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数据驱动下的用户行为特征标签与电池容量衰减诱因分析与容量预测

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建模与仿真 2024年第6期13卷 6355-6364页

作者：王乙多上海理工大学机械工程学院上海

本文通过数据驱动方法,研究了电动汽车用户行为特征与电池容量衰减之间的关系。通过对不同行为进行标签化与分析,揭示了快充、深度充电、高温充电等特定行为显著加速了电池容量的衰减。文章采用横向与纵向分析相结合的方法,识别和评估... 详细信息

本文通过数据驱动方法,研究了电动汽车用户行为特征与电池容量衰减之间的关系。通过对不同行为进行标签化与分析,揭示了快充、深度充电、高温充电等特定行为显著加速了电池容量的衰减。文章采用横向与纵向分析相结合的方法,识别和评估了用户行为的累积效应。为了进一步提升分析的深度和预测的准确性,本文结合了统计学模型和多层感知器(MLP)神经网络模型,对于捕捉用户行为与电池容量衰减之间的微妙联系尤为有效。通过训练MLP模型,本文能够学习用户行为特征与电池容量衰减之间的复杂映射关系,从而构建一个基于行为特征的容量衰减预测模型,为电池管理系统提供优化方向。

关键词：数据驱动神经网络电池容量衰减用户行为特征标签诱因分析

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考虑电池容量衰减的风火储优化调度策略

电器与能效管理技术 2021年第9期 32-39页

作者：郭斌琪张江丰苏烨吴继平孙坚栋南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司江苏南京211106 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江杭州310014 杭州意能电力技术有限公司浙江杭州310014

储能技术为应对风电接入电网提供了全新的思路,但频繁调用储能电站会造成电池容量衰减、电站运维成本逐年增加的问题。构建了考虑电池容量衰减的风火储联合优化调度模型,综合考虑储能容量衰减、火电启停爬坡、风电弃风、系统支路容量和... 详细信息

储能技术为应对风电接入电网提供了全新的思路,但频繁调用储能电站会造成电池容量衰减、电站运维成本逐年增加的问题。构建了考虑电池容量衰减的风火储联合优化调度模型,综合考虑储能容量衰减、火电启停爬坡、风电弃风、系统支路容量和备用等因素,对模型进行线性化处理并调用CPLEX求解器进行计算,最后用4机14节点系统进行仿真,结果验证了模型对缓解电池容量衰减、火电爬坡不足、风电弃风、线路容量不足的作用,为储能电站的健康可靠运行提供了一种实际可行的调度方案。

关键词：风火储优化调度储能电站电池容量衰减

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基于ADMM的电动货车队列速度规划研究

南京信息工程大学学报 2025年

作者：徐晓美赵峻伟王伟东张涌南京林业大学汽车与交通工程学院

为进一步提高电动车辆队列行驶的经济性、降低车用动力电池的容量衰减，对某电动货车队列开展了行驶速度规划研究。首先建立了电动货车的单车能耗模型；然后基于此单车能耗模型、固定车头间距的跟车间距策略，以及拟合得到的不同间距下... 详细信息

为进一步提高电动车辆队列行驶的经济性、降低车用动力电池的容量衰减，对某电动货车队列开展了行驶速度规划研究。首先建立了电动货车的单车能耗模型；然后基于此单车能耗模型、固定车头间距的跟车间距策略，以及拟合得到的不同间距下队列中各车的气动阻力系数，建立了队列的能耗模型；接着以队列能量消耗最低为优化目标，以行程时间和道路限速为约束，采用交替方向乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers，ADMM）对队列进行了行驶速度规划；最后仿真研究了规划速度对队列行驶能耗和车辆动力电池容量衰减的影响。研究结果表明：相比于队列按定速巡航与基于坡度加速度的二次规划车速行驶，队列按ADMM规划车速行驶可分别使电动汽车节能9.30%和7.76%，且随着行驶里程的增加，以ADMM规划车速行驶的节能效果愈加明显；车辆队列运行1年后的电池容量衰减将分别下降9.69%和2.54%，即采用ADMM规划车速行驶可以减缓电池的老化速度，且随着时间的推移，在这三种行驶速度下的电池容量衰减差异越来越大。

