【AppliedEnergy最新原创论文】通过充电片段调整实现锂离子电池健康状态精细化评估

锂电联盟会长 2024-09-11 09:30

点击左上角“锂电联盟会长”,即可关注!

原文信息:
Refined lithium-ion battery state of health estimation with charging segment adjustment
原文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261924014600

Highlights

•提出了一种残差卷积和Transformer网络来确保随机电压段的SOH估计。

利用了交叉注意机制来整合充电段老化特征和运行条件的信息。

采用了残差卷积作为Transformer的嵌入层,将充电段提取的信息映射到高维向量。

设计了一种基于 ElasticNet 的特征传输策略来使用任意长度的电压段。

摘要

对于电池管理系统 (BMS) 来说,准确监测锂离子电池 (LIBs) 的健康状态 (SOH) 至关重要,但无法充分利用任意长度的随机充电段。为此,提出了一种残差卷积和变压器网络 (R-TNet),以利用随机段中稀疏维度的特征实现准确的 LIB SOH 估计,其中估计任务需要充电段的起始和结束电压、安培小时 (Ah) 吞吐量、温度和电流速率。通过 R-TNet 的交叉注意机制,可以整合运行条件和片段位置,从而实现充电段内的 LIBs SOH 估计。为了扩展任意充电行为的灵活性,设计了一种基于 ElasticNet 的特征传输策略来使用任意充电长度。使用 121 个具有不同化学成分和循环条件的电池来验证所提出方法的性能。所提方法的结果表明,即使对于 50 mV 电压段,SOH 估计的均方根误差 (RMSE) 也能达到 1.6%。

Abstract

Accurately monitoring the state of health (SOH) of lithium-ion batteries (LIBs) is crucial for battery management systems (BMS), yet there lack of the possibility to fully use the random charging segments with any length. To this end, a residual convolution and transformer network (R-TNet) is proposed to enable an accurate LIB SOH estimation with the sparse dimension of feature in random segments, where the start and end voltage, the Ampere-hour (Ah) throughput, temperature, and current rate of a charging segment are required for the estimation task. Through the cross-attention mechanism of R-TNet, the operation condition and the position of the partial voltage can be integrated to enable the LIBs SOH estimation within a charging segment. To extend the flexibility with arbitrary charging behaviors, an ElasticNet-based feature transfer strategy is designed to use any charging length. 121 cells with different chemistries and cycling conditions are used to validate the performance of the proposed method. The results of the proposed method show that the root mean square error (RMSE) of SOH estimation can reach 1.6% even for a 50 mV voltage segment.

Keywords

State of health estimation;

Residual convolution and transformer network;

Charging segment;

Feature transfer;

ElasticNet;

Graphics

Fig. 1. The overall framework of the proposed method.

Fig. 3. The detailed structure of the R-TNet.

Fig. 4. The proposed feature transfer strategy.

Fig. 6. Results of SOH estimation for NCA cells. (a) RMSE (%); (b) MAE (%); (c) R2.

Fig. 7. Results of SOH estimation for Cell 1

Fig. 9. The errors of the comparison methods for Cell 1~14. (a) RMSE (%); (b) MAE (%); (c) R2; (d) Max error.

Fig. 10. SOH estimation results of different models for Cell 1.

Fig. 11. SOH estimation AE results for voltage segments of different lengths.

Fig. 13. SOH estimation results for Cells 15~25.

团队简介

       本研究由西安交通⼤学先进电力储能技术研究中心人员完成。

通讯作者简介:

       孟锦豪,博士,西安交通大学副教授,长期从事电池储能系统及能量管理方面研究。累计发表学术论文100余篇,其中,8篇ESI高被引论文,1篇ESI热点论文,授权国家发明专利10余项,参与起草团体标准1项。曾获2020年度陕西高等学校科学技术二等奖1项、陕西省自然科学优秀论文三等奖1项。主持或参与多项与电池储能应用相关课题。

第一作者简介:

       郑琨,西安交通大学未来技术学院硕士研究生,研究方向为数据驱动的锂离子电池SOX估计及故障诊断。

锂电联盟会长向各大团队诚心约稿,课题组最新成果、方向总结、推广等皆可投稿,请联系:邮箱libatteryalliance@163.com或微信Ydnxke。
相关阅读:
锂离子电池制备材料/压力测试
锂电池自放电测量方法:静态与动态测量法
软包电池关键工艺问题!
一文搞懂锂离子电池K值!
工艺,研发,机理和专利!软包电池方向重磅汇总资料分享!
揭秘宁德时代CATL超级工厂!
搞懂锂电池阻抗谱(EIS)不容易,这篇综述值得一看!
锂离子电池生产中各种问题汇编
锂电池循环寿命研究汇总(附60份精品资料免费下载)

