多健康指標(biāo)的鋰電池剩余使用壽命區(qū)間預(yù)測

趙 珍, 龐曉瓊, 董淵昌

(中北大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 山西 太原 030051)

0 引 言

近年來, 隨著儲能技術(shù)的發(fā)展, 鋰離子電池(Lithium-Ion Batteries, LIBs)已經(jīng)成為可再生能源存儲的主流方案之一。從便攜式設(shè)備到電動汽車再到航空航天系統(tǒng), 設(shè)備的正常運(yùn)行都離不開LIBs穩(wěn)定的能源供應(yīng)[1-3]。然而, 隨著使用周期的增加, LIBs性能會逐漸下降, 直到達(dá)到失效閾值。在此之后, 電池的性能將會大幅下降, 進(jìn)而可能威脅到電力系統(tǒng)能源供應(yīng)的穩(wěn)定性, 甚至導(dǎo)致災(zāi)難性的后果[4-7]。近年來, 由LIBs性能故障引起的電動汽車駕駛事故案例日趨增加, 這雖然和電動汽車普及率的提高有關(guān), 但同時也說明, LIBs的性能安全問題仍然是一個亟需關(guān)注的問題。因此, 構(gòu)建鋰離子電池退化狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[8-10]。

到目前為止, 已有不少文獻(xiàn)從不同角度提出了各種策略來實(shí)現(xiàn)LIBs健康狀態(tài)和剩余使用壽命(Remaining Useful Life, RUL)的預(yù)測。這些策略根據(jù)研究側(cè)重點(diǎn)的不同可以分為兩大類: 基于模型的方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法[11-14]?；谀Ｐ偷姆椒◤碾姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)入手來研究LIBs的退化特性, 然而由于LIBs的內(nèi)部機(jī)理比較復(fù)雜, 很難用物理模型定量描述其結(jié)構(gòu)。因此, 基于模型的方法很難直接準(zhǔn)確地進(jìn)行鋰離子電池RUL的預(yù)測?；谟^測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法直接從電池狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)中挖掘電池退化信息, 避開了對鋰離子電池復(fù)雜內(nèi)部機(jī)理和電化學(xué)反應(yīng)過程的研究, 成為了當(dāng)前電池壽命研究的熱點(diǎn)方向。

然而, 在目前關(guān)于LIBs的RUL預(yù)測研究工作中, 更多的是從數(shù)值水平上取得更高精度的預(yù)測結(jié)果, 即獲得一個精確的預(yù)測數(shù)值?！?br>