基于深度神经网络的车辆电池荷电状态估计方法与流程

文档序号:19212106发布日期:2019-11-26 01:21阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于深度神经网络的车辆电池荷电状态估计方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:采集预设温度下,不同模拟汽车驾驶习惯的负载对电池进行放电操作的历史数据,并对所述历史数据进行初步处理得到原始数据;

步骤2:将所述原始数据转换为双向lstmencoder-decoder深度神经网络可以训练的数据集,所述数据集包括训练集和测试集;

步骤3:初始化所述双向lstmencoder-decoder深度神经网络,并利用所述训练集对所述双向lstmencoder-decoder深度神经网络进行训练,获得训练后的网络模型参数;

步骤4:利用步骤3获得的模型对所述测试集进行测试,得到soc估计的效果;

若效果在可接受误差内直接运用到在线车辆电池荷电状态的估计。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度神经网络的车辆电池荷电状态估计方法,其特征在于,所述历史数据包括电池电压v、电池电流i,电池表面温度t和电池当前电量ah。

3.根据权利要求2所述的一种基于深度神经网络的车辆电池荷电状态估计方法,其特征在于,对所述历史数据进行初步处理得到原始数据包括以下步骤:

步骤11:对包括电池电压v、电池电流i,电池表面温度t和电池当前电量ah的历史数据进行重新采样,采样频率为1hz,得到不同时刻的电池电压vt、电池电流it、电池表面温度tt和电池当前电量aht;

步骤12:根据所述电池当前电量和标准电量计算电池的soc值,并作为网络的标签数据,其计算公式为:

其中,aht表示t时刻测得的电池电量,ah0表示电池标准电量。

4.根据权利要求3所述的一种基于深度神经网络的车辆电池荷电状态估计方法,其特征在于,将所述原始数据转换为双向lstmencoder-decoder深度神经网络可以训练的数据集,具体包括以下步骤:

步骤21:将不同时刻的所述电池电压vt、所述电池电流it和所述电池表面温度tt进行归一化,使其分布在[0,1]区间,具体公式为:

其中,d表示电压、电流和电池表面温度中任意一个,dt表示t时刻的数据,dmin表示最小的数据点,dmax表示最大的数据点;

步骤22:将归一化后的电压vt'、电流i’t和表面温度tt'连接为输入向量xt=[vt',i’t,tt'],对应的标签为soct;

步骤23:将归一化的数据转换为所述双向lstmencoder-decoder深度神经网络模型需要的数据结构,其中所述数据结构为[样本数,时间步,特征数],变形后的单个样本结构为[[vt',i’t,tt'],[v’t+1,i’t+1,t’t+1],……[v’t+k-1,i’t+k-1,t’t+k-1]],表示时间步为k时的单个样本输入。

5.根据权利要求4所述的一种基于深度神经网络的车辆电池荷电状态估计方法,其特征在于,

所述训练集:所有模拟汽车驾驶情况下对电池施加负载的随机混合而成的数据集;

所述测试集:单个模拟汽车驾驶情况下对电池施加负载的数据集。

6.根据权利要求5所述的一种基于深度神经网络的车辆电池荷电状态估计方法,其特征在于,所述双向lstmencoder-decoder深度网络模型结构具体为:encoder部分采用双向lstm层,decoder部分采用lstm层,中间的语义向量c作为decoder部分的每次输入。

7.根据权利要求6所述的一种基于深度神经网络的车辆电池荷电状态估计方法,其特征在于,所述步骤3具体包括以下步骤:

步骤31:随机设置所述双向lstmencoder-decoder深度神经网络的所有参数,包括权重值和偏置值,完成模型的初始化;

步骤32:将所述步骤23得到的训练数据输入所述步骤31得到的深度神经网络中,经过网络的前向传播计算得到预测值soct’,其计算公式为:

soc’t=σ(vt',i’t,tt')(3)

其中,σ表示神经网络的一次前向传播;

步骤33:训练神经网络的损失函数loss,其计算公式为:

其中,y表示训练集soc的标签值,表示训练集soc的预测值,m表示样本数量,i表示样本序号;

步骤34:采用穿过时间的反向传播算法更新网络的权值参数;

步骤35:重复步骤32-34,直到神经网络收敛,完成训练,获得网络模型的参数。

8.根据权利要求7所述的一种基于深度神经网络的车辆电池荷电状态估计方法,其特征在于,所述步骤4具体包括以下步骤:

步骤41:将所述测试集的测试数据输入至训练完成的深度神经网络,经过网络的前向传播计算得到预测值soc”t;

步骤42:利用平均绝对误差mae评价模型性能,其计算公式为:

其中,y表示测试集soc的标签值,表示测试集soc的预测值,m表示样本数量,i表示样本序号;

当测试集的mae在可接受范围内时表示网络模型性能卓越,输入当前时刻电池的电压、电流和电池表面温度,得到当前时刻的电池soc值。


技术总结
本发明公开了一种基于深度神经网络的车辆电池荷电状态估计方法,包括获取电池数据集中电池的电压V、电流I、电池表面温度T和电池当前电量Ah的历史数据,初步处理为原始数据;使用上述处理后的数据制作成神经网络可以训练的数据集,分为训练集和测试集;初始化双向LSTM Encoder‑Decoder深度神经网络模型,并利用上述训练集对网络进行训练,获得训练后的网络模型参数;使用上述模型对测试集进行测试,得到SOC估计的效果;运用到实际的电池SOC估计,输入某一时刻的电压、电流和温度,即可获得对应时刻的SOC估计值。本发明完全抛弃电池本身领域内的知识,完全由数据驱动,训练后的网络可以用于电池SOC在线估计,及时且精准。

技术研发人员:杨顺昆;何霍亮;边冲;张宇涵
受保护的技术使用者:北京航空航天大学
技术研发日:2019.07.24
技术公布日:2019.11.22
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1