On Uncertainty Quantification in the Parametrization of Newman-Type Models of Lithium-Ion Batteries
Notice bibliographique
Résumé
We consider the problem of parameterizing Newman-type models of Li-ion batteries focusing on quantifying the inherent uncertainty of this process and its dependence on the discharge rate. In order to rule out genuine experimental error and instead isolate the intrinsic uncertainty of model fitting, we concentrate on an idealized setting where “synthetic” measurements in the form of voltage curves are manufactured using the full, and most accurate, Newman model with parameter values considered “true”, whereas parameterization is performed using simplified versions of the model, namely, the single-particle model and its recently proposed corrected version. By framing the problem in this way, we are able to eliminate aspects which affect uncertainty, but are hard to quantify such as, e.g., experimental errors. The parameterization is performed by formulating an inverse problem which is solved using a state-of-the-art Bayesian approach in which the parameters to be inferred are represented in terms of suitable probability distributions; this allows us to assess the uncertainty of their reconstruction. The key finding is that while at slow discharge rates the voltage curves can be reconstructed quite accurately, this can be achieved with some parameters varying by 300% or more, thus providing evidence for very high uncertainty of the parameter inference process. As the discharge rate increases, the reconstruction uncertainty is reduced. However, the fits to the voltage curves become less accurate and the reconstructed parameter values begin to deviate from the “true” ones. The decrease in the accuracy of fits is concomitant with the simplified models losing validity; at C-rates of 2C and above the single-particle model does not accurately capture the physics of (dis)charge. This reveals a pitfall that one needs to be mindful of, namely, that an accurate fit does not necessarily mean that the fitted model accurately describes the physics. We conclude that inverse modelling using simplified models appears to be a viable and useful strategy for parameterizing Newman-type models because they allow fitting to be carried out in a reduced parameter space, however, we should be careful to verify that the reduced models are valid before trusting the results.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,007 | 0,033 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,004 |
| Communication savante | 0,003 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».