تخمين وضعيت سلامت باتري‌هاي ليتيوم-يون با استفاده از روش يادگيري با نظارت ضعيف

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

يكي از مشكلات اصلي صنعتي شدن كشورهاي جهان و گسترش استفاده از سوخت‌هاي فسيلي، آلودگي هوا و گرمايش زمين است. بر اين اساس قوانين بين المللي متعددي براي كاهش آلاينده‌هاي ناشي از صنايع مختلف و حمل و نقل وضع شده ‌است. بخش قابل توجهي از انتشار آلاينده‌هاي ناشي از حمل و نقل جاده‌اي و خودروهاي با سوخت فسيلي است. به همين دليل در سال‌هاي اخير توسعه و جايگزيني اين نوع خودروها با خودروهاي برقي به شدت مورد توجه قرار گرفته است. يكي از چالش‌هاي توسعه‌ خودروهاي برقي، ذخيره انرژي الكتريكي با چگالي انرژي و توان مناسب و با قابليت شارژ و دشارژ متعدد است. بر اين اساس پركاربردترين ذخيره‌ساز انرژي در خودروهاي برقي كه به مرحله تجاري‌سازي رسيده است، باتري ليتيوم-يون مي‌باشد. اين نوع باتري بر اثر فعل و انفعالات شيميايي دروني و عوامل بيروني مختلف، در گذر زمان و طي چرخه‌هاي شارژ و دشارژ متعدد، دچار كاهش ظرفيت و اصطلاحاً پيري مي‌شود. با توجه به اين موضوع و اهميت قابليت اطمينان منبع انرژي در بحث خودروهاي برقي، روش‌هاي متعددي براي تخمين ظرفيت اين نوع باتري ارائه شده ‌است و تحقيق و توسعه‌ اين روش‌ها همچنان ادامه دارد. يكي از چالش‌هاي اين حوزه، تخمين عمر باتري خودرو برقي به صورت برخط و با حجم داده برچسب‌دار محدود است كه در اين تحقيق مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در اين پايان‌نامه پس از معرفي و مقايسه ذخيره‌سازهاي الكتروشيميايي، عوامل موثر بر كاهش ظرفيت آن‌ها در دو دسته عوامل دروني و بيروني بررسي مي‌شود. سپس با توجه به اين كه نمي‌توان ظرفيت باتري‌ها را با حسگرها به صورت مستقيم اندازه‌گيري كرد، روش‌هاي تخمين ظرفيت شامل روش‌هاي اسپكتروسكوپي امپدانس الكتروشيميايي، مدل‌هاي مداري و تحليلي و روش‌هاي داده‌محور بررسي مي‌شوند. از روش‌ اسپكتروسكوپي امپدانس الكتروشيميايي نمي‌توان براي تخمين برخط ظرفيت باتري استفاده كرد و نياز به تجهيزات خاص آزمايشگاهي دارد. همچنين در مدل‌هاي مداري و تحليلي، با پير شدن باتري پارامترهاي مدل تغيير مي‌كند و قابليت اطمينان روش كاهش مي‌يابد. همچنين براي تخمين عمر باتري با استفاده از روش‌هاي داده‌محور، نياز به داده‌هاي زياد و برچسب‌دار مي‌باشد. با توجه به اين دلايل، در ادامه پايان‌نامه روش پيشنهادي پيمايش نقطه به نقطه براي تخمين ظرفيت باتري بر اساس تعداده داده برچسب‌دار محدود و پراكنده معرفي و مباني رياضي آن ارائه مي‌شود. سپس روش پيشنهادي با استفاده از مجموعه داده تست ناسا ارزيابي مي‌شود. اين روش كه مشخصه ظرفيت باتري را استخراج مي‌كند، نسبت به تفاوت در ظرفيت نامي باتري‌ها مقاوم است و مي‌تواند ظرفيت باتري نو را فقط با داشتن ظرفيت نامي آن تا آخرين چرخه تخمين بزند. همچنين با افزايش تعداد داده‌هاي برچسب‌دار دقت تخمين اين روش بهبود مي‌يابد. در ادامه براي جمع‌آوري داده‌هاي ظرفيت باتري، معماري سامانه جمع‌آوري داده طراحي و ارائه مي‌شود. در معماري پيشنهادي، دو نوع داده شامل داده‌هاي برچسب‌دار محدود و پراكنده و داده‌هاي بدون برچسب با حجم زياد براي استخراج مشخصه ظرفيت باتري تعريف مي‌شوند. همچنين براي جمع‌آوري داده‌هاي بدون برچسب، نمونه عملي داده‌نگار بر بستر اينترنت اشيا طراحي و ساخته مي‌شود.

222855

الكترونيك قدرت و ماشين‌هاي الكتريكي

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان