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基于1dCNN-LSTM量化单体异常性的动力电池故障诊断方法

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汽车工程 2024年第7期46卷 1177-1188页

作者：陈吉清冯雨佳兰凤崇王平华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 华南理工大学广东省汽车工程重点实验室广州510640

准确的动力电池单体性能评估对保障动力电池安全具有重要意义。目前基于数据驱动的电池故障诊断算法,大多对各单体电池进行相互比较,根据各单体电压等特征参数之间的差异,使用分类算法将离群单体认定为故障单体。然而当动力电池包内有... 详细信息

准确的动力电池单体性能评估对保障动力电池安全具有重要意义。目前基于数据驱动的电池故障诊断算法,大多对各单体电池进行相互比较,根据各单体电压等特征参数之间的差异,使用分类算法将离群单体认定为故障单体。然而当动力电池包内有多个异常表现相似的电池单体,或所有单体性能整体恶化时,难以区分甚至没有显著离群的个别单体,相互比较策略的应用范围受到限制。本文提出了一种基于1dCNN-LSTM量化单体异常性的动力电池故障诊断方法,结合车辆运动状态、驱动系统状态及动力电池电信号3类特征,建立1dCNN-LSTM融合模型估计理想状态下的单体实时电压参考值,根据各单体电压实测值与参考值之间的差异,量化各单体异常性。结合实际案例表明,对于因单体故障导致热失控的案例,本方法可以提前7日识别故障单体相比其他单体的明显异常,且可以在距离事故发生1年前甚至更早的放电片段中发现潜在风险;针对无明显单体不一致的整体恶化案例,可以实现事故发生前7日内的整体性能恶化过程跟踪。

关键词：动力电池故障诊断单体不一致性融合模型实时电压估计

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浸没液体冷却技术在动力电池热管理中的应用研究进展

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制冷学报 2024年

作者：朱剑杰庄园欧阳洪生卢永杰严昱昊吴曦蕾叶恭然张灿灿吴玉庭韩晓红浙江大学制冷与低温研究所浙江省制冷与低温技术重点实验室含氟温室气体替代及控制处理国家重点实验室浙江省化工研究院有限公司北京工业大学强化传热与节能教育部重点实验室传热与能量转换北京市重点实验室

电池热管理系统是纯电动汽车非常重要的组成部分。随着液体浸没技术在电子设备领域的成功应用，该技术在电池热管理系统中的应用也越来越受到重视。动力电池浸没液冷技术是将电池直接浸没于绝缘流体中，通过对流换热或相变传热来带走电... 详细信息

电池热管理系统是纯电动汽车非常重要的组成部分。随着液体浸没技术在电子设备领域的成功应用，该技术在电池热管理系统中的应用也越来越受到重视。动力电池浸没液冷技术是将电池直接浸没于绝缘流体中，通过对流换热或相变传热来带走电池的热量。从动力电池热管理角度出发，分析了温度对电池性能的影响以及采用不同电池热管理系统的优势和存在的局限性，尤其阐述了采用浸没式电池热管理系统的重要性。在此基础上，详细综述了液体浸没式电池热管理系统目前主要存在的关键技术问题及相关研究进展，包括冷却液的选择、模组设计、寿命和安全性研究等方面。最后概述了部分厂商进行探索或示范性工作所开发的动力电池浸没液冷产品。

关键词：动力电池电池热管理浸没液冷冷却液模组设计

基于三维视觉动力电池激光焊接缺陷检测方法研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：吕庆海赵阳何卫国欧阳辉王中任湖北文理学院机械工程学院智能制造与机器视觉襄阳重点实验室襄阳中基创展智能科技有限公司

针对动力电池盖板激光焊接过程中产生的微小焊坑、焊瘤等缺陷检测困难问题，提出了一种基于点云几何特征的分割算法。首先，对缺陷检测平台获取的点云数据进行滤波去噪处理；其次，通过建立的焊缝粗分割模型剔除大量非焊缝区域点云，再... 详细信息

针对动力电池盖板激光焊接过程中产生的微小焊坑、焊瘤等缺陷检测困难问题，提出了一种基于点云几何特征的分割算法。首先，对缺陷检测平台获取的点云数据进行滤波去噪处理；其次，通过建立的焊缝粗分割模型剔除大量非焊缝区域点云，再利用曲率阈值自适应算法实现焊缝的精确分割；然后，通过引入欧式距离特征数据改进了区域生长算法，实现焊缝中缺陷的精确分割；最后，根据测量模型计算所提取的缺陷几何尺寸。实验结果表明，通过本文方法处理得到的平均测量误差为0.041mm，平均测量精度提升了77%，满足检测要求，对激光焊接缺陷智能检测具有重要意义。

关键词：激光焊接动力电池缺陷分割点云处理

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动力电池冷媒直冷热管理系统设计与分析

动力电池冷媒直冷热管理系统设计与分析

作者：鄢涛重庆理工大学

学位级别：硕士

近年来,在全球节能减排的背景下,汽车行业逐渐从传统燃油汽车向新能源汽车尤其是纯电动汽车倾斜发展。同时,随着新能源汽车的动力性能、续航里程、快充速率等性能的不断提高,动力电池热管理及热安全受到越来越多的重视,特别是动力电池... 详细信息

近年来,在全球节能减排的背景下,汽车行业逐渐从传统燃油汽车向新能源汽车尤其是纯电动汽车倾斜发展。同时,随着新能源汽车的动力性能、续航里程、快充速率等性能的不断提高,动力电池热管理及热安全受到越来越多的重视,特别是动力电池热管理系统的快速响应冷却和过热应急冷却能力。因此,本文通过数值仿真方法对所设计的动力电池冷媒直冷热管理系统的工作特性进行了相关研究。动力电池作为纯电动汽车唯一的能量来源,其热特性极大程度影响着电池容量、循环寿命及使用安全。本文总结对比了不同动力电池热管理冷却技术的研究现状及优缺点,分析了锂离子电池的基本结构、产热及传热机理,进行了锂离子电池相关热物性参数测试,建立了电池单体三维热模型并通过对比试验与仿真结果验证了模型的有效性,为后续工作提供一定的基础。围绕冷板结构类型、特征结构参数及强化传热结构探究冷板流动换热性能对动力电池温控效果的影响特性,以挖掘冷板更大的换热潜力。本文采用底置结构形式的冷板,设计流道结构和流道尺寸,优选出兼顾直冷板传热性能与流动性能的进口同在外侧的六流程双蛇结构冷板。此外,通过采用在冷板上方,即电池模组内布置石墨导热肋片的方式来间接增大电池与冷板的换热面积,以改善动力电池组温均性能。经过对比分析石墨导热肋片不同布置形式和厚度对电池温均性能的改善效果,最终选择将1.5mm厚的导热肋片布置在电池单体之间、电池模组最外两侧及电池模组两侧大面可使电池最大温差达到理想情况。围绕冷板流动传热性能、动力电池组温控性能探究冷媒质量流量、蒸发温度、进口干度等主控热流参数的冷却作用效果及影响规律基本特征。同时通过对主控热流参数相互耦合的拓展性研究,确定动力电池组安全散热区间。结果表明,2C放电下的动力电池组安全散热区间为冷媒进口干度小于0.48、冷媒蒸发温度小于17.53℃内的区域,在该区域外的冷媒热流参数边界将可能不满足动力电池散热需求。构建冷媒直冷系统一维仿真模型,制定乘员舱优先温控策略,以探究复杂工况下冷媒直冷系统热管理过程的温控性能。本文通过AMEsim软件构建冷媒直冷系统一维仿真模型,为使其更贴近真实状况,将动力电池组规模扩展至54.35k W·h并耦合乘员舱模型。根据两者的热需求及温变响应性的不同,制定了乘员舱优先调控的温控策略。对所构建的控制系统采用自定义动态行车工况进行了测试,结果表明该策略可将乘员舱和动力电池的温度控制在目标区间的同时,提高乘员舱温变响应性。

关键词：动力电池热管理冷媒直冷数值仿真温控策略

基于改进灰狼算法优化GPR模型的动力电池RUL预测方法

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储能科学与技术 2024年

作者：吴旭志郭健陕西国防工业职业技术学院长安大学

可靠准确地预测动力电池剩余使用寿命(Remaining useful life，RUL)可以缓解用户对里程和安全的焦虑。为了提升RUL预测精度，基于NASA数据集，文中提出了一种改进的灰狼算法来优化GPR模型。文中从以下三方面开展研究。首先，基于电池的... 详细信息

可靠准确地预测动力电池剩余使用寿命(Remaining useful life，RUL)可以缓解用户对里程和安全的焦虑。为了提升RUL预测精度，基于NASA数据集，文中提出了一种改进的灰狼算法来优化GPR模型。文中从以下三方面开展研究。首先，基于电池的充放电数据，文中提取了五种间接健康因子，包括充电电压饱和间隔(CVSI，HI1)、充电峰值温度间隔(CPTI，HI2)、恒流充电间隔(CCCI，HI3)、放电峰值温度区间(DPTI，HI4)和放电恒流间隔(DCCI，HI5)，并采用灰色关联方法分析健康因子和容量的相关性。其次，文中选取GPR方法作为动力电池RUL预测模型，针对传统模型参数辨识已陷入局部最优问题，提出了基于差分算法改进的灰狼算法，提升模型预测能力。最后，利用NASA数据集对文中所提方法进行验证。实验结果表明，所提出算法预测RUL误差控制在2%以内。