关键词：汽车队列电动货车能耗模型速度规划交替方向乘子法电池容量衰减

基于多因素容量衰减的退役动力电池储能系统控制

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控制工程 2024年

作者：王康力蔡骏 Adrian David Cheok 李涛张欣南京信息工程大学自动化学院安徽建筑大学机械与电气工程学院浙江大学电气工程学院

针对退役动力电池应用于不同场景的经济性问题，提出了一种考虑多因素电池容量衰减的动力电池梯次利用及其优化控制方法。综合考虑放电深度、电池荷电水平以及电池自放电造成的容量衰减，建立了动力电池容量衰减模型，并结合雨流计数法... 详细信息

针对退役动力电池应用于不同场景的经济性问题，提出了一种考虑多因素电池容量衰减的动力电池梯次利用及其优化控制方法。综合考虑放电深度、电池荷电水平以及电池自放电造成的容量衰减，建立了动力电池容量衰减模型，并结合雨流计数法估计动力电池寿命。将梯次电池储能系统应用于用户侧与电网侧，储能系统成本包括投资成本与运维成本，其中，运行成本考虑了电池容量衰减成本。在用户侧考虑储能系统项目期间的总收益最大，包括电价峰谷套利以及减少两部制电价下用户的需量电费；在电网侧考虑储能系统参与负荷调峰的效益。最后，针对不同场景进行了算例仿真。结果表明，所提出的动力电池梯次利用及其优化控制方法可以在延长储能系统寿命的同时提高经济性。

关键词：退役动力电池电池容量衰减电池储能系统控制电池容量衰减成本

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寒区电动公交充电站选址及定容规划研究

交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 281-292页

作者：胡晓伟宋帅邱振洋王健哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学黑龙江省智能交通管理与技术重点实验室哈尔滨150090

寒区低温环境导致电动公交动力电池容量衰减,充电设施服务范围及规划数量受到影响,给电动公交充电站选址及定容规划带来挑战。为提高电动公交充电站的低温适应性,提出针对寒区电动公交充电站的选址算法及定容模型。首先,在选址规划中,... 详细信息

寒区低温环境导致电动公交动力电池容量衰减,充电设施服务范围及规划数量受到影响,给电动公交充电站选址及定容规划带来挑战。为提高电动公交充电站的低温适应性,提出针对寒区电动公交充电站的选址算法及定容模型。首先,在选址规划中,构建充电站渐进覆盖服务半径,利用改进近邻传播聚类算法确定充电站选址点,基于算法聚类中心构建充电站Voronoi图划分充电集群。其次,在定容规划中,构建动力电池低温容量衰减模型,确定寒区电动公交的充电需求;基于容量有限的截尾排队论模型建立充电站有效服务强度、拒绝服务率及充电满意度等约束;引入成本权衡系数,以规划年限内全社会成本最小为优化目标,建立寒区充电站定容规划模型,并设计遗传算法进行求解。最后,以哈尔滨市市区电动公交充电站选址定容规划为例进行分析,算例结果得到9个充电站选址点及其充电集群,以及各充电站的充电机配置数量和各项成本。针对环境温度和成本权衡系数进行灵敏度分析,结果表明:寒区低温环境对充电站的充电机配置数量和各项成本有显著影响,合理权衡充电站和电动公交两者利益有助于提高充电服务满意度,降低全社会成本。

关键词：城市交通选址定容规划近邻传播聚类算法电动公交充电站寒区低温环境电池容量衰减

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考虑车线匹配的电动公交多线路联合优化建模

交通运输系统工程与信息 2023年第4期23卷 147-154页

作者：段梦媛奇格奇关伟徐笑涵北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044

为研究电动公交的运营优化问题,本文考虑电池容量损耗,以车辆和线路匹配、车辆和电池的更新、车辆服务的车次数为决策变量,建立电动公交的生命周期成本优化模型。设计基于滚动时域调度优化方法,采用GUROBI软件对模型进行求解。以多条公... 详细信息

为研究电动公交的运营优化问题,本文考虑电池容量损耗,以车辆和线路匹配、车辆和电池的更新、车辆服务的车次数为决策变量,建立电动公交的生命周期成本优化模型。设计基于滚动时域调度优化方法,采用GUROBI软件对模型进行求解。以多条公交线路运营数据为背景,对模型有效性进行测试。假设决策周期为20年,算例结果分析得出车辆和电池的最优更新方案,车辆和线路的匹配方案,车辆运营的车次数量方案,最优方案的生命周期成本为35.27×10^(7)$,车辆和电池更换次数分别为44和239。针对线路工作负荷大小、车辆与线路匹配策略等参数进行灵敏度分析。结果表明:考虑不同线路工作负荷的差异,设计优化的车辆与线路匹配策略可以减少车辆和电池的购置成本,提高电动公交企业运营效益。

