前言

實(shí)驗(yàn)采用美國馬里蘭大學(xué)先進(jìn)壽命周期工程研究 中心(CALCE)的鋰電池充放電循環(huán)壽命實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。馬里蘭大學(xué)實(shí)驗(yàn)組將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按時(shí)間分類存放在一系列 excel文件中， CS2 電池設(shè)置的工作溫度為恒定溫度(20～25 ℃)。CS2 電池實(shí)驗(yàn)過程可分為充電階段和放電階段。

此次研究從中采取 1.1 A 的 CS2 型號(hào)電池的 4 組數(shù)據(jù)，分別為：CS-35、CS-36、CS- 37 和 CS-38，電池?cái)?shù)據(jù)文件中電池參數(shù)較多，如時(shí)間節(jié)點(diǎn)、測(cè)試時(shí)間、循環(huán)次數(shù)、電流、電壓、充電容量、放電容量、內(nèi)阻等。由于需要依靠每次循環(huán)的電池容量來判斷電池的使用壽命， 則需計(jì)算出每次循環(huán)的鋰電池實(shí)際容量，即測(cè)量鋰電池的每次循環(huán)在恒流放電階段實(shí)際放出的電量，上述分析表明本次研究所使用的變量為放電容量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需要數(shù)據(jù)的要求，提取放電數(shù)據(jù)作為本次研究的重點(diǎn)數(shù)據(jù)。

1.數(shù)據(jù)預(yù)處理

注意事項(xiàng)：

（1）由于每一塊鋰電池容量退化數(shù)據(jù)由多個(gè)excel數(shù)據(jù)表構(gòu)成，所以在導(dǎo)入數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該按照時(shí)間的先后順序?qū)?shù)據(jù)導(dǎo)入，否則無法得到正確的鋰電池容量退化圖；

（2）在得到所有Cycle的容量數(shù)據(jù)以后，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，即處理離群點(diǎn)，通常有3-sigma法(即超過三倍標(biāo)準(zhǔn)差，即認(rèn)為其是離群點(diǎn)，將其剔除)，或者用平均值對(duì)其進(jìn)行修正等方法；

2.基于 VMD 的滾動(dòng)分解處理

2.1 VMD滾動(dòng)分解介紹

在時(shí)間序列預(yù)測(cè)任務(wù)中，像 EMD（經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解）、CEEMDAN（完全集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解）、VMD（變分模態(tài)分解） 等分解算法的使用有可能引入信息泄露，具體情況取決于這些方法的應(yīng)用方式。信息泄露的主要風(fēng)險(xiǎn)在于：將未來的信息泄露給了模型，使得模型在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)得比應(yīng)有的好。

為了防止信息泄露，我們?cè)诜纸庵?，首先?duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行劃分。然后使用滑動(dòng)窗口的方法來制作數(shù)據(jù)集標(biāo)簽，最后逐步滾動(dòng)分解時(shí)間序列窗口！

2.2 VMD滾動(dòng)分解預(yù)處理

單個(gè)樣本分解：

所有樣本分解處理后形狀：

3 基于Pytorch的Transformer-GRU并行預(yù)測(cè)模型

3.1 定義Transformer-GRU并行預(yù)測(cè)模型

3.2 設(shè)置參數(shù)，訓(xùn)練模型

4 模型評(píng)估與可視化

4.1 預(yù)測(cè)可視化

4.2 模型評(píng)估

圖片

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