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采用全局健康因子和残差模型的锂离子电池健康状态估计
1
作者 胡循泉 耿莉敏 +5 位作者 舒俊豪 张文博 巫春玲 尉小龙 黄东 陈昊 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第4期105-117,共13页
为准确估计锂离子电池的健康状态(SOH),提出了一种卷积神经网络-残差网络-双向门控循环单元-注意力机制(CNN-Residual-BiGRU-Attention)模型和微调估计方法。首先,采用分段近似聚合算法对电池容量增量和恒流充电曲线进行降维,构建全局... 为准确估计锂离子电池的健康状态(SOH),提出了一种卷积神经网络-残差网络-双向门控循环单元-注意力机制(CNN-Residual-BiGRU-Attention)模型和微调估计方法。首先,采用分段近似聚合算法对电池容量增量和恒流充电曲线进行降维,构建全局健康因子;接着,利用卷积神经网络提取全局健康因子时序特征,通过注意力机制突出强相关特征,并引入残差网络保持信息完整性;最后,通过改进人工蜂群算法对模型超参数寻优,提升模型SOH估计精度。采用美国国家航空航天局和牛津大学锂离子电池数据集进行精度验证,结果表明:利用提出的微调估计方法,即使精度较差的卷积神经-长短期记忆模型,SOH估计结果的平均绝对误差e_( MAE)、平均绝对百分比误差e_( MAPE)和均方根误差e RMSE也均在2%以内;相较于卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力机制模型,采用CNN-Residual-BiGRU-Attention模型对训练集比例为30%的同一电池SOH进行估计,得到的e_( MAE)、e_( MAPE)和e RMSE分别降低了41.86%、44.35%、42.11%;对训练集比例为40%的同类电池SOH进行估计,得到的e_( MAE)、e_( MAPE)和e RMSE分别降低了45.51%、45.93%、40.10%。该研究结果可为低比例训练集条件下准确估计锂离子电池的SOH提供理论参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 健康状态估计 全局健康因子 改进人工蜂群算法 残差 双向门控循环单元
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采用深度学习的全寿命周期锂电池荷电状态估计
2
作者 张林 巫春玲 +1 位作者 黄鑫蓉 李艳波 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期36-43,共8页
针对锂离子电池的健康状态(SOH)随着充放电循环次数的增加而持续退化,导致在整个寿命周期内准确估计电池的荷电状态(SOC)难度较高的问题,提出了一种采用深度学习的全寿命周期内锂离子电池SOC估计模型。该模型采用被估计时刻及之前多个... 针对锂离子电池的健康状态(SOH)随着充放电循环次数的增加而持续退化,导致在整个寿命周期内准确估计电池的荷电状态(SOC)难度较高的问题,提出了一种采用深度学习的全寿命周期内锂离子电池SOC估计模型。该模型采用被估计时刻及之前多个历史时刻的电流、电压和温度组成的序列数据作为模型的输入,先采用一维卷积神经网络(1D CNN)提取序列的特征,再用门控循环单元(GRU)建立特征与SOC之间的非线性关系,然后采用贝叶斯优化方法(BO)对网络超参数进行寻优以提升预测的精度。采用两个公开数据集对所提出的模型进行验证,实验结果表明:所提模型在较宽的SOH范围内实现了精确的SOC预测,且预测精度显著优于采用单个深度学习模型的预测精度;与CNN和BiLSTM模型相比,所提模型的均方根误差分别平均降低了15.16%和45.22%;当输入序列的长度为10、数据采样间隔时间为1 min时,在两个数据集上预测的均方根误差均低于2%。 展开更多
关键词 锂离子电池 荷电状态估计 深度学习 健康状态
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质子交换膜燃料电池水淹膜干故障诊断方法综述
3
作者 高楠 李文杰 +2 位作者 耿占柏 马彦磊 陈昊 《汽车工程学报》 2024年第4期599-613,共15页
对质子交换膜燃料电池水淹膜干故障的形成机理和检测方法进行综述。从PEMFC的构造、内部气体传输机理和水传输机理对水淹膜干故障的成因进行分析。对基于模型、数据驱动和可视化直接成像的水淹膜干故障诊断方法进行综述,深入了解不同诊... 对质子交换膜燃料电池水淹膜干故障的形成机理和检测方法进行综述。从PEMFC的构造、内部气体传输机理和水传输机理对水淹膜干故障的成因进行分析。对基于模型、数据驱动和可视化直接成像的水淹膜干故障诊断方法进行综述,深入了解不同诊断方法的技术特点。针对目前各类诊断方法存在的局限与不足之处,借助电化学阻抗谱分析设备小型便携化、电池模型参数完善和电池故障大数据共享等技术,提出对非固定动态工况下PEMFC水淹膜干故障预防与诊断的发展方向。 展开更多
关键词 水淹膜干故障 形成机理 模型 数据驱动 可视化
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采用格拉姆角场-卷积神经网络-时序卷积网络混合模型的锂离子电池健康状态估计
4