锂电联盟会长 研发材料,应用科技
评论
  • 最近几年,新能源汽车愈发受到消费者的青睐,其销量也是一路走高。据中汽协公布的数据显示,2024年10月,新能源汽车产销分别完成146.3万辆和143万辆,同比分别增长48%和49.6%。而结合各家新能源车企所公布的销量数据来看,比亚迪再度夺得了销冠宝座,其10月新能源汽车销量达到了502657辆,同比增长66.53%。众所周知,比亚迪是新能源汽车领域的重要参与者,其一举一动向来为外界所关注。日前,比亚迪汽车旗下品牌方程豹汽车推出了新车方程豹豹8,该款车型一上市就迅速吸引了消费者的目光,成为SUV
    刘旷 2024-12-02 09:32 98浏览
  • 遇到部分串口工具不支持1500000波特率,这时候就需要进行修改,本文以触觉智能RK3562开发板修改系统波特率为115200为例,介绍瑞芯微方案主板Linux修改系统串口波特率教程。温馨提示:瑞芯微方案主板/开发板串口波特率只支持115200或1500000。修改Loader打印波特率查看对应芯片的MINIALL.ini确定要修改的bin文件#查看对应芯片的MINIALL.ini cat rkbin/RKBOOT/RK3562MINIALL.ini修改uart baudrate参数修改以下目
    Industio_触觉智能 2024-12-03 11:28 41浏览
  • 戴上XR眼镜去“追龙”是种什么体验?2024年11月30日,由上海自然博物馆(上海科技馆分馆)与三湘印象联合出品、三湘印象旗下观印象艺术发展有限公司(下简称“观印象”)承制的《又见恐龙》XR嘉年华在上海自然博物馆重磅开幕。该体验项目将于12月1日正式对公众开放,持续至2025年3月30日。双向奔赴,恐龙IP撞上元宇宙不久前,上海市经济和信息化委员会等部门联合印发了《上海市超高清视听产业发展行动方案》,特别提到“支持博物馆、主题乐园等场所推动超高清视听技术应用,丰富线下文旅消费体验”。作为上海自然
    电子与消费 2024-11-30 22:03 86浏览
  • 作为优秀工程师的你,已身经百战、阅板无数!请先醒醒,新的项目来了,这是一个既要、又要、还要的产品需求,ARM核心板中一个处理器怎么能实现这么丰富的外围接口?踌躇之际,你偶阅此文。于是,“潘多拉”的魔盒打开了!没错,USB资源就是你打开新世界得钥匙,它能做哪些扩展呢?1.1  USB扩网口通用ARM处理器大多带两路网口,如果项目中有多路网路接口的需求,一般会选择在主板外部加交换机/路由器。当然,出于成本考虑,也可以将Switch芯片集成到ARM核心板或底板上,如KSZ9897、
    万象奥科 2024-12-03 10:24 37浏览
  • RDDI-DAP错误通常与调试接口相关,特别是在使用CMSIS-DAP协议进行嵌入式系统开发时。以下是一些可能的原因和解决方法: 1. 硬件连接问题:     检查调试器(如ST-Link)与目标板之间的连接是否牢固。     确保所有必要的引脚都已正确连接,没有松动或短路。 2. 电源问题:     确保目标板和调试器都有足够的电源供应。     检查电源电压是否符合目标板的规格要求。 3. 固件问题: &n
    丙丁先生 2024-12-01 17:37 83浏览
  • 概述 说明(三)探讨的是比较器一般带有滞回(Hysteresis)功能,为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到,即便使能滞回(Hysteresis)功能,还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明(三)的基础上,继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷 由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲,所以下降沿转换速率(Slew Rate)过慢,导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回(Hysteresis)模块功
    coyoo 2024-12-03 12:20 70浏览
  •         温度传感器的精度受哪些因素影响,要先看所用的温度传感器输出哪种信号,不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。        现在常用的温度传感器输出信号有以下几种:电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例,还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器,常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数,就是说随着温度的升高,输出的电阻值会增大。对于输出
    锦正茂科技 2024-12-03 11:50 66浏览
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2024-12-02 10:40 102浏览
  • 11-29学习笔记11-29学习笔记习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-02 23:58 51浏览
  • 当前,智能汽车产业迎来重大变局,随着人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的迅猛发展,智能网联汽车正呈现强劲发展势头。11月26日,在2024紫光展锐全球合作伙伴大会汽车电子生态论坛上,紫光展锐与上汽海外出行联合发布搭载紫光展锐A7870的上汽海外MG量产车型,并发布A7710系列UWB数字钥匙解决方案平台,可应用于数字钥匙、活体检测、脚踢雷达、自动泊车等多种智能汽车场景。 联合发布量产车型,推动汽车智能化出海紫光展锐与上汽海外出行达成战略合作,联合发布搭载紫光展锐A7870的量产车型
    紫光展锐 2024-12-03 11:38 65浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