基于数据驱动的锂离子动力电池剩余使用寿命预测方法综述

准确预测锂离子动力电池的剩余使用寿命(remaining useful life, RUL),确保相关行业和设施的可靠性和安全性具有重要意义。数据驱动方法仅通过实验数据总结电池性能参数变化规律从而预测电池剩余寿命,突破了传统基于模型方法精度低、难以建模、通用性差的局限。首先针对基于数据驱动的锂离子动力电池寿命预测的研究进行分析,归纳总结出锂离子动力电池寿命预测建模思路。其次,分类阐述了各种基于数据驱动的预测方法,并对其优缺点进行了分析。最后,给出了锂离子动力电池剩余寿命预测的发展趋势。     

基于形态与性能的动力电池循环寿命预测方法

常用的锂动力电池循环寿命预测模型由于忽略了电化学反应引起的结构变化而导致锂动力电池寿命预测出现错误.为此,以磷酸铁锂动力电池为对象,研究了锂动力电池内部结构形态与锂动力电池循环寿命之间的关系,提出了基于形态与性能的动力电池循环寿命预测方法,建立了基于形态与性能的动力电池循环寿命预测模型(BLPC模型),研发了对应的动力电池循环寿命检测系统(BLPC系统),并以此对磷酸铁锂电池进行了循环寿命实验和BLPC模型的验证分析.结果表明,与常用的电池循环寿命预测方法相比,该预测方法具有可行与实用的特点.     

基于步进应力加速寿命试验的引信贮存寿命评估

在简述步进应力加速寿命试验原理的基础上，通过对某引信贮存状态、失效机理分析和摸底加速试验，确定进行该引信步进应力加速寿命试验的试验应力和应力水平，建立数据处理数学模型和贮存寿命预测方法．依据该引信步进应力加速寿命试验结果和数据处理方法，计算出该引信在正常应力水平下的可靠贮存寿命约为17a。     

抽油杆可靠性的试验研究

对抽油杆的可靠性试验研究表明，抽油杆的可靠性指标应用以其安全使用寿命为准则，通过寿命试验对抽油杆可靠度进行了评价。重点讨论了抽油杆的寿命试验和加速寿命试验，提出抽油杆的寿命分散和系数。并针对抽油杆的特点，介绍了抽油杆可靠性筛选试验和可靠性验证试验的主要步骤，并给出了应用实例。     

采用虚拟样本加速退化试验的复杂电子设备可靠性评估

对复杂电子设备进行可靠性评估时,针对退化特征量难以确定和试验样本数目有限这两方面的困难,提出了一种基于虚拟样本加速退化试验(ADT)的电子设备可靠性评估新方法.将相对贴近度的概念引入到退化监测数据的处理中,以相对贴近度为退化特征量,并对原始样本进行虚拟增广,同时对增广样本数据加以修正处理,从而形成电子设备各应力下的退化轨迹.将该方法与传统的可靠性预测方法相结合,有效地解决了加速退化试验中极少样本数据的处理问题.实例分析表明:电子设备的预测寿命与出厂时标定使用寿命的误差为5.93％,86.27％的样品设备使用寿命超过9 a,说明该方法可行、有效,并大大提高了试验的效费比.     

抽油杆可靠性的试验研究

对抽油杆的可靠性试验研究表明.抽油杆的可靠性指标应以其安全使用寿命为准则.通过寿命试验对抽油杆可靠度进行了评价.重点讨论了抽油杆的寿命试验和加速寿命试验.提出抽油杆的寿命分散系数.并针对抽油杆的特点.介绍了抽油杆可靠性筛选试验和可靠性验证试验的主要步骤.并给出了应用实例.     

基于加速寿命试验的IGBT模块寿命预测和失效分析

针对IGBT可靠性分析与寿命预测问题,提出了一种利用加速寿命试验对IGBT模块使用寿命进行预测的新方法.论述了加速寿命试验的原理与方法,提出采用对数正态分布描述IGBT模块的寿命分布,以阿伦尼斯模型为基础,利用极大似然估计法对试验数据进行统计与分析,建立了IGBT模块的寿命预测模型,实现了对正常应力下模块寿命的科学估计,并对IGBT模块的失效机理进行了详细分析.结果表明,IGBT模块寿命服从对数正态分布,纠正了以往认为其服从Weibull分布的错误思想.随结温差和平均结温的增大,IGBT模块寿命逐渐减小,并且当模块到达寿命终点时,其最终失效形式为热失效.     

