本技術(shù)涉及鋰離子電池，特別是涉及一種鋰離子電池壽命預(yù)測模型構(gòu)建方法、鋰離子電池剩余使用壽命預(yù)測方法、裝置、計算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)和計算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、準(zhǔn)確預(yù)測鋰離子電池剩余使用壽命對鋰離子電池及電池系統(tǒng)的安全穩(wěn)定高效運行具有重要影響。其中，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的鋰離子電池剩余使用壽命預(yù)測一直是該領(lǐng)域的研究熱點。目前鋰離子電池的壽命預(yù)測方法仍以純電池材料性能方法預(yù)測或者純機(jī)器學(xué)習(xí)方法預(yù)測為主，無法全面考慮各方面因素來進(jìn)行綜合預(yù)測，導(dǎo)致預(yù)測精度難以有進(jìn)一步的提升。

2、此外，在機(jī)器學(xué)習(xí)算法具體應(yīng)用過程中，即使對于一個超參數(shù)恒定的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，完成訓(xùn)練后的模型預(yù)測精度也并非一成不變，如何在存在精度變化的多次訓(xùn)練中尋找到精度最高的最優(yōu)結(jié)果，也是值得探討的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種能夠提高鋰離子電池剩余使用壽命的預(yù)測精度的鋰離子電池壽命預(yù)測模型構(gòu)建方法、鋰離子電池剩余使用壽命預(yù)測方法、裝置、計算機(jī)設(shè)備、計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)和計算機(jī)程序產(chǎn)品。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種鋰離子電池壽命預(yù)測模型構(gòu)建方法。所述方法包括：

3、獲取原始網(wǎng)絡(luò)模型；所述原始網(wǎng)絡(luò)模型包括原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)和外層網(wǎng)絡(luò)；所述外層網(wǎng)絡(luò)用于預(yù)測鋰離子電池的剩余使用壽命；

4、將所述鋰離子電池的機(jī)理信息與所述原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，得到內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)，以及由所述內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)和所述外層網(wǎng)絡(luò)組成的待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型；所述內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)用于評估所述鋰離子電池的電池老化情況；

5、根據(jù)多個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型，構(gòu)建待訓(xùn)練的群驅(qū)動模型；

6、根據(jù)所述鋰離子電池的樣本數(shù)據(jù)和所述樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的剩余使用壽命標(biāo)簽，對所述群驅(qū)動模型中的每個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型進(jìn)行同步訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成的目標(biāo)群驅(qū)動模型。

7、在其中一個實施例中，將所述鋰離子電池的機(jī)理信息與所述原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，得到內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)，包括：

8、根據(jù)所述鋰離子電池的電化學(xué)模型中的正負(fù)極固相擴(kuò)散信息，得到所述機(jī)理信息；

9、確定所述機(jī)理信息對應(yīng)的初始條件和邊界條件；

10、將所述機(jī)理信息、所述初始條件和所述邊界條件，與所述原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)進(jìn)行融合處理，得到所述內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)。

11、在其中一個實施例中，根據(jù)所述鋰離子電池的樣本數(shù)據(jù)和所述樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的剩余使用壽命標(biāo)簽，對所述群驅(qū)動模型中的每個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型進(jìn)行同步訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成的目標(biāo)群驅(qū)動模型，包括：

12、基于不同的隨機(jī)種子，對每個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型的超參數(shù)進(jìn)行初始化，得到每個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型的模型參數(shù)；

13、將所述樣本數(shù)據(jù)，分別輸入到每個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型中，得到多個預(yù)測剩余使用壽命；

14、根據(jù)每個所述預(yù)測剩余使用壽命與所述剩余使用壽命標(biāo)簽之間的壽命差異，分別對每個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型的模型參數(shù)進(jìn)行迭代更新，得到所述訓(xùn)練完成的目標(biāo)群驅(qū)動模型。

15、在其中一個實施例中，在根據(jù)所述鋰離子電池的樣本數(shù)據(jù)和所述樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的剩余使用壽命標(biāo)簽，對所述群驅(qū)動模型中的每個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型進(jìn)行同步訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成的目標(biāo)群驅(qū)動模型之前，還包括：

