Physics-Informed Temperature Prediction of Lithium-Ion Batteries Using Decomposition-Enhanced LSTM and BiLSTM Models
Pourquoi ce travail est dans la base
Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.
Notice bibliographique
Résumé
Accurately forecasting the operating temperature of lithium-ion batteries (LIBs) is essential for preventing thermal runaway, extending service life, and ensuring the safe operation of electric vehicles and stationary energy-storage systems. This work introduces a unified, physics-informed, and data-driven temperature-prediction framework that integrates mathematically governed preprocessing, electrothermal decomposition, and sequential deep learning architectures. The methodology systematically applies the governing relations to convert raw temperature measurements into trend, seasonal, and residual components, thereby isolating long-term thermal accumulation, reversible entropy-driven oscillations, and irreversible resistive heating. These physically interpretable signatures serve as structured inputs to machine learning and deep learning models trained on temporally segmented temperature sequences. Among all evaluated predictors, the Bidirectional Long Short-Term Memory (BiLSTM) network achieved the highest prediction fidelity, yielding an RMSE of 0.018 °C, a 35.7% improvement over the conventional Long Short-Term Memory (LSTM) (RMSE = 0.028 °C) due to its ability to simultaneously encode forward and backward temporal dependencies inherent in cyclic electrochemical operation. While CatBoost exhibited the strongest performance among classical regressors (RMSE = 0.022 °C), outperforming Random Forest, Gradient Boosting, Support Vector Regression, XGBoost, and LightGBM, it remained inferior to BiLSTM because it lacks the capacity to represent bidirectional electrothermal dynamics. This performance hierarchy confirms that LIB thermal evolution is not dictated solely by historical load sequences; it also depends on forthcoming cycling patterns and entropic interactions, which unidirectional and memoryless models cannot capture. The resulting hybrid physics-data-driven framework provides a reliable surrogate for real-time LIB thermal estimation and can be directly embedded within BMS to enable proactive intervention strategies such as predictive cooling activation, current derating, and early detection of hazardous thermal conditions. By coupling physics-based decomposition with deep sequential learning, this study establishes a validated foundation for next-generation LIB thermal-management platforms and identifies a clear trajectory for future work extending the methodology to module- and pack-level systems suitable for industrial deployment.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 découle