1.一种锂电池荷电状态与能量状态估计方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:收集不同工况下锂离子电池单体充放电的电压、电流、温度、荷电状态、能量状态数据,利用离群因子检测LOF方法对异常数据进行剔除,构成原始样本;
步骤2:对原始样本中电压、电流、温度序列独立注入特定信噪比的高斯噪声,额外的生成一个独立的样本,称其为增强样本;将原始样本与增强样本合并形成Train数据集,作为模型的训练输入;
步骤3:搭建TimesNet-EC模型结构,搭建初步估计层与误差校正层双层结构;使用训练数据对TimesNet神经网络进行初步训练,作为初步估计层,同时提取初步估计层对训练数据的误差序列,构建误差样本;利用TimesNet-EC模型结构获取T时刻荷电状态和能量状态估计结果Yp步骤4:使用基于随机森林的贝叶斯优化对TimesNet-EC模型的top_k、编码器/解码器输入大小、多头注意力模型的头数、dropout进行优化,搭建基于随机森林的贝叶斯优化-TimesNet-EC模型结构;使用步骤2得到的训练集对基于随机森林的贝叶斯优化-TimeNet-EC模型进行训练,获得最佳模型超参数;
步骤5:利用优化后的模型对测试数据样本进行预测,得到最终荷电状态和能量状态预测值。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池荷电状态与能量状态估计方法,其特征在于,所述步骤1中采用利用离群因子检测LOF方法对异常数据进行剔除,构成原始样本Train步骤1.1:计算每个数据点的第k距离邻域内各点的第k可达距离,其公式为:reach_dist
其中,d
步骤1.2:计算每个点的局部第k局部可达密度,其公式为:其中,N
步骤1.3:计算每个数据点的第k局部离群因子:
步骤1.4:根据步骤1.3中计算得到的每个数据点的局部离群因子LOF
3.根据权利要求1所述的一种锂电池荷电状态与能量状态估计方法,其特征在于,所述步骤2中向原始样本中的电压、电流、温度序列独立注入特定信噪比的高斯噪声,形成增强样本,并与原始样本合并;包括以下步骤;
步骤2.1:按照一定的信噪比随机生成高斯噪声,生成指定信噪比的温度噪声T其中,P
步骤2.2:把步骤2.1中得到的噪声序列注入到原始样本的电压、电流、温度中,得到增强样本TrainT
U
I
其中T
步骤2.3:把步骤2.2中得到的增强样本TrainTrain=(Train
4.根据权利要求1所述的一种锂电池荷电状态与能量状态估计方法,其特征在于,所述步骤3中搭建的TimesNet-EC模型结构,搭建初步估计层与误差校正层双层结构,具体包括以下步骤;
步骤3.1:使用处理好的Train数据集对初步估计层的TimesNet模型进行训练,提取训练过程中TimesNet的估计结果,将估计值与实际值相减,获得估计误差序列;
步骤3.2:提取估计误差序列,以T时刻的误差E
步骤3.3:使用误差样本E,对误差校正层的TimesNet网络进行训练,得到TimesNet误差估计模型;
步骤3.4:对T时刻的荷电状态和能量状态进行估计,首先将数据输入到初步估计层,获得初步估计结果R1;
步骤3.5:将T时刻电压、电流、温度数据输入到步骤3.3所建立的TimesNet误差估计模型中,得到T时刻的估计误差e步骤3.6:把步骤3.4中得到T时刻初步估计结果R1和步骤3.5中得到的T时刻估计误差e
5.根据权利要求1所述的一种锂电池荷电状态与能量状态估计方法,其特征在于,所述步骤4中使用基于随机森林的贝叶斯优化对模型的top_k、编码器/解码器输入大小、多头注意力模型的头数、dropout进行优化,搭建基于随机森林的贝叶斯优化-TimesNet-EC模型结构,获得最佳模型超参数,包括以下步骤;
步骤4.1:初始化基于随机森林的贝叶斯优化方法的相关参数,包括最大迭代次数N、top_k、编码器/解码器输入大小、多头注意力模型的头数、dropout等超参数的搜索空间的上下限;
步骤4.2:根据步骤4.1中各超参数的上下限,随机初始化n步骤4.3:根据结果确定更新策略,并计算出新的第n+1个个体的位置;
步骤4.4:将第n+1个点带入TimesNet-EC模型中,计算f(x步骤4.5:判断是否达到最大迭代次数N,若达到,则输出最优解,并从中提取出TimesNet-EC的超参数,否则返回步4.4;
步骤4.6:将数据输入到优化后的模型中进行估计,得到最终的锂电池荷电状态和能量状态估计结果。