16、根據(jù)所述鋰離子電池的最大可用容量，得到所述鋰離子電池的循環(huán)壽命；

17、獲取所述鋰離子電池在任一充放電循環(huán)下的電池運行數(shù)據(jù)和電池材料數(shù)據(jù)并作為所述樣本數(shù)據(jù)；所述樣本數(shù)據(jù)包括所述鋰離子電池的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)；所述電池材料數(shù)據(jù)包括固相顆粒半徑；

18、根據(jù)所述循環(huán)壽命與所述樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的循環(huán)數(shù)之間的差值，得到所述樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的剩余使用壽命標(biāo)簽。

19、第二方面，本技術(shù)提供了一種鋰離子電池剩余使用壽命預(yù)測方法。所述方法包括：

20、將鋰離子電池的充電時間、電流數(shù)據(jù)和固相顆粒半徑，分別輸入至目標(biāo)群驅(qū)動模型中的每個訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，得到每個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型輸出的所述鋰離子電池的預(yù)測剩余使用壽命；所述目標(biāo)群驅(qū)動模型根據(jù)如第一方面所述的方法的步驟得到；

21、根據(jù)所述預(yù)測剩余使用壽命，從所述目標(biāo)群驅(qū)動模型包含的多個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，篩選出滿足預(yù)設(shè)模型性能條件的目標(biāo)壽命預(yù)測模型；

22、根據(jù)所述目標(biāo)壽命預(yù)測模型輸出的預(yù)測剩余使用壽命，得到所述鋰離子電池的目標(biāo)剩余使用壽命。

23、在其中一個實施例中，預(yù)測剩余使用壽命通過如下方式得到：

24、通過所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中的內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)，基于所述充電時間、所述電流數(shù)據(jù)和所述固相顆粒半徑，對所述鋰離子電池進(jìn)行電池老化狀態(tài)評估，得到所述鋰離子電池的電池老化信息；

25、將所述鋰離子電池的電壓數(shù)據(jù)、所述電流數(shù)據(jù)和所述電池老化信息，輸入至所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型的外層網(wǎng)絡(luò)中，得到所述鋰離子電池的預(yù)測剩余使用壽命。

26、在其中一個實施例中，根據(jù)所述預(yù)測剩余使用壽命，從多個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中篩選出滿足預(yù)設(shè)模型性能條件的目標(biāo)壽命預(yù)測模型，包括：

27、對輸出的所有的所述預(yù)測剩余使用壽命進(jìn)行平均處理和標(biāo)準(zhǔn)差處理，得到所述預(yù)測剩余使用壽命的均值和標(biāo)準(zhǔn)差；

28、根據(jù)所述均值和所述標(biāo)準(zhǔn)差，從多個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，篩選出小于分位數(shù)閾值的目標(biāo)壽命預(yù)測模型；所述分位數(shù)閾值根據(jù)所述均值和所述標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)置得到。

29、第三方面，本技術(shù)還提供了一種鋰離子電池壽命預(yù)測模型構(gòu)建裝置。所述裝置包括：

30、壽命預(yù)測模塊，用于將鋰離子電池的充電時間、電流數(shù)據(jù)和固相顆粒半徑，分別輸入至目標(biāo)群驅(qū)動模型中的每個訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，得到每個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型輸出的所述鋰離子電池的預(yù)測剩余使用壽命；所述目標(biāo)群驅(qū)動模型根據(jù)如第一方面所述的方法的步驟得到；

31、性能篩選模塊，用于根據(jù)所述預(yù)測剩余使用壽命，從所述目標(biāo)群驅(qū)動模型包含的多個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，篩選出滿足預(yù)設(shè)模型性能條件的目標(biāo)壽命預(yù)測模型；

32、壽命確定模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)壽命預(yù)測模型輸出的預(yù)測剩余使用壽命，得到所述鋰離子電池的目標(biāo)剩余使用壽命。

33、第四方面，本技術(shù)還提供了一種鋰離子電池剩余使用壽命預(yù)測裝置。所述裝置包括：

34、壽命預(yù)測模塊，用于將鋰離子電池的充電時間、電流數(shù)據(jù)和固相顆粒半徑，分別輸入至目標(biāo)群驅(qū)動模型中的每個訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，得到每個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型輸出的所述鋰離子電池的預(yù)測剩余使用壽命；所述目標(biāo)群驅(qū)動模型根據(jù)如第一方面所述的方法的步驟得到；

