基于灰色-AR模型的电动汽车锂离子电池寿命预测研究

摘要

作为电动汽车动力源的锂离子电池，其性能直接影响到电动汽车的性能。对锂离子电池的寿命进行预测是保障电池系统可靠性的必要基础，对动力电池的延寿保护具有重要意义。本文针对锂离子电池性能退化数据样本个数少、退化轨迹存在非线性与随机性的特点，提出一种灰色-AR（Auto Regression,AR）模型对锂离子电池的寿命进行预测，主要研究内容包括：
　　（1）介绍了锂离子电池的结构和工作原理，深入分析了锂离子电池性能衰减的机理，并给出影响锂离子电池性能退化的因素。由于电池性能退化所带来的最直接变化就是容量的衰减，因此将容量衰减作为表征电池寿命衰减的特征量。
　　（2）研究了灰色系统理论和时间序列分析理论，将二者作为电动汽车锂离子电池寿命预测的方法，分别建立灰色 GM(1,1)模型和AR模型。利用两个模型分别对NASA PCOE的锂离子电池循环寿命退化数据进行预测，并与实际电池退化数据进行比较分析，验证模型的有效性。
　　（3）针对锂离子电池容量退化轨迹的特点，采用灰色-AR模型进行电池寿命预测。首先采用灰色GM(1,1)模型和AR模型分别对电池容量退化数据中趋势项和随机项进行预测，然后将二者组合构成灰色-AR预测模型。之后将灰色-AR预测模型的预测结果和单一模型进行对比，并引入平均绝对误差和均方根误差对本文方法的预测结果进行评估。结果表明，灰色-AR预测模型的预测效果相对于两个单一模型，预测精度提升明显。为进一步证明该方法预测结果的优势，将灰色-AR模型的预测结果与标准PF算法作了比较，结果表明灰色-AR模型相比较标准PF算法预测精度更高。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容与结构

第2章 锂离子电池衰减机理分析

2.1 锂离子电池概述

2.2 锂离子电池衰减机理

2.3 锂离子电池寿命的主要影响因素

2.4 本章小结

第3章 灰色系统理论在锂离子电池寿命预测中的应用

3.1 灰色系统理论概述

3.2 灰色模型建立

3.3 GM(1,1)模型在锂离子电池寿命预测中的应用

3.4 本章小结

第4章 时间序列分析在锂离子电池寿命预测中的应用

4.1 时间序列分析概述

4.2 平稳时间序列模型

4.3 平稳时间序列模型的建立

4.4 基于AR模型的锂离子电池寿命预测方法

4.5 本章小结

第5章 基于灰色-AR的锂离子电池寿命预测模型

5.1 灰色-AR模型

5.2 灰色-AR模型建立

5.3 实验仿真及分析

5.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果