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基于动态k值K-means++聚类的电动汽车动力电池电压不一致故障识别方法

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中国科学：技术科学 2023年第1期53卷 28-40页

作者：曾建邦张月娅张壮单丰武沈祖英刘星载运工具与装备教育部重点实验室(华东交通大学) 南昌330013 同济大学汽车学院上海200092 江西江铃集团新能源汽车有限公司南昌330013

动力电池不一致性是引发其耐久性、可靠性和安全性等问题的重要因素之一.为此,本文基于车企监控平台汇集的车端传感器采集的动力电池内各单体电压历史数据,在K-means聚类算法的基础上,通过优化聚类簇数和初始中心(簇心)选择,从而提出了... 详细信息

动力电池不一致性是引发其耐久性、可靠性和安全性等问题的重要因素之一.为此,本文基于车企监控平台汇集的车端传感器采集的动力电池内各单体电压历史数据,在K-means聚类算法的基础上,通过优化聚类簇数和初始中心(簇心)选择,从而提出了一种基于动态k值的K-means++聚类的动力电池电压不一致故障识别方法.首先,基于该方法对未出现任何异常告警的105辆(同款车型)行驶至10000 km车的历史运行数据进行分析,并结合箱型图法确定无告警车辆的离群因子(outlier factor,OF)阈值为0.02;其次,基于轮廓系数法提取每个数据片段的最佳聚类簇数以实现迭代过程中簇的动态划分,使聚类效果更佳;然后,以一定概率选取欧式距离最远点作为初始中心使簇轮廓更为清晰且有利于快速识别潜在异常单体;最后,分别基于该方法和固定k值的K-means聚类法对车企监控平台唯一一辆“电池单体一致性差”告警的车辆(与前述105辆同款)进行分析,发现相比车企监控平台告警时间,K-means聚类法最快提前2天,而本文所提出的方法最快可提前6天识别出异常单体,验证了本文所提出的方法能够较早识别动力电池电压不一致故障.本文所取得研究成果对减少或避免纯电动汽车起火和爆炸事故具有重要的意义,有利于推动纯电动汽车产业的发展,达成汽车产业“碳达峰、碳中和”的战略目标.

关键词：动力电池 K-means++ 电压不一致故障识别箱型图

基于OPTICS聚类和电压异常指数的动力电池单体不一致性故障程度分析方法

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中国科学：技术科学 2024年第8期54卷 1611-1624页

作者：单丰武汪超仁曾建邦饶胤坤刘星李嘉成同济大学汽车学院上海200092 载运工具与装备教育部重点实验室(华东交通大学) 南昌330013 江西江铃集团新能源汽车有限公司南昌330013

动力电池单体不一致性故障是电动汽车的动力电池系统重要故障之一,严重影响动力电池性能和电动汽车的安全运行.为此,本文依托车企监控平台数据,提出了一种基于OPTICS聚类和电压异常指数的动力电池单体不一致性故障程度分析方法.首先,计... 详细信息

动力电池单体不一致性故障是电动汽车的动力电池系统重要故障之一,严重影响动力电池性能和电动汽车的安全运行.为此,本文依托车企监控平台数据,提出了一种基于OPTICS聚类和电压异常指数的动力电池单体不一致性故障程度分析方法.首先,计算电压的离散弗雷歇距离和电压偏差值作为故障诊断的特征参数;其次,使用OPTICS算法对故障特征进行聚类分析,并基于统计确定的故障阈值,实现潜在异常单体的识别.最后,计算异常单体的电压异常指数,从而定量评估电池的故障程度.研究结果表明:相比基于动态K值的K-means++模型和DBSCAN模型,该方法能够准确识别“电池单体一致性差”报警车辆的所有潜在异常单体,结果更可靠;另外,相比车企监控平台报警时间,该方法最快提前近7 d发现故障;该方法还可定量分析动力电池的故障程度,且故障程度与电压异常指数成正比.本文研究成果具有较高的工程应用价值.

关键词：动力电池单体不一致性故障程度分析 OPTICS 电压异常指数

基于驾驶行为量化因子的电动汽车剩余续驶里程预测

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中国科学：技术科学 2024年第5期54卷 955-967页

作者：李骏孙亚诚李继秋单丰武刘俊宇曾建邦华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013 同济大学汽车学院上海201804 江西江铃集团新能源汽车有限公司南昌330013

针对基于聚类算法提取驾驶行为难以考虑聚类类别中每个样本点对能耗的影响,建立了一种基于驾驶行为量化因子的电动汽车剩余续驶里程预测模型.首先,从车速和加速度等影响能耗方面选取了七个驾驶行为评价指标,使用随机森林算法对指标进行... 详细信息

针对基于聚类算法提取驾驶行为难以考虑聚类类别中每个样本点对能耗的影响,建立了一种基于驾驶行为量化因子的电动汽车剩余续驶里程预测模型.首先,从车速和加速度等影响能耗方面选取了七个驾驶行为评价指标,使用随机森林算法对指标进行赋权,将指标归一化后的加权和作为驾驶行为量化因子;其次,将电池荷电状态、驾驶行为量化因子、环境温度、电器用电负荷率和工况信息作为模型输入,建立电动汽车剩余续驶里程预测模型.结果表明:考虑驾驶行为量化因子的预测模型相比未考虑时预测的均方根误差和平均绝对误差更小;与支持向量回归、前馈神经网络和循环神经网络算法相比,长短期记忆网络(LSTM)的预测效果最好.最后,通过实车运行数据,验证了该模型可提高剩余续驶里程预测的准确度.可见,本文所取得的研究成果对改善驾驶员驾驶体验具有重要意义.