35、性能篩選模塊，用于根據(jù)所述預(yù)測剩余使用壽命，從所述目標(biāo)群驅(qū)動模型包含的多個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，篩選出滿足預(yù)設(shè)模型性能條件的目標(biāo)壽命預(yù)測模型；

36、壽命確定模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)壽命預(yù)測模型輸出的預(yù)測剩余使用壽命，得到所述鋰離子電池的目標(biāo)剩余使用壽命。

37、第五方面，本技術(shù)還提供了一種計算機(jī)設(shè)備。所述計算機(jī)設(shè)備包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)以下步驟：

38、獲取原始網(wǎng)絡(luò)模型；所述原始網(wǎng)絡(luò)模型包括原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)和外層網(wǎng)絡(luò)；所述外層網(wǎng)絡(luò)用于預(yù)測鋰離子電池的剩余使用壽命；

39、將所述鋰離子電池的機(jī)理信息與所述原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，得到內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)，以及由所述內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)和所述外層網(wǎng)絡(luò)組成的待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型；所述內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)用于評估所述鋰離子電池的電池老化情況；

40、根據(jù)多個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型，構(gòu)建待訓(xùn)練的群驅(qū)動模型；

41、根據(jù)所述鋰離子電池的樣本數(shù)據(jù)和所述樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的剩余使用壽命標(biāo)簽，對所述群驅(qū)動模型中的每個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型進(jìn)行同步訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成的目標(biāo)群驅(qū)動模型。

42、第六方面，本技術(shù)還提供了一種計算機(jī)設(shè)備。所述計算機(jī)設(shè)備包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序，處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)以下步驟：

43、將鋰離子電池的充電時間、電流數(shù)據(jù)和固相顆粒半徑，分別輸入至目標(biāo)群驅(qū)動模型中的每個訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，得到每個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型輸出的所述鋰離子電池的預(yù)測剩余使用壽命；所述目標(biāo)群驅(qū)動模型根據(jù)如第一方面所述的方法的步驟得到；

44、根據(jù)所述預(yù)測剩余使用壽命，從所述目標(biāo)群驅(qū)動模型包含的多個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，篩選出滿足預(yù)設(shè)模型性能條件的目標(biāo)壽命預(yù)測模型；

45、根據(jù)所述目標(biāo)壽命預(yù)測模型輸出的預(yù)測剩余使用壽命，得到所述鋰離子電池的目標(biāo)剩余使用壽命。

46、第七方面，本技術(shù)還提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)以下步驟：

47、獲取原始網(wǎng)絡(luò)模型；所述原始網(wǎng)絡(luò)模型包括原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)和外層網(wǎng)絡(luò)；所述外層網(wǎng)絡(luò)用于預(yù)測鋰離子電池的剩余使用壽命；

48、將所述鋰離子電池的機(jī)理信息與所述原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，得到內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)，以及由所述內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)和所述外層網(wǎng)絡(luò)組成的待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型；所述內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)用于評估所述鋰離子電池的電池老化情況；

49、根據(jù)多個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型，構(gòu)建待訓(xùn)練的群驅(qū)動模型；

50、根據(jù)所述鋰離子電池的樣本數(shù)據(jù)和所述樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的剩余使用壽命標(biāo)簽，對所述群驅(qū)動模型中的每個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型進(jìn)行同步訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成的目標(biāo)群驅(qū)動模型。

51、第八方面，本技術(shù)還提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)以下步驟：

52、將鋰離子電池的充電時間、電流數(shù)據(jù)和固相顆粒半徑，分別輸入至目標(biāo)群驅(qū)動模型中的每個訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，得到每個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型輸出的所述鋰離子電池的預(yù)測剩余使用壽命；所述目標(biāo)群驅(qū)動模型根據(jù)如第一方面所述的方法的步驟得到；

53、根據(jù)所述預(yù)測剩余使用壽命，從所述目標(biāo)群驅(qū)動模型包含的多個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，篩選出滿足預(yù)設(shè)模型性能條件的目標(biāo)壽命預(yù)測模型；

54、根據(jù)所述目標(biāo)壽命預(yù)測模型輸出的預(yù)測剩余使用壽命，得到所述鋰離子電池的目標(biāo)剩余使用壽命。

55、第九方面，本技術(shù)還提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品。所述計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)以下步驟：

56、獲取原始網(wǎng)絡(luò)模型；所述原始網(wǎng)絡(luò)模型包括原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)和外層網(wǎng)絡(luò)；所述外層網(wǎng)絡(luò)用于預(yù)測鋰離子電池的剩余使用壽命；

57、將所述鋰離子電池的機(jī)理信息與所述原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，得到內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)，以及由所述內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)和所述外層網(wǎng)絡(luò)組成的待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型；所述內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)用于評估所述鋰離子電池的電池老化情況；

58、根據(jù)多個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型，構(gòu)建待訓(xùn)練的群驅(qū)動模型；

59、根據(jù)所述鋰離子電池的樣本數(shù)據(jù)和所述樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的剩余使用壽命標(biāo)簽，對所述群驅(qū)動模型中的每個所述待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型進(jìn)行同步訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成的目標(biāo)群驅(qū)動模型。

60、第十方面，本技術(shù)還提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品。所述計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)以下步驟：

61、將鋰離子電池的充電時間、電流數(shù)據(jù)和固相顆粒半徑，分別輸入至目標(biāo)群驅(qū)動模型中的每個訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，得到每個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型輸出的所述鋰離子電池的預(yù)測剩余使用壽命；所述目標(biāo)群驅(qū)動模型根據(jù)如第一方面所述的方法的步驟得到；

62、根據(jù)所述預(yù)測剩余使用壽命，從所述目標(biāo)群驅(qū)動模型包含的多個所述訓(xùn)練完成的壽命預(yù)測模型中，篩選出滿足預(yù)設(shè)模型性能條件的目標(biāo)壽命預(yù)測模型；

63、根據(jù)所述目標(biāo)壽命預(yù)測模型輸出的預(yù)測剩余使用壽命，得到所述鋰離子電池的目標(biāo)剩余使用壽命。

64、上述鋰離子電池壽命預(yù)測模型構(gòu)建方法、鋰離子電池剩余使用壽命預(yù)測方法、裝置、計算機(jī)設(shè)備、存儲介質(zhì)和計算機(jī)程序產(chǎn)品，獲取原始網(wǎng)絡(luò)模型；原始網(wǎng)絡(luò)模型包括原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)和外層網(wǎng)絡(luò)；外層網(wǎng)絡(luò)用于預(yù)測鋰離子電池的剩余使用壽命；將鋰離子電池的機(jī)理信息與原始內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，得到內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)，以及由內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)和外層網(wǎng)絡(luò)組成的待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型；內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)用于評估鋰離子電池的電池老化情況；根據(jù)多個待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型，構(gòu)建待訓(xùn)練的群驅(qū)動模型；根據(jù)鋰離子電池的樣本數(shù)據(jù)和樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的剩余使用壽命標(biāo)簽，對群驅(qū)動模型中的每個待訓(xùn)練的壽命預(yù)測模型進(jìn)行同步訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成的目標(biāo)群驅(qū)動模型。采用本方法，通過引入鋰離子電池的機(jī)理信息來優(yōu)化模型，使得優(yōu)化得到的壽命預(yù)測模型能更深層的分析鋰離子電池內(nèi)部的材料性能狀態(tài)，從而提升壽命預(yù)測模型的壽命預(yù)測精度；還通過多個壽命預(yù)測模型來搭建群驅(qū)動模型，使得群驅(qū)動模型在訓(xùn)練、應(yīng)用中綜合考慮多個壽命預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果，能夠避免因單個壽命預(yù)測模型的預(yù)測精度下降導(dǎo)致最終輸出的目標(biāo)剩余使用壽命錯誤，使得群驅(qū)動模型在預(yù)測過程中能夠更好地適應(yīng)不同電池的工作條件和環(huán)境變化，大大提升了鋰離子電池剩余使用壽命的預(yù)測精度。