基于信息熵和模糊綜合評判的動(dòng)力電池性能評估

劉佳庚++趙美紅

摘 要：本文將圍繞新能源汽車動(dòng)力電池匹配和分組這一關(guān)鍵科學(xué)問題開展研究，建立了基于信息熵和模糊評價(jià)矩陣構(gòu)建動(dòng)力電池的綜合性能評價(jià)模型。實(shí)驗(yàn)表明該方法可信度和有效性較高，對動(dòng)力電池組進(jìn)行狀態(tài)對比和實(shí)時(shí)掌握動(dòng)力電池組的運(yùn)行狀態(tài)具有較好的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力電池；信息熵；模糊評判；性能評估

中圖分類號：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

本文考慮到電池的綜合性能評價(jià)是一個(gè)多層次多因素相互聯(lián)系、相互制約的復(fù)雜系統(tǒng)，建立信息熵和模糊綜合評判的理論模型可以對所有電池的綜合能進(jìn)行整體且較為全面的評價(jià)，對每個(gè)電池進(jìn)行可靠的優(yōu)劣排序，為電池的篩選配組提供理論依據(jù)。

1.信息熵及模糊評判介紹

香農(nóng)（Shannon）于1948年提出信息熵的概念，將熱力學(xué)幾率擴(kuò)展到系統(tǒng)的各個(gè)信息源信號出現(xiàn)的幾率熵的概念最初產(chǎn)生于熱力學(xué)，后來在信息論中用熵來表示事物出現(xiàn)的不確定性，假設(shè)某系統(tǒng)X可能出現(xiàn)于幾種不同的狀態(tài)x1，x2，…，xn，p（xi）代表狀態(tài)xi（i=1，2，…，n）出現(xiàn)的概率，則該系統(tǒng)的信息熵H（X）定義為

（1）

信息熵是信息無序度的度量，信息熵越大，信息的無序度越高，其信息的貢獻(xiàn)越??；反之信息熵越小，信息的無序度越小，信息的貢獻(xiàn)越大。

模糊綜合評價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評價(jià)方法。具有結(jié)果清晰，系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較好地解決模糊的、難以量化的問題，適合各種非確定性問題的解決。

2.評價(jià)模型

2.1 信息熵評價(jià)模型

對于待評價(jià)的電池，假設(shè)存在N個(gè)影響因素，有k個(gè)電池參與評價(jià)，選取電池中各影響因素的最優(yōu)指標(biāo)構(gòu)成參考序列。

對于動(dòng)力電池性能的評價(jià)，構(gòu)造決策矩陣Aij=（aij）n×m，其中

2.2 模糊關(guān)聯(lián)評價(jià)模型

本文根據(jù)動(dòng)力電池的實(shí)際特性，選取偏小型隸屬函數(shù)和偏大型隸屬函數(shù)如下式所示：

因素論域U和評價(jià)論域V之間的模糊關(guān)系用評價(jià)矩陣B表示為

最后將模糊關(guān)聯(lián)評價(jià)矩陣與通過信息熵得到的權(quán)重做如下式的計(jì)算各個(gè)單體電池的綜合屬性值zi（ω）（i∈N）

根據(jù)計(jì)算好的zi（ω）（i∈N）值對各個(gè)單體電池的性能進(jìn)行排序和擇優(yōu)。

3.基于模糊矩陣和信息熵的動(dòng)力電池綜合評價(jià)

3.1 模型評價(jià)集的選取

選取充電、放電實(shí)驗(yàn)過程中的開路電壓、容量、內(nèi)阻、放電效率、終止電流、溫度變化共12個(gè)指標(biāo)構(gòu)成評價(jià)的指標(biāo)體系。對7節(jié)動(dòng)力電池進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn)，每節(jié)電池進(jìn)行50次實(shí)驗(yàn)，求出各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)的平均值作為樣本參數(shù)值。

3.2 信息熵確定影響電池性能因素的權(quán)重

將指標(biāo)值決策矩陣，利用（3）、（4）式對矩陣中的各個(gè)元素做規(guī)范化處理去掉其量綱的影響得到歸一化矩陣R*并得到數(shù)據(jù)，再根據(jù)（7）式計(jì)算屬性的信息熵，得到相應(yīng)的E值

由此計(jì)算出各個(gè)影響因素的權(quán)重向量ω=（ω1，ω2，…，ωm）為：（0.8252、0.0835、0.6391、0.0241、0.0339、0.1829、0.3832、0.2437、0.0653、0.5821、0.2031、0.4831）

3.3 確定模糊評價(jià)矩陣

根據(jù)（9）、（10）兩式對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并得到評價(jià)矩陣如下：

通過上述評價(jià)模型最后計(jì)算出了動(dòng)力電池性能，可以將1#電池、3#電池、4#電池和7#電池組合在一起，這樣可以提高電池組的整體性能。

結(jié)論

本文提出的基于信息熵和模糊評判矩陣的綜合性能評價(jià)體系，所獲得的權(quán)重和評價(jià)矩陣均來自于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。避免了主觀因素對評價(jià)結(jié)果造成的不確定性。實(shí)現(xiàn)了對大容量能量型動(dòng)力電池的性能評價(jià)。

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