关键词：城市交通车辆线路匹配电池容量衰减滚动时域调度全生命周期

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增程式电动汽车能量管理策略优化研究

增程式电动汽车能量管理策略优化研究

作者：翁勇永重庆理工大学

学位级别：硕士

在“双碳”背景下,新能源汽车是我国汽车产业转向低碳领域发展的关键路径之一。作为新能源汽车中重要的一员,增程式电动汽车(Range-Extended Electric Vehicle,REEV)既可以满足纯电驱动,获得更好的驾驶体验,又保留了传统汽车的优势,有... 详细信息

在“双碳”背景下,新能源汽车是我国汽车产业转向低碳领域发展的关键路径之一。作为新能源汽车中重要的一员,增程式电动汽车(Range-Extended Electric Vehicle,REEV)既可以满足纯电驱动,获得更好的驾驶体验,又保留了传统汽车的优势,有效应对使用过程中的充电与里程焦虑。针对REEV具备增程器(Auxiliary Power Unit,APU)与动力电池两个动力源,通过制定合理的能量管理策略对提高整车的综合性能起着至关重要的作用。本文以某款增程式电动汽车作为研究对象,研究能量管理策略对整车经济性和电池寿命的影响,提出分区域多点控制策略,并利用NI-PXI系统建立硬件在环仿真测试平台,对控制策略的有效性进行验证。论文研究内容包括:(1)分析REEV结构以及工作原理,根据研究车辆性能指标要求和基本参数,完成REEV关键部件参数匹配与选型,基于Matlab/Simulink搭建REEV车辆模型,为后文参数匹配是否合理以及设计的能量管理策略验证提供仿真平台。(2)通过对REEV工作模式的分析,以整车经济性最佳和电池寿命衰减最少为目的,结合发动机燃油消耗率与发电机效率数据绘制出APU效率最优工作曲线,在此基础上搭建单点、多点控制策略。通过仿真分析,单点控制策略燃油经济性好,但加快电池寿命衰减,多点控制策略对电池保护更好,但是燃油经济性更差。结合单点、多点控制策略的优缺点,制定一种折中的控制策略,即分区域多点控制策略。在8组NEDC工况中仿真结果表明:与APU分区域多点控制策略相比,单点控制策略的综合百公里油耗提高5.11%,整车经济性提高5.45%,但电池容量衰减量增加4.20%;多点控制策略的百公里油耗降低11.04%,经济性降低17.41%,但电池容量衰减量减小12.33%。分区域多点控制策略在整车经济性与动力电池衰减的性能中都处于良好。在WLTC工况下仿真结果显示,三种控制策略的优缺点与NEDC工况下仿真结果一致。(3)针对分区域多点控制能量管理策略设计中阈值人为设定的问题,本文通过多目标遗传优化算法对发动机工作点之间切换阈值与SOC(State of Charge,SOC)区域划分的阈值进行优化。提取优化后的参数与未优化参数进行仿真对比分析,结果表明:分区域多点控制策略参数优化后的电池容量衰减降低了2.84%,而燃油经济性提升了5.36%,进一步提升了整车的综合性能。(4)基于NI-PXI系统搭建了硬件在环仿真测试平台,通过某厂商工具链完成基于AUTOSAR架构的分区域多点控制能量管理策略软件开发,通过Veristand软件对实时仿真机、车辆模型、CAN信号、接口映射等进行配置,完成控制策略的实时验证。结果表明:系统运行稳定可靠,设计的控制策略具备有效性和实用性。

关键词：增程式电动汽车分区域多点控制策略电池容量衰减多目标优化硬件在环

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M1254S2纽扣式锂离子电池的仿真研究

M1254S2纽扣式锂离子电池的仿真研究

作者：刘晋麟中南大学

学位级别：硕士

高稳定性、高能量密度且长寿命的锂离子电池的制备技术是移动智能设备安全、稳定和可持久工作的重要保障。尤其是随着5G时代的来临和高集成度芯片制造技术的不断进步,对电池的上述性能要求越来越高。本文以标定容量为67.1m Ah的M1254S2... 详细信息

高稳定性、高能量密度且长寿命的锂离子电池的制备技术是移动智能设备安全、稳定和可持久工作的重要保障。尤其是随着5G时代的来临和高集成度芯片制造技术的不断进步,对电池的上述性能要求越来越高。本文以标定容量为67.1m Ah的M1254S2型卷绕式柱状钴酸锂电池为研究对象,借助COMSOL多物理场仿真软件建立了基于P2D的电化学模型,研究了电池循环过程中产热行为及其对电池电化学性能的影响关系。主要研究成果如下:(1)充放电倍率的大小会造成不同程度的电极极化,从而导致温度变化对各组分扩散系数和反应速率系数造成影响。分别模拟了0.2C/0.5C/1C的充放电工况,结果表明0.2C时电池运行周期长,温度稳定维持在298 K左右,并且在20次循环内造成的容量衰减率分别为0.73%、1.18%和1.69%。建立了一维电化学-三维热耦合模型,预测了电池热量分布主要集中在中心区域。模拟了电池在1C工况下循环中,通过改变钢壳材料的传热系数分别为1 W(m K)时,电池升温明显,可达到317 K;当传热系数为20 W(m K)时,电池平均温度能够维持在298 K。(2)揭示了在电池长循环过程中电解质初始浓度对电池电化学性能影响的机理,当浓度为1000 mol m时比更高浓度电解质浓度具有更佳的容量保持率;在3000次循环内负极颗粒半径分别为2μm、6μm和12.5μm时,容量衰减率分别为17.47%、17.56%和18.19%,SEI膜厚度也随衰减率的提高而增厚。全文共有图41幅,表13个,参考文献110篇

关键词：锂离子电池电化学仿真 P2D模型热耦合模型电池容量衰减

电动汽车虚拟储能在电网中的应用及商业模式研究

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电动汽车虚拟储能在电网中的应用及商业模式研究

作者：梁登香华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着环境问题日益突出,电动汽车得到迅猛发展,但是大量的电动汽车无序充电不利于电网稳定。然而,随着电动汽车数量的增加,出现大量长期闲置的电动汽车,如果将这些闲置的电动汽车作为储能单元参与到电力系统的辅助服务中,不仅充分发挥电... 详细信息

随着环境问题日益突出,电动汽车得到迅猛发展,但是大量的电动汽车无序充电不利于电网稳定。然而,随着电动汽车数量的增加,出现大量长期闲置的电动汽车,如果将这些闲置的电动汽车作为储能单元参与到电力系统的辅助服务中,不仅充分发挥电动汽车动力电池的能量存储功能,提高电网的稳定性,而且给电网和车主带来一定的经济效益。本文针对电动汽车虚拟储能在电网中的应用与商业模式进行研究,提出了计及电池健康状态的家用负荷微网系统优化控制方法,对比分析了不同商业运行模式下电动汽车虚拟储能的经济性。论文主要研究内容如下:首先,针对电动汽车虚拟储能的可用容量进行研究,基于不同工作类型下的驾驶数据通过停车时间的概率密度函数,得到各区域的电动汽车数量。综合考虑不同类型电动汽车充放电模式、电池参数和充放电限制等因素,计算不同地点对应的可用功率容量与能量容量。其次,针对锂离子电池的健康状态进行研究,采用小波包分解方法对电池实验数据进行滤波处理,分析了电池的容量衰减与电池内阻之间的关联关系,建立了基于改进半经验模型的锂离子电池容量衰减模型,分别利用遗传算法和粒子群优化算法对该模型参数进行辨识。通过电池容量衰减实测数据对该模型的有效性和正确性进行了仿真验证。然后,针对电动汽车虚拟储能在家用负荷微网系统中的应用进行研究,提出了计及电池健康状态的家用负荷微网系统优化控制方法。以用电成本最小、电池容量衰减最小和二氧化碳排放最小为目标函数,充分考虑电动汽车充放电约束、功率约束和可用容量约束等约束条件,建立了包含电网、光伏、电动汽车和家用负荷的微网系统多目标优化模型。利用NSGA-Ⅲ算法得到模型最优Pareto解集,由TOPSIS算法获得最优解,实现了电动汽车虚拟储能在家用负荷微网系统下的优化控制。最后,针对电动汽车虚拟储能的商业运营模式进行研究,建立了第三方投资、电网投资和电动汽车车主投资三种投融资模式下的商业运营模式数学模型,通过算例对比分析了三种投融资模式下电动汽车虚拟储能的经济性。

关键词：电动汽车虚拟储能电池容量衰减微网系统商业模式优化控制