Hybrid data-based modeling for the prediction and diagnostics of Li-ion battery thermal behaviors
Notice bibliographique
Résumé
Lithium-ion battery (LIB) has been deployed for the electrification of the transport sector as a key strategy for climate change mitigation and adaptation. However, it has significant technical challenges such as thermal runaway, requiring a good understanding and accurate prediction of the LIB thermal behavior (heat generation rate). In this study, a novel hybrid approach using an Artificial Neural Network (ANN) is developed for predicting the heat generation rate with discharge current, output voltage, ambient temperature, cell surface temperature, and Depth of Discharge (DOD) as the feature vectors (inputs); where the DOD is estimated with an Extended Kalman Filter (EKF), and direct Coulomb Counting (CC) method, respectively. A shallow neural network utilizing the Marquette-Levenberg algorithm is designed and calibrated using over 8000 cases of the testing data. It is shown that the predicted heat generation rate of LIB agrees well with the experimental results with an accuracy of R > 0.995. Further potential of this hybrid data-based model is evaluated by simulating a thermal management system control and by introducing voltage and current sensor faults for diagnostic purposes. It is shown that, when compared to the experimental value, the relative error of the total heat output generated is less than 2% when there is no sensor fault, and greater than 50% and 25%, respectively, with an induced failure of the current and voltage sensor, demonstrating the ability to build accurate models relying solely on LIB discharge data for sensor diagnostics. This study highlights the combination of using battery thermal behavior with machine learning for real time battery system monitoring, controls and field diagnostics.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».