关键词：电动汽车剩余续驶里程驾驶行为量化因子 LSTM

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纯电动汽车不同载荷下的风阻系数分析概述

时代汽车 2018年第9期 67-68页

作者：单丰武江西江铃集团新能源汽车有限公司江西省南昌市330008

本文针对江铃新能源体系车型,在设计前期采用CFD仿真分析,对比整车在不同的载荷下的风阻系数,即整车空载、半载、满载下,整车风阻系数的差异,为整车续航里程的评估提供更加可靠的设计依据。

关键词：纯电动汽车风阻系数 CFD仿真分析续航里程

基于电化学-热耦合模型研究隔膜孔隙结构对锂离子电池性能的影响机制

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物理学报 2019年第1期68卷 293-308页

作者：曾建邦郭雪莹刘立超沈祖英单丰武罗玉峰华东交通大学材料科学与工程学院江西省轨道交通关键材料工程技术研究中心南昌330013 江西江铃集团新能源汽车有限公司南昌330013 中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 重庆大学动力工程学院低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

隔膜孔隙结构对锂离子电池性能具有重要的影响,本文提出了可准确描述充放电过程中锂离子电池内部复杂物理化学现象的电化学-热耦合模型,发现该模型较文献中模型的计算结果更接近实验测试数据.利用该模型探讨了隔膜孔隙率与扭曲率分别对... 详细信息

隔膜孔隙结构对锂离子电池性能具有重要的影响,本文提出了可准确描述充放电过程中锂离子电池内部复杂物理化学现象的电化学-热耦合模型,发现该模型较文献中模型的计算结果更接近实验测试数据.利用该模型探讨了隔膜孔隙率与扭曲率分别对锂离子电池性能的影响规律,发现减小孔隙率或增大扭曲率,电池输出电压、最大放电容量和平均输出功率均不断降低,电池表面温度和温升速度均不断升高;当孔隙率减小或扭曲率增大到一定程度时,放电初期电池输出电压均会出现先下降后回升的现象,且孔隙率越小或扭曲率越大,其下降的幅度越大、速度越快,回升所需时间也越长;要确保其不低于截止电压,隔膜扭曲率必须小于临界扭曲率(其下降至最低点刚好等于截止电压时的隔膜扭曲率).综合分析了放电过程中电池内部各电化学参量和产热量的动态分布规律,发现隔膜孔隙率和扭曲率主要影响放电末期电极膜片内部电化学反应以及其他放电时刻电解液中有效Li^+扩散(传导)系数.

关键词：隔膜孔隙率扭曲率锂离子电池

基于CFD的汽车液力变矩器泵体内部流场研究

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机械设计与制造工程 2017年第10期46卷 93-96页

作者：单丰武江西江铃集团新能源汽车有限公司江西南昌330008

以汽车液力变矩器为研究对象,基于CFD流体仿真方法对其内部流场进行数值分析。建立了液力变矩器的有限元模型,对液力变矩器进行不同工况及不同表面压力和速度的仿真分析。仿真结果表明,液力变矩器的最大压力与速比、液体流动速度与速比... 详细信息

以汽车液力变矩器为研究对象,基于CFD流体仿真方法对其内部流场进行数值分析。建立了液力变矩器的有限元模型,对液力变矩器进行不同工况及不同表面压力和速度的仿真分析。仿真结果表明,液力变矩器的最大压力与速比、液体流动速度与速比之间呈明显的负相关;在中间面上,不同速比下的液体流动都没有明显的流动方向,并且在吸力较大的一侧出现了二次流动,二次流动的范围与速比之间呈现一定程度的正相关;在出口面上,不同速比下液力变矩器的出口部位均出现了二次流情况,在靠近内环处均出现逆流,逆流的出现使流动损耗加大。

关键词：变矩器内部流场速比逆流二次流动计算流体动力学

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面向车联网的稀疏轨迹数据路径预测

计算机测量与控制 2018年第5期26卷 245-248页

作者：单丰武江西江铃集团新能源汽车有限公司南昌330008

在稀疏交通环境下,车联网数据转发的机会会减少,这就造成了车辆长时间携带数据而无法转发,以至于出现较大的数据传输延迟;在目前的经济大环境下,这方面的研究有助于车联网的发展与应用;对于这一问题,笔者对车辆往稀疏轨迹数据预测进行分... 详细信息

在稀疏交通环境下,车联网数据转发的机会会减少,这就造成了车辆长时间携带数据而无法转发,以至于出现较大的数据传输延迟;在目前的经济大环境下,这方面的研究有助于车联网的发展与应用;对于这一问题,笔者对车辆往稀疏轨迹数据预测进行分析,并对双向交通路段延迟特征作了相关研究,并通过理论分析和仿真实验,探讨了DDBT协议在稀疏交通环境下的数据传输延迟性能;以期在今后的面向车联网的相关研究中,为研究者提供一定的借鉴和参考。

关键词：车联网稀疏轨迹数据路径