Бул изилдөө, дагы мурун цикл сыноосу түзүмлмамыш бир бута иштөө шартындаки литий-ион батарея ден соолук абалы (стате оф хеалтх, SOH) бузулуу ийри сызыгыни, йалнызжа тест едилмиш булак шартларын SOH тизмеклери ве булак–максат шарт факторлору колдонуп үретмейи амачламактадыр. Изилдөөчүлөр; шартлу вариациялык тизмекден тизмекйе (жондитионал вариатионал сеqуенже-то-сеqуенже, сеq2сеq) генеративдик модельи, сейрек байланышкан бир бузулуу динамиги дүзенлейижисийле бирлештирмиштир. Модел ики ар түрдүү батарея кимйасы ве бузулуу бичими үстүндө сынанмыш; ен ийи мевжут салыштыруу ыкмасыне ылайык орточо абсолюттук катайы биринжи маалымат күмесинде ен аз %31,03, икинжи маалымат күмесинде болсо %35,90 азалтмыштыр. Ошентсе да изилдөө рецензиядан өтпөгөн препринт; натыйжалар сабит ве мурунден диагнозмланмыш изилдөө шарттарындан алынган лабораториялык картаюу тизмектерине дайанмактадыр.

Өнермененн ыкмасын пайдубал фикри, ар түрдүү температура, заряддоо ылдамдыгы, разряддоо ылдамдыгы, заряд абалы ве разряддоо тереңдиги астында олушан SOH егрмененринин гөрүнүшлери ар түрдүү олса да ортак бир жашыруун бузулуу геометриясыни пайлашабмененжеги варсайымыдыр. Дизи коддоочу, өлчүлмүш булак шарт егрисини бу жалпы жашыруун узайа твакцинамактадыр. Кошул коддоочу, ширетүү ве бута изилдөө шарттары арасындаки фаркы заманла дегишен бир дөнүшүм тизмексине чевирмектедир. Дизи декоддоочу болсо дөнүштүрүлмүш жашыруун тизмекден максаттуу шартун там SOH бузулуу ийри сызыгыни ве аныксыздык болжолуни өндүрүүтедир.

Ана генеративдик ылайыкве екленен жардамчы милдет, олуштурулан SOH егрисинин цикл сайжылуулук, бута шарт факторлору, мевжут SOH дүзейи ве SOH’нин шарттара дуйарлылыгыйла илишчопои өгренилмиш бузулуу динамикаларыне уймасыны тешвик етмектедир. Биринжи маалымат күмесинде там модельин орточо MAE маании 0,0040, икинжи маалымат күмесинде 0,0050 олмуштур. Биринжи маалымат күмесиндеки чыкарым тажрыйбаинде жардамчы милдетин калдырылдыгы M1 модельийле там модель арасындаки фарк статистикалык жактан маанилүү булунмамыштыр; буга каршы икинжи маалымат күмесинде там модель M1 дâхил бүтүн чыкарылмыш үйүрмлерден маанилүү дережеде дагы ийи натыйжа вермиштир. Бу айрым, йардымжы динамикалык жөнгө салгычсинин салымынын маалымат күмесине бторлы олабмененжегини көрсөтөт.

Түркия жагынан баалоо: Йөнтем; электр унаа батареяларынын гелиштирилмеси, йерли клетка ве пакет Ар-Ге изилдөөлары, туруктуу энергия сактоо системалери, тез заряддоо стратежмененринин өн елемеси ве пахалы цикл тажрыйбаларинин мурунликлендирилмеси үчүн изилдөө аражы катары маанилендирмененбилир. Бирок модельин Түркияда колдонулган клетка кимйалары, иклим шарттары, үйүрш циклдери ве заряддоо инфраструктурасы үстүндө догруландыгына илишкин маалымат булунмамактадыр. Изилдөө, физиксел цикл тажрыйбаларинин тамамен ортадан калдырылабмененжегини вейа өндүрүш карарларынын йалнызжа модель сонужуйла маалыматлебмененжегини гөстермемектедир.

Изилдөөнүн пайдубал суроосу недир?