作者 赵扬 耿莉敏 +5 位作者 胡循泉 胡兵 巫春玲 张文博 山世玉 陈昊 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期27-38,共12页
针对现有电池健康状态(SOH)估计存在估计精度低、时序特征捕捉不足的问题,提出了一种格拉姆角场-卷积神经网络-时序卷积网络(GAF-CNN-TCN)混合模型。利用GAF算法将不同长度的容量增量(IC)曲线转换成图像数据,并采用卷积神经网络从中提... 针对现有电池健康状态(SOH)估计存在估计精度低、时序特征捕捉不足的问题,提出了一种格拉姆角场-卷积神经网络-时序卷积网络(GAF-CNN-TCN)混合模型。利用GAF算法将不同长度的容量增量(IC)曲线转换成图像数据,并采用卷积神经网络从中提取特征;提出一种特征融合网络,将二维卷积神经网络从图像中提取的图片特征与一维卷积神经网络从IC序列中提取的时序特征进行融合;将提取的综合特征输入时序卷积网络模型中进行训练,实现了SOH的准确估计。利用美国国家航空航天局和牛津大学的锂离子电池数据集进行模型验证,结果表明:相较于长短期记忆(LSTM)模型,GAF-CNN-TCN混合模型输出的SOH与真实SOH之间的平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和均方根误差(RMSE)分别降低了85.65%、86.12%、84.0%;相较于CNN-LSTM模型,所提模型的MAE、MAPE和RMSE分别降低了83.24%、83.75%、82.27%;相较于TCN模型,所提模型的MAE、MAPE和RMSE分别降低了76.92%、77.19%、76.01%。 展开更多
关键词 锂离子电池 电池健康状态 格拉姆角场 卷积神经网络 时序卷积网络
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二甲醚和甲醇双直喷喷雾燃烧特性的光学研究
5
作者 南天天 肖红亮 +5 位作者 张海涛 黄吕萌 陈占明 陈昊 何海斌 吴杰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期153-161,共9页
为明晰高压喷射条件下二甲醚和甲醇双直喷的喷雾形态和火焰发展特性,通过高温高压定容燃烧弹,利用高速相机基于纹影法,对比研究了甲醇和二甲醚双直喷的喷雾燃烧特性。实验中,喷射压力设置为60、80、100 MPa,环境背压设置为0.2、4 MPa,... 为明晰高压喷射条件下二甲醚和甲醇双直喷的喷雾形态和火焰发展特性,通过高温高压定容燃烧弹,利用高速相机基于纹影法,对比研究了甲醇和二甲醚双直喷的喷雾燃烧特性。实验中,喷射压力设置为60、80、100 MPa,环境背压设置为0.2、4 MPa,环境温度分别为500、800 K。背压为0.2 MPa时,二甲醚的气相和液相贯穿距以及喷雾投影面积小于甲醇;背压为4 MPa时情况相反。但是,二甲醚液相喷雾贯穿距和喷雾面积所占的比例在同工况下均小于甲醇,即两种背压条件下二甲醚的雾化效果均比甲醇的好。随着喷射压力的增加,双直喷喷雾的火焰浮起长度增加,喷射压力为100 MPa时的火焰浮起长度较60 MPa时增加约26.42%,着火延迟期变长,KL因子的总和减少了44.05%;随着二甲醚喷射延时的增加,两种喷雾碰撞后形成的双直喷喷雾发展变快,喷雾面积先变小后变大,燃烧火焰的着火延迟期变长。相比于同步喷射,二甲醚延迟1 ms喷射时火焰浮起长度增加8.34%,KL因子的总和下降26.12%。研究表明,增加喷射压力和二甲醚喷射延时对于优化二甲醚、甲醇双燃料发动机的喷雾与燃烧特性具有重要的促进作用。 展开更多
关键词 二甲醚 甲醇 闪急沸腾 喷雾特性 燃烧特性
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生物柴油可压缩性计算及其对燃烧与排放的影响 被引量：2
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作者 陈昊 杨璐 +2 位作者 李江 李阳阳 耿莉敏 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期116-121,共6页
为了研究生物柴油可压缩性对单缸柴油机燃烧与排放的影响,在不同燃油温度与压力条件下,计算生物柴油的密度、声速、弹性模量与可压缩性;采用台架试验手段研究不同生物柴油可压缩性对柴油机燃烧与排放的影响,对燃烧压力、放热率、排放(HC... 为了研究生物柴油可压缩性对单缸柴油机燃烧与排放的影响,在不同燃油温度与压力条件下,计算生物柴油的密度、声速、弹性模量与可压缩性;采用台架试验手段研究不同生物柴油可压缩性对柴油机燃烧与排放的影响,对燃烧压力、放热率、排放(HC,CO,NOx,碳烟)进行对比分析。研究结果表明:温度增加导致生物柴油密度、声速、弹性模量降低,可压缩性增强;生物柴油可压缩性的增强导致燃烧滞后,且峰值燃烧压力及峰值放热率降低;1 500r·min-1转速下,与0.49GPa-1相比,0.53,0.57,0.64GPa-1下的CO排放分别平均增加5.6%,36.1%和41.7%,HC排放分别平均增加12.2%,30.1%和70.3%,碳烟排放分别平均增加54.2%,100.0%和125.0%,NOx排放分别平均降低6.1%,13.0%和23.2%;可压缩性对生物柴油燃烧与排放规律的影响显著。 展开更多
关键词 汽车工程 生物柴油 台架试验 可压缩性 排放
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