基于SCN的鋰電池剩余壽命預(yù)測*

廖子豪，于麗婭，李少波，周 鵬,2，張安思，李傳江

(1.貴州大學(xué) a.現(xiàn)代制造技術(shù)教育部重點實驗室；b.機械工程學(xué)院，貴陽 550025；2.清華大學(xué)機械工程學(xué)院，北京 100062)

0 引言

鋰離子電池依靠內(nèi)部鋰離子的流動產(chǎn)生電流，具有功率密度大、工作溫度范圍寬、使用壽命長等優(yōu)點。雖然歷經(jīng)了多年的改良和優(yōu)化，鋰離子電池的長期使用仍然會造成其性能衰退，從而影響其使用壽命和使用安全性，甚至進(jìn)而造成嚴(yán)重的財產(chǎn)、人員等的損失[1-2]，所以非常有必要對鋰離子電池的剩余使用壽命(remaining useful life，RUL)進(jìn)行預(yù)測，從而實現(xiàn)健康管理，以規(guī)避多種損傷電池壽命的操作并安全有效地對鋰離子電池進(jìn)行合理管理及使用[3]。

鋰離子電池內(nèi)部系統(tǒng)是一個隨時間變化的動態(tài)系統(tǒng)，HU等[4]分析了電池壽命衰減的外部影響因素以及內(nèi)部物理、化學(xué)因素，并從基于模型、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動、基于融合的三類算法對電池RUL發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。基于模型的電池RUL預(yù)測方法是利用專業(yè)相關(guān)的知識和經(jīng)驗建立電池壽命退化數(shù)學(xué)模型，例如電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的物理模型或是電化學(xué)方程，從電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)出發(fā)，深入探討其中的數(shù)學(xué)機理和退化規(guī)律，具有性能穩(wěn)定、預(yù)測精度高等優(yōu)點，但缺點是其需要知道準(zhǔn)確的電化學(xué)、電池物理作用方程，且不適合于離線檢測[5-7]?；跀?shù)據(jù)的電池RUL預(yù)測方法通過采集電池壽命退化的相關(guān)失效數(shù)據(jù)，利用算法挖掘數(shù)據(jù)隱含信息和數(shù)據(jù)之間的潛在聯(lián)系，在統(tǒng)計分析等技術(shù)的支持下建立電池壽命退化的逼近模型，再將模型外推從而實現(xiàn)電池RUL的預(yù)測?！?br>