Литий-ион батареяларын сыйымдуулукси ве ич каршылыгы, кулланым циклдери бойунжа дегишмектедир. Сторлык дуруму катары адландырылан SOH, батареянын мевжут өндүрүмдүүлүкыны баштапкытаки вейа номинал өндүрүмдүүлүкына ылайык ифаде еден бир көрсөткүчдир. SOH бузулуусынын ылдамдыгы ве бичими; температура, орточо заряд абалы, разряддоо тереңдиги, заряддоо ылдамдыгы, разряддоо ылдамдыгы ве чыңалуу сынырлары гиби шарттара күчтүү бичимде бторлыдыр.

Бир батарея үретижиси вейа изилдөө лабораторияы, бүтүн оласы изилдөө шарттарында там цикл өмүрү тажрыйбаи йапамайабилир. Хер шарт үчүн йүзлерже вейа бинлерже цикл убакытн тажрыйбалар заман, клетка ве сыноо каналы геректирир. Буна каршын тасарым вейа заряддоо протоколү сечими тартипсында хенүз дененмемиш шарттарын узак мөөнөттүү бузулуу егрмененринин билинмеси истенебилир.

Изилдөөнүн пайдубал суроосу шудур: Бир максаттуу шартда хичбир еркен цикл вейа реалдуу убакыттагы операциялык маалымат булунмадан, башка шарттарда өлчүлмүш SOH тизмеклеринден максаттуу шартун там бузулуу ийри сызыгы үретмененбилир ми?

“Операсйон маалыматси олмадан” не анлама гелмектедир?

Изилдөөдө колдонулган ифаде көңүл бурууле сынырландырылмалыдыр. Моделин болжол гирдмененри шунлардыр:

• Бир вейа дагы фазала тест едилмиш булак шарта аит өлчүлмүш SOH бузулуу тизмекси,
• Ширетүү шартун температура, заряддоо ылдамдыгы, разряддоо ылдамдыгы, SOC вейа DOD гиби фактөрлери,
• Тахмин едилмек истенен максаттуу шартун ошол эле түрдеки фактөрлери.

Моделин истемедиги маалымат, максаттуу шарт астында өлчүлмүш агымм, чыңалуу, температура, заряддоо егриси вейа еркен цикл SOH тизмексидир. Ошондуктан ыкма “маалыматсиз болжол” йапмамактадыр; максаттуу шарта аит операциялык маалыматне ихтийач дуймадан, булак шарт маалыматтаринден шарттар арасы өндүрүш йапмактадыр.

Литератүрде ханги боштук буталенмиштир?

Мевжут еркен өмүр вейа SOH болжол ыкмалеринин маанилүү бир бөлүмү, бута клеткайе аит илк циклдерин агымм, чыңалуу, сыйымдуулук вейа сторлык көрсөткүчлерини кулланмактадыр. Трансфер өгренмеси йаклвакцинамлары да чогунлукла бута аландан ен азындан чектелген өлчөмда маалымат геректирир. Бу дурум, максаттуу шартда хенүз тажрыйба түзүмлмамыш тасарым ашамаларында ыкмасын уйгуланмасыны сынырлар.

Хедеф операциялык маалымат истемейен геленексел ыкмалер болсо чогунлукла шарт факторлоруни догрудан SOH вейа өмүр мааниине ешлейен Гаусс процесс регрессиясы ве таяныч вектор регрессиясы гиби модельлере дайаныр. Изилдөөчүлөр бу модельлерин, кең шарт аралыкларында ве бузулуунын мененри ашамаларында кармвакцинак догрусал олмайан бичимлери йакаламакта зорланабилдигини белиртмектедир.

Өнермененн генеративдик йаклвакцинам, бута SOH маанилерини тек тек регресйонла эсептөөк йерине, булак шарт егрисини ортак бир жашыруун бузулуу узайында максаттуу шарт егрисине дөнүштүрмектедир. Бөйлеже түм өмүр цикли бойунжа бирбирине бторлы бир заман тизмекси үретилмектедир.

Проблем математиксел катары насыл диагнозмланмыштыр?

Бир иштөө шарты, М адет фактөрден олушан бир вектөрле гөстерилмектедир:

\[ \mathbf{c}=(c^1,c^2,\ldots,c^M) \]

Ширетүү шарт:

\[ \mathbf{c}_s=(c_s^1,c_s^2,\ldots,c_s^M) \]

Хедеф шарт:

\[ \mathbf{c}_t=(c_t^1,c_t^2,\ldots,c_t^M) \]

Ширетүү шарт астында өлчүлмүш SOH тизмекси:

\[ \mathbf{SOH}_s=(SOH_{s,1},SOH_{s,2},\ldots,SOH_{s,N}) \]

катары диагнозмланмыштыр. Моделин үретмеси герекен бута тизмек болсо:

\[ \mathbf{SOH}_t=f(\mathbf{SOH}_s,\mathbf{c}_s,\mathbf{c}_t) \]

илишкисийле ифаде едилмектедир. Бурада N тизмекнин өлчөө ноктасы сайжылуулукдыр. Модел, ширетүү егринин ханги шартда олуштугуну ве максаттуу шартун булак шартдан насыл айрылдыгыны бирликте кулланмактадыр.

Моделин генел мимариси

Шечопо 1’де модель ики бторлы ылайыкв хâлинде гөстерилмектедир:

1. Биринжил генеративдик ылайыкв: Ширетүү SOH тизмексини бута SOH тизмексине дөнүштүрүр.
2. Йардымжы динамик ылайыкви: Үретмененн тизмекнин маалыматден өгренилмиш бузулуу динамикаларыйле уйумлу олмасыны тешвик едер.

Биринжил ылайыкв үч модульден олушмактадыр:

• Дизи коддоочу S(·),
• Кошул коддоочу C(·),
• Дизи декоддоочу D(·).

Йардымжы ылайыкв болсо сейрек байланышкан динамикалык жөнгө салгычси R(·) тарафындан герчеклештирилмиштир.

Дизи коддоочу ширетүү бузулуу ийри сызыгыни насыл ишлер?

Дизи коддоочу, абдан катмарлы дарбазалуу кайталануучу бирдиклерден (гатед режуррент унит, GRU) олуштурулмуштур. GRU, бир заман тизмексинде ханги гечмиш билгинин корунажторына вейа унутулажторына карар верен дарбазалы бир нейрон тармагы түзүмүдыр.

л катмарындаки сыфырлама дарбазасы:

\[ \mathbf{r}_{s,n}^{l}= \sigma\left(\mathbf{W}_{r}^{l} [\mathbf{h}_{s,n-1}^{l},\mathbf{x}_{s,n}^{l}]\right) \]

Гүнжеллеме дарбазасы:

\[ \mathbf{u}_{s,n}^{l}= \sigma\left(\mathbf{W}_{u}^{l} [\mathbf{h}_{s,n-1}^{l},\mathbf{x}_{s,n}^{l}]\right) \]

Адай жашыруун абал:

\[ \widetilde{\mathbf{h}}_{s,n}^{l}= \tanh\left(\mathbf{W}_{h}^{l} [\mathbf{r}_{s,n}^{l}\odot\mathbf{h}_{s,n-1}^{l}, \mathbf{x}_{s,n}^{l}]\right) \]

Йени жашыруун абал:

\[ \mathbf{h}_{s,n}^{l}= (1-\mathbf{u}_{s,n}^{l})\odot\mathbf{h}_{s,n-1}^{l} +\mathbf{u}_{s,n}^{l}\odot\widetilde{\mathbf{h}}_{s,n}^{l} \]

σ сигмоид фонксионуну, танх хиперболик танжанты, көшели парантез вектөр бириктирүүйи ве ⊙ елеман базлы кагылышууйы көрсөтөт. Илк GRU катмарынын гирдиси SOH мааниидир; үст катмарларын гирдиси бир мурунку катмарын жашыруун абалудур.

Изилдөөнүн басылы теңдемелеринде адай жашыруун абал менен гүнжелленмиш жашыруун абал үчүн ошол эле х семболү кулланылмыш гөрүнмектедир. Йукарыдаки тилде ишарети, текстдеки сөзлү таануу уйгун бичимде ики каврамы айырт етмек амажыйла көрсөтүлгөн; өзгүн гөстеримде бу айрым ачык дегилдир.

Оласылыксал жашыруун өкүлчүлүк насыл олуштурулмактадыр?

Сон GRU катмарындаки жашыруун абал, ики там шилтемелы тор аражылыгыйла жашыруун Гаусс дторылымынын орточо ве вариансына дөнүштүрүлмектедир:

\[ \boldsymbol{\mu}_{s,n}=FC_{\mu}(\mathbf{h}_{s,n}^{L}) \]

\[ \boldsymbol{\sigma}_{s,n}^{2}=FC_{\sigma}(\mathbf{h}_{s,n}^{L}) \]

Гизил вектөр кайра параметрлештирүү ыкмасыйле үлгүленмектедир:

\[ \mathbf{z}_{s,n}= \boldsymbol{\mu}_{s,n} +\boldsymbol{\sigma}_{s,n}^{2}\odot\boldsymbol{\epsilon}, \qquad \boldsymbol{\epsilon}\sim\mathcal{N}(\mathbf{0},\mathbf{I}) \]

Бу үлгүлеме, модельин ширетүү тизмекнин жашыруун өкүлчүлүкиндеки маалыматтык аныксыздыкни ифаде етмесини амачламактадыр. Бүтүн убакыт кадамдарындаки вектөрлер бириктирилгеннде:

\[ \mathbf{Z}_s= (\mathbf{z}_{s,1},\mathbf{z}_{s,2},\ldots,\mathbf{z}_{s,N}) \]

тизмекси елде едилмектедир.

Гөстерим ноту: Денклемде догрудан варианс катары диагнозмланан σ² үлгүлеме катсайжылуулук катары кулланылмактадыр. Дегишимсел модельлерде чогунлукла стандарттык четтөө вейа лог-варианстан түретилмиш стандарттык четтөө кулланылыр. Изилдөө, бурада варианс семболүнүн стандарттык четтөөйы мы темсил еттигини вейа карекөк ишлеминин башка бир ашамада түзүмлып түзүмлмадыгыны ачыкламамактадыр. Бу неденле колдонмо айрынтжылуулук текст аркылуу кесинлештирмененмемектедир.

Кошул коддоочу ширетүү ве максаттуу шартлары насыл салыштырууктадыр?

Кошул коддоочу, хам температура ве електриксел фактөрлери догрудан тора вермек йерине физик есинли өзеллик кеңлетмеси колдонмоктадыр.

Сыжаклык фактөрлеринин кеңлетилмеси

Сыжаклык үчүн үч пайдубал терим амененси колдонулган:

• Хам ширетүү ве бута температура маанилери,
• Аррхениус бензери еxп(−1/c) теримлери,
• (1/c)еxп(−1/c) бичиминдеки билчек теримлер.

Хер аменен үчүн ширетүү ве бута маанилерин айры теримлери менен чарпым ве катыш гиби еткмененшим теримлери эсептелген. Бөйлеже температура фактөрү 12 бойутлу бир гөстериме кеңлетилмиштир.

Електриксел фактөрлерин кеңлетилмеси

DOD, SOC, заряддоо ылдамдыгы вейа разряддоо ылдамдыгы гиби електриксел фактөрлер үчүн:

• Хам маанилер,
• Карекөк вейа 0,5 куввет теримлери,
• Каре вейа 2. куввет теримлери,
• Ширетүү–бута чарпым ве катыш еткмененшимлери

кулланылмыш ве хер фактөр 12 бойута чыкарылмыштыр.

Генишлетилмиш айрыкчаре цикл сайжылуулук н екленмиш, хер шарт фактөрү бторымсыз бир там шилтемелы далда ишленмиштир. Фактөре өзгү даллар дагы кийин ортак бир торда бирлештирилмиштир:

\[ \mathbf{z}_{s\rightarrow t,n}= FC_{\mathrm{shared}}\left( [ FC_{\mathrm{branch}\,1}([\mathbf{c}_{st}^{1},n]), \ldots, ФЖ_{\mathrm{branch}\,М}([\mathbf{c}_{st}^{M},n]) ] \right) \]

Бу түзүм, мурун температура вейа заряддоо ылдамдыгы гиби хер фактөрүн еткисини айры өгренмек, ардындан фактөрлер арасындаки бирлчек еткмененри ортак катмарда модельлемек амажыйла тасарланмыштыр.

Гизил ширетүү егриси максаттуу шарта насыл дөнүштүрүлмектедир?

Ширетүү жашыруун векторү менен шарт дөнүшүм вектөрү хер убакыт кадамында елеман базлы чарпылмактадыр:

\[ \mathbf{z}_{t,n}= \mathbf{z}_{s\rightarrow t,n} \odot \mathbf{z}_{s,n} \]

Бу ишлем, жалпы жашыруун бузулуу шаблонунун максаттуу шарта ылайык ар түрдүү бойутларда бүйүтүлмеси, күчүлтүлмеси вейа йөнлендирилмеси катары дүшүнүлебилир. Изилдөөчүлөрын жашыруун мейкиндик гөрселлештирмелери бу дөнүшүмү “анизотроптук масштабдоо” катары йорумламактадыр.

Дизи декоддоочу ханги чыктылары өндүрүүтедир?

Дөнүштүрүлмүш жашыруун вектор, там шилтемелы декоддоочу тарафындан бута SOH маании ве о мааниин Гаусс вариансына дөнүштүрүлмектедир:

\[ [\widehat{SOH}_{t,n}, \sigma_{\widehat{SOH}_{t,n}}^{2}] = D(\mathbf{z}_{т,н}) \]

SOH орточо болжолу, максаттуу шартдаки бекленен сторлык егрисини маалыматр. Чөзүжү вариансы болсо ошол эле гөзленен гириш шарттары астында бузулуу убакытжинин маалыматтан келип чыккан вейа алеатордук белирсизлигини темсил етмек үзере колдонулган.

Биринжил ылайыкв өзет катары:

\[ \widehat{\mathbf{SOH}}_t= D\left[ S(\mathbf{SOH}_s) \odot C(\mathbf{c}_s,\mathbf{c}_t) \right] \]

шеклинде йазылмыштыр.

Йардымжы динамик ылайыкви не йапмактадыр?

Ана модель йүксек тактыкла бир егри үретсе бменен, егринин батарея бузулуусынын убакыттык түзүмүйла уйумлу олмасы герекир. Изилдөөчүлөр бу амачла, SOH’нин цикл сайжылуулукна ылайык дегишим ылдамдыгыны болжол еден сейрек байланышкан бир тор кулланмыштыр:

\[ \frac{\partial\mathbf{SOH}_t}{\partial n} = R(\boldsymbol{\Phi}_R;\boldsymbol{\Theta}_R) \]

Динамик адай күмеси:

\[ \boldsymbol{\Phi}_R= \left\{ n, \mathbf{c}_t, \mathbf{SOH}_t, \frac{\partial\mathbf{SOH}_t}{\partial\mathbf{c}_t} \right\} \]

катары диагнозмланмыштыр. Хедеф шарттара ылайык биринчи тартипден SOH сезгичтиклары:

\[ \frac{\partial\mathbf{SOH}_t}{\partial\mathbf{c}_t} = \left( \frac{\partial\mathbf{SOH}_t}{\partial c_t^1}, \frac{\partial\mathbf{SOH}_t}{\partial c_t^2}, \ldots, \frac{\partial\mathbf{SOH}_t}{\partial c_t^M} \right) \]

бичиминдедир.

Бу адай күме дөрт түр билгийи твакцинамактадыр:

• Чеврим сайжылуулукнын еткиси,
• Хедеф иштөө шартынун еткиси,
• Мевжут SOH дүзейине бторлы бузулуу,
• SOH’нин шарт факторлоруне жергиликтүү дуйарлылыгы.

Биринжил ве жардамчы милдет арасындаки шилтеме, генеративдик модельин цикл түревинин динамикалык жөнгө салгычнин чыктжылуулукйла уйумлу тутулмасыдыр:

\[ \frac{\partial D[S(\mathbf{SOH}_s)\odot C(\mathbf{c}_s,\mathbf{c}_t)]}{\partial н} = R\left( н, \mathbf{c}_т, D[S(\mathbf{SOH}_s)\odot C(\mathbf{c}_s,\mathbf{c}_t)], \frac{\partial D[S(\mathbf{SOH}_с)\odot C(\mathbf{c}_с,\mathbf{c}_т)]} {\partial\mathbf{c}_т} \right) \]

Динамик дүзенлейижи бойутларындаки ачыкланмайан фарк

Адай күменин йазылы диагнозмы 2M+2 гириш компоненти өндүрүүтедир. Биринжи маалымат күмесинде беш шарт фактөрү булундугундан бу сайы 12, икинжи маалымат күмесинде дөрт фактөр булундугундан 10 олмалыдыр. Хиперпараметре таблицаларында динамикалык жөнгө салгычнин гириш бойутлары тартипсыйла 13 ве 11 катары маалыматлмиштир. Фазладан бир гирдинин не олдугу ачыкланмамыштыр.

Модел ханги жоготууларла егитилмиштир?

1. Гаусс терс лог-ыктымалдуулук кайбы

Тахмин катасы, модельин өнгөрдүгү вариансла бирликте бааланган:

\[ \mathcal{L}_{NLL} = \frac{1}{N} \sum_{n=1}^{N} \left[ \frac{(SOH_{t,n}-\widehat{SOH}_{t,n})^2} {2\sigma_{\widehat{SOH}_{t,n}}^2} + \frac{1}{2} \log\sigma_{\widehat{SOH}_{t,n}}^2 \right] \]

Илк терим катайы жезаландырыр. Икинжи терим, модельин катайы гкөзөмөлек үчүн вариансы сынырсыз бүйүтмесини енгеллер.

2. Егри бичими кайбы

Үретмененн ве герчек SOH тизмеклери арасындаки Пеарсон корреляциясынун йүксек олмасы тешвик едилмиштир:

\[ \mathcal{L}_{shape} = 1-\rho( \mathbf{SOH}_t, \widehat{\mathbf{SOH}}_t ) \]

Бу жоготуу, тек тек нокталарын йаны тартип генел егри бичиминин корунмасыны буталар.

3. Монотонлук кжылуулукты

SOH’нин генел катары циклдерле азалмасы беклендигинден, артыш гөстерен ырааттуу болжоллер жезаландырылмыштыр:

\[ \mathcal{L}_{mono} = \frac{1}{N-1} \sum_{n=1}^{N-1} ReLU( \widehat{SOH}_{t,n+1} - \widehat{SOH}_{t,n} ) \]

Бу жоготуу жергиликтүү өлчөө толкунланмаларыны бүтүнүйле йасакламактан зийаде, модельин генел катары убакыткли йүкселен физик дышы бир сторлык егриси үретмесини сынырламайы амачламактадыр.

4. Гизил узай дүзенлмененштирмеси

Гизил дторылымын стантарт Гаусс дторылымындан вакцинары узаклашмамасы үчүн Kullback–Leibler кайбы колдонулган:

\[ \mathcal{L}_{KL} = \frac{1}{2N} \sum_{n=1}^{N} \left( \boldsymbol{\mu}_{s,n}^{2} + \boldsymbol{\sigma}_{s,n}^{2} - \log\boldsymbol{\sigma}_{s,n}^{2} - \mathbf{1} \right) \]

Бу түзүм, шарттар арасында дагы дүзгүн ве убакыткли дөнүшүмлер түзүмлабмененн бир жашыруун мейкиндик олуштурмайы максаттайт.

5. Динамик болжол кайбы

Үретмененн SOH тизмексинин герчек түреви менен йардымжы торын өнгөрдүгү динамик арасындаки фарк:

\[ \mathcal{L}_{dyn} = \left\| \frac{\partial\widehat{\mathbf{SOH}}_t}{\partial n} - R(\boldsymbol{\Phi}_R;\boldsymbol{\Theta}_R) \right\|_2^2 \]

менен өлчөнгөн.

6. Сейреклик кайбы

Динамик тордаки герексиз шилтемеларын сыфыра йаклашмасы үчүн:

\[ \mathcal{L}_{sparse} = \|\boldsymbol{\Theta}_R\|_1 \]

колдонулган. L1 дүзенлмененштирме, дагы аз сайыда баскын динамик илишкинин корунмасыны амачламактадыр.

Топлам жоготуу

Бүтүн компоненттер шу максат функциясында бирлештирилмиштир:

\[ \mathcal{L}_{total} = \mathcal{L}_{NLL} + \lambda_{shape}\mathcal{L}_{shape} + \lambda_{mono}\mathcal{L}_{mono} + \lambda_{KL}\mathcal{L}_{KL} + \lambda_{dyn}\mathcal{L}_{dyn} + \lambda_{sparse}\mathcal{L}_{sparse} \]

Егитим үлгүлөрү насыл олуштурулмуштур?

К адет булак шарт варса, хер булак шартун дигер хер шарта дөнүштүрүлмесийле K² окутуу жупи олуштурулмуштур. Бир окутуу өрнегинин гирдиси:

\[ \mathbf{SOH}_{s_i}, \mathbf{c}_{s_i}, \mathbf{c}_{s_j} \]

ве бута чыктжылуулук:

\[