[发明专利]一种基于Box-Cox变化的储能电池剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种基于Box‑Cox变化的储能电池剩余寿命预测方法，该方法包括以下步骤：S1、首先在电池历史容量数据库中提取电池的历史容量数据；S2、对步骤S1中提取的电池历史容量数据进行线性化处理；S3、通过极大似然估计法对步骤S2中的参数λ进行求解；S4、通过最小二乘法求解电池容量衰减轨迹拟合方程的参数；S5、判断当前的电池容量是否在帚颈之前。本发明通过加入电池的扫帚效应，使用多次Box‑cox变化结合最大似然估计法和最小二乘法拟合预测电池衰减效果，不仅改善了电池剩余寿命的预测精度和收敛能力，且免于做大量的电池离线老化实验，提高了实际的应用性和方便性。

技术领域

本发明涉及储能电池剩余寿命预测方法技术领域，具体为一种基于Box-Cox变化的储能电池剩余寿命预测方法。

背景技术

电池的剩余寿命是指在一定的充放电情况下，电池的最大可用容量衰减退化到某一规定的失效阈值所需要经历的循环寿命的循环周期数量。电池剩余寿命的预测是一个基于电池历史数据运用到一定的数学手段对其残余寿命进行预测计算的过程。目前，电池剩余寿命预测的方法主要分为：1、经验预测法(包括单指数模型，双指数模型，线性模型，多项式模型，Verhulst模型等)；2、滤波预测法(包括：卡尔曼滤波，扩展卡尔曼滤波，无迹卡尔曼滤波，粒子滤波，无迹例子滤波等)。其中经验预测法，虽然具有良好的在线运算能力，但是预测性太差，难以满足电池的实际使用需求；而滤波预测法，虽然可以改善经验预测法的精度和收敛性，但是又增加了算法对模型的依赖性，以及复杂的数据计算。

但在目前现有的技术手段中，对于上述两种方法的缺点尚未有一种有效的技术方法，可以有效地改善电池剩余寿命的预测精度和收敛能力，因此本发明提供一种基于Box-Cox变化的储能电池剩余寿命预测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Box-Cox变化的储能电池剩余寿命预测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于Box-Cox变化的储能电池剩余寿命预测方法，该方法包括以下步骤：

S1、首先在电池历史容量数据库中提取电池的历史容量数据；

S2、对步骤S1中提取的电池历史容量数据进行线性化处理；

S3、通过极大似然估计法对步骤S2中的参数λ进行求解；

S4、通过最小二乘法求解电池容量衰减轨迹拟合方程的参数；

S5、判断当前的电池容量是否在帚颈之前；

S6、如果是，则求解电池剩余寿命；如果不是，则重复步骤S1-S5。

进一步的，在步骤S2中，利用以下公式对电池的历史容量数据进行Box-Cox线性化处理：

其中：为经过Box-Cox变换后的历史容量观测值，λ为Box-Cox变换系数，Cmax为经过Box-Cox变换前的历史容量观测值。

进一步的，在步骤S3中，利用以下公式对参数λ进行求解：

其中：L(λ)为对数自然函数，n为电池历史容量观测值的样本数，C为电池历史容量观测向量，K为电池历史容量所对应的循环次数向量，T为K向量的转置，B为参数，B＝(k^Tk)^-1k^TC。

进一步的，通过步骤S1-S3的Box-Cox变换后，此时电池历史容量数据已经线性化了，则电池容量的衰减轨迹拟合方程为：

其中a为拟合后电池容量衰减轨迹拟合方程的斜率，b为拟合后电池容量衰减轨迹拟合方程的偏差。