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通过基于机器学习的框架早期预测电池寿命

Energy ( IF 9.0 ) Pub Date : 2021-02-27 , DOI: 10.1016/j.energy.2021.120205
Zicheng Fei , Fangfang Yang , Kwok-Leung Tsui , Lishuai Li , Zijun Zhang


准确预测锂离子电池早期循环寿命对于确保安全性和可靠性、加快电池开发周期至关重要。然而,由于非线性电池容量衰减且早期循环中的变化可以忽略不计,大多数现有研究对早期预测的预测结果较差。在本文中,为了实现电池寿命的准确早期周期预测,提出了一种基于机器学习(ML)的综合框架,包含特征提取、特征选择和基于机器学习的预测三个模块。首先,通过分析各种信息参数的演化模式,根据前100个循环的充放电原始数据手工制作42个特征。其次,为了管理特征的不相关性和冗余性,采用四种典型的特征选择方法来生成最佳的低维特征子集。最后,将选定的特征输入到六个代表性的机器学习模型中,以有效预测电池寿命。进行数值实验和配对测试来统计评估所提出框架的性能。结果表明,基于wrapper的特征选择方法优于其他方法,并显着提高了后续ML模型的预测性能。在包装器特征选择之前和之后,弹性网络、高斯过程回归和支持向量机都比其他复杂的 ML 预测模型表现出更好的性能。支持向量机模型与包装器特征选择相结合,在统计上呈现出电池寿命预测的最佳结果,均方根误差为 115 个周期,a 为 0.90。 最后,与现有工作相比,通过使用所提出的框架,均方根误差从 173 个周期大幅减少到 115 个周期。




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更新日期:2021-02-27
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