高温加速寿命试验在激光器管芯可靠性分析中的应用

该文研究了高温加速寿命试验在激光器管芯可靠性分析中的应用,给出了加速老化试验的试验方法、基本概念和流程,并结合试验数据研究了高温加速寿命试验对激光器管芯的可靠性影响以及对激光器管芯寿命的预测,为在实际应用中使用高温加速寿命试验节省时间,为提高管芯可靠性提供技术支持。     

基于卡尔曼滤波的动力电池SOC估算

由于传统无迹卡尔曼滤波估算方法具有局限性,为了能准确估算动力电池荷电状态(state of charge,SOC),提出了一种基于无迹卡尔曼粒子滤波的动力电池SOC估算方法.以三元锂电池为研究对象,建立了电池二阶RC等效电路模型,通过对电池进行充放电试验辨识出模型参数,并验证模型准确性.采集了实际工况下的电池数据,分别用无迹卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法和无迹卡尔曼粒子滤波算法估算电池SOC,在MATLAB中进行了仿真试验,并对估算的电池SOC进行比较.结果表明：无迹卡尔曼粒子滤波算法可以快速准确地估算出电池SOC,误差小于2.5%,优于另外2种算法.     

基于小样本试验的大型回转支承剩余寿命预测

提出一种基于小样本的大型回转支承剩余寿命预测方法,首先基于改进的威布尔分布理论建立回转支承剩余寿命预测的可靠性模型,然后基于赫兹理论分析回转支承滚道载荷分布规律,并结合Archard磨损理论和逆幂率加速寿命模型提出通过小样本试验估计预测模型参数的方法,最后用QNA-730-22内齿式回转支承进行验证。研究结果表明:该方法能够通过一次全寿命试验建立起多个疲劳载荷下多个滚道样本准确的寿命模型,相对于NREL设计指南和ISO281的疲劳寿命计算方法,该方法更接近真实试验数据,并且相对传统可靠性建模方法能节省大量的时间和费用,为企业制定及时的主动维护策略提供参考。     

混凝土路面板早期开裂疲劳寿命预测

为准确预测水泥混凝土路面板在早期裂缝情况下的疲劳寿命,帮助制定合理的维修计划、延长道路使用寿命,该文通过小梁四点弯拉及混凝土板疲劳加载试验,研究了混凝土断裂力学参数及疲劳行为,并对有裂缝混凝土板的疲劳寿命进行预测分析。试验研究和模型预测均表明:混凝土路面板早期开裂疲劳寿命或破损过程分为3个阶段,且板的疲劳断裂寿命远小于传统模型预测值;开放交通时间的早晚对板的疲劳寿命有至关重要影响。研究结果对于准确预测疲劳寿命和及时进行路面维修与裂缝处理具有实际意义。     

混合加速寿命试验模型下威布尔分布参数的统计分析

在混合加速寿命试验模型（序进应力加速寿命试验和恒定应力加速寿命试验相结合）下，讨论了寿命分布为威布尔分布时的参数估计问题，给出了形状参数的逆矩估计以及加速系数的置信区间．并且随机模拟一组样本，验证了这个方法的有效性．     

手摇鼓风机传动系统加速寿命试验研究

根据材料的有限寿命疲劳曲线方程及疲劳损伤累积假说推导出用于确定加速寿命试验时间的计算公式针对小功率增速器的特点,设计了用于加速寿命试验的试验方案,试验结果一和摇鼓风机在正常条件下使用其使用寿命可以达到１００００ｈ。     

基于Arrehenius模型的电气电缆使用寿命评估技术

电气电缆是高速动车组中最重要的材料之一,准确用寿命直接影响到动车组的运行安全和车辆的运营成本。采用基于Arrehenius模型的方法对动车组电缆使用寿命进行了评估。推导Arrehenius数学模型,同时为了解决问题方便进行了相应的简化,通过最小二乘法进行了模型中参数的求取,最后通过电缆加速热老化试验验证了方法的可行性。     