关键词：动力电池剩余使用寿命高斯过程回归灰狼算法

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

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考虑温度变化的新能源汽车动力电池荷电状态估计

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西安交通大学学报 2024年

作者：孙君光杜睿陈立新李慧王斌赵雪茹董秀辉工业产品环境适应性全国重点实验室中国电器科学研究院股份有限公司西安交通大学机械工程学院

针对温度变化应用场景下新能源汽车动力电池荷电状态（State of Charge， SOC）估计不精确问题，提出了一种基于神经网络和无迹卡尔曼滤波修正的电池SOC估计方法。首先，考虑温度变化影响建立动态参数的Thevenin等效电路模型。分析温度... 详细信息

针对温度变化应用场景下新能源汽车动力电池荷电状态（State of Charge， SOC）估计不精确问题，提出了一种基于神经网络和无迹卡尔曼滤波修正的电池SOC估计方法。首先，考虑温度变化影响建立动态参数的Thevenin等效电路模型。分析温度变化条件下的电池开路电压变化特性，确定电池SOC与开路电压之间的对应关系。同时，分析温度变化条件下的电池容量变化特性，采用神经网络训练电池容量随温度变化的神经网络温度因子。进一步，通过带遗忘因子的递推最小二乘法辨识模型动态参数。在此基础上，利用神经网络温度因子和无迹卡尔曼滤波实时修正以实现温度变化条件下的精确SOC估计。结果表明：相比于传统的电池SOC估计方法，考虑温度变化的电池SOC估计方法可以显著提高SOC估计精度。在﹣15℃低温环境下，所提出的方法使SOC估计精度提高了2.77%。

关键词：新能源汽车动力电池荷电状态估计神经网络无迹卡尔曼滤波

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基于多熵融合的动力电池故障诊断与应用研究

机械工程学报 2024年第12期60卷 301-312页

作者：洪吉超张昕阳徐晓明李仁政金帅阳北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德研究生院佛山528000 同济大学汽车学院上海201804

高效、稳定、可靠的动力电池故障诊断对于保证新能源汽车的安全运行至关重要。首先基于所筛选熵的本征分析,将其分为时序性熵与多尺度熵,并选取五种典型熵开展动力电池故障诊断效果验证,结果表明时序熵计算速度快、计算量低,适合进行实... 详细信息

高效、稳定、可靠的动力电池故障诊断对于保证新能源汽车的安全运行至关重要。首先基于所筛选熵的本征分析,将其分为时序性熵与多尺度熵,并选取五种典型熵开展动力电池故障诊断效果验证,结果表明时序熵计算速度快、计算量低,适合进行实时故障诊断,而多尺度熵对于波动性异常的诊断能力更加突出。然后分别选取两种熵进一步探索关键计算因子和故障诊断效果之间的耦合关系,结果表明修正香农熵诊断效果与计算窗口之间呈近似对数函数演变规律,修正多尺度熵诊断效果与尺度因子之间近似正态分布关系。最后,提出面向实际工程应用的多熵融合故障诊断策略,并从在线状态识别、实时故障诊断与全面故障排查等方面给出具体应用思路。以上研究结果可以显著提升动力电池故障诊断效率和诊断覆盖面,实现高效率的动力电池在线状态监控和故障全面排查,对后续开发高安全性动力电池管理系统和健康监管系统具有重要的理论指导意义和广阔应用前景。

关键词：新能源汽车动力电池故障诊断本征分析多熵融合

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基于粗—细颗粒度时间表达的技术演化路径研究——以动力电池为例

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情报理论与实践 2024年

作者：王宗水王昊北京信息科技大学商学院

[目的/意义]技术演化路径是追踪技术演化趋势的有效手段，在使用定量方法的技术演化路径识别中，时间周期的科学划分是必要的。[方法/过程]探究时间颗粒度差异对技术演化路径识别结果影响的同时，构建混合时间颗粒度表达的技术演化分析... 详细信息

[目的/意义]技术演化路径是追踪技术演化趋势的有效手段，在使用定量方法的技术演化路径识别中，时间周期的科学划分是必要的。[方法/过程]探究时间颗粒度差异对技术演化路径识别结果影响的同时，构建混合时间颗粒度表达的技术演化分析框架。首先，从混合颗粒度时间表达的角度，分别采用粗—细颗粒度时间表达的数据集；其次，在识别方法上使用词嵌入方法作为主题模型来识别技术主题；再次，结合引用数据对技术主题进行特征测度，对同一时间窗口内的技术进行分类；最后，基于功效词挖掘、语义相似度从纵向、横向的两个方面对技术演化过程进行深入分析。[结果/结论]采用所构建的框架发现细颗粒度时间表达更适合技术演化的短期变化识别和细节分析，粗颗粒度时间表达更适合技术演化长期趋势识别，技术演化路径识别应结合不同时间颗粒度的分析。

关键词：粗—细颗粒度时间表达技术演化动力电池