提出一种基于凝聚分层聚类算法的电池工况分析方法。利用本发明方法，可以无需选择特征参数，直接对电池实际运行过程中的工况曲线进行聚类分析，聚类分析结果可为估计电池实际运行的衰减速率，改进电池系统构型和控制策略，保障电池安全、长寿运行提供指导。

本发明提出一种基于凝聚分层聚类算法的电池工况分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)选择电池工况聚类分析因子X，获取待分析电池的X的测量数据作为该电池的待分析工况；所述测量数据构成待分析电池的X关于时间t的曲线；

2)提取待分析工况中聚类分析因子X的基本曲线单元；

3)将步骤2)提取的基本曲线单元转化为待聚类元素；

4)利用凝聚分层聚类算法，对待聚类元素进行聚类，得到电池在每种聚类对应工况下的运行曲线。

本发明的特点及有益效果在于：

利用本发明的方法，可以直接对电池实际运行过程中的工况曲线进行聚类分析，进而可为实验室条件下构造标准工况，近似模拟实际运行工况，开展电池实验、评价电池性能提供基础；也可为实验室开展电池老化加速实验，进而估计电池实际运行过程中的衰减提供支持；对于改进电池系统的构型和控制策略，以保障电池安全、长寿运行具有十分重要的技术意义。本发明可应用在电动汽车、储能等领域。

附图说明

图1为本发明方法的整体流程图。

图2为本发明实施例中实验车辆电池组电流某时间段的测量数据示意图。

图3为本发明实施例中插值补充零点及提取基本曲线单元示意图。

图4为本发明实施例中将基本曲线单元转化为待聚类元素示意图。

图5为本发明实施例中定义的元素距离示意图。

图6为本发明实施例中电池工况凝聚分层聚类结果示意图。

具体实施例