动力电池系统六自由度振动试验及其应用研究

动力电池作为新能源电动汽车能量供给的关键部件,应能满足复杂路况运行环境和行驶工况下的机械受力、 使用安全性、 可靠性及循环寿命要求.简单地介绍了六自由度振动台的发展现状及其控制策略,再根据某款电动汽车动力电池六自由度振动试验介绍试验的操作步骤和流程,以验证动力电池的结构稳定性、可靠性.最后展望未来六自由度振动在新能源汽...     

防松帽搭接焊缝力学性能及分区建模方法

为了建立精细有限元模型,提高焊缝疲劳寿命仿真预测精度,需准确获取焊缝区的组织及材料力学性能分布.通过金相试验得到了焊缝区域组织分布,结合硬度试验和经验公式获取了焊缝微小区域组织应力-应变曲线参数.根据试验结果分析提出一种焊缝分区建模方法,并利用准静态拉伸试验验证了该方法的正确性,为进一步分析焊缝区域失效机制以及预测疲劳寿命奠定了基础.     

基于双线性回归法的真空荧光显示器寿命预测

为了在较短的时间内获得真空荧光显示器（vacuum fluorescent display, VFD）的寿命信息,节省试验时间,降低预测成本,通过对VFD失效机理进行分析,开展了4组恒定应力加速寿命试验,采用三参数威布尔函数描述其寿命分布,利用双线性回归法（bilinear regression method, BRM）实现了VFD的寿命预测.数值结果表明,VFD的寿命服从三参数威布尔分布,其加速模型符合线性阿伦尼斯方程,每个加速应力水平下VFD的失效机理保持不变,提出的试验方法和理论模型使得短时间内精确预测VFD寿命成为可能.     

鼓式制动器疲劳寿命预测

鼓式制动器是重型商用车的关键安全部件,研究其疲劳寿命预测方法具有重要的工程意义。制动鼓的开裂是鼓式制动器失效的主要形式。该文首先建立并验证了鼓式制动器温度-应力顺序耦合的有限元模型,并获取了加速疲劳工况下制动鼓的动态应力曲线;然后拟合了高温状态下内表面材料的应力应变关系,代入动应力曲线作为疲劳载荷,使用Manson-Coffin-Basquin模型计算得到内表面各点的失效寿命;最后借助加速疲劳试验结果验证了鼓式制动器的疲劳寿命预测方法。该方法分析了制动器在实际工作过程中的热机载荷波动,考虑了制动鼓材料高温状态性能下降的影响,能够满足工程中制动器失效行为预测的使用需要,可为后续的优化设计奠定基础。     

动力电池电阻层析成像多参数影响正交优化

针对目前动力电池内部温度局部变化难以准确检测的现状,创新性将电阻层析成像(ERT)方法引入到电池内部温度检测中.为匹配动力电池温度检测的ERT系统参数,实验通过正交优化方法选取电极片厚度、电极片形状、激励电流、电极排列方式4个参数对数据含噪比、灵敏度、探测深度三大指标进行了试验分析,并利用层次分析法(AHP)确定综合评分指标.极差分析中,电极排列方式极差最大,对试验结果影响最大,电极片形状影响程度次之;方差分析中,在置信水平95%以上,电极排列方式和电极片形状对试验结果均有显著影响,激励电流影响较小,而电极片厚度影响可忽略;对比不同组反演图像,进一步直观验证了定量分析的试验结果.结果表明采用施伦贝尔排列、圆形电极、2.6m A激励电流的组合,可优化动力电池内部温度检测的ERT系统性能,确保ERT方法在电池内部温度检测方面的准确性与适用性,为ERT在动力电池组的安全特性、寿命预测、负载控制等方面的研究提供基础.     

灰色预测在恒定应力加速寿命试验中的应用

本文介绍了灰色预测在恒定应力加速寿命试验数据处理中的应用,并结合实例给出了试验数据的处理步骤和方法。