基于健康因子和CNN-BiLSTM的锂离子电池健康状态预测
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1.南京林业大学;2.江苏省特种设备安全监督检验研究院吴江院

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基金项目:

江苏省产业前瞻与关键核心技术项目(BE2022053-2);江苏省现代农业重点及面上项目(BE2021339);南京林业大学青年科技创新基金项目(CX2019018); 无人驾驶场车检验体系建立及关键技术研究( (KI(Y)2023042) )


Prediction of Lithium-Ion Battery Health Status Based on Health Factors and CNN-BiLSTM
Author:
Affiliation:

1.Nanjing Forestry University;2.Wujiang Branch, Jiangsu Institute of Special Equipment Safety Supervision and Inspection

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    摘要:

    为提高锂离子电池的健康状态(SOH)监测精度,避免电池潜在的故障,本文提出一种基于健康因子的卷积神经网络(CNN)结合改进双向长短期记忆网络(BiLSTM)的联合模型预测电池SOH。首先通过NASA公开电池数据集提取5个与电池老化高度相关的健康因子作为SOH特征;其次构建联合网络模型,CNN层负责提取电池充放电特征因子数据的空间特征,BiLSTM层负责捕捉数据中不同特征之间的相关性,注意力机制负责对输入变量进行权重分配;最后通过对单一电池数据集和同类电池数据集进行训练预测,仿真结果表明:联合模型估计锂电池SOH时,平均绝对误差分布在0.015以内,最大绝对误差和RMAE分布在0.01以内,具有较高的精度和较好的普适性。

    Abstract:

    To improve the accuracy of State of Health (SOH) monitoring for lithium-ion batteries and prevent potential failures, this paper proposes a joint model based on Convolutional Neural Network (CNN) with enhanced Bidirectional Long Short-Term Memory (BiLSTM) for predicting battery SOH. Firstly, five highly correlated health factors related to battery aging are extracted as SOH features from the publicly available NASA battery dataset. Secondly, a joint network model is constructed where the CNN layer extracts spatial features from the battery charge/discharge characteristic data, the BiLSTM layer captures correlations among different features in the data, and an attention mechanism allocates weights to input variables. Finally, training and prediction are performed on both individual battery datasets and datasets of similar batteries. Simulation results demonstrate that the joint model estimates lithium battery SOH with an average absolute error distribution within 0.015, maximum absolute error and RMAE within 0.01, indicating high accuracy and good generality.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

李习龙,张涌,张伟,赵奉奎.基于健康因子和CNN-BiLSTM的锂离子电池健康状态预测[J].南京信息工程大学学报,,():

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  • 收稿日期:2024-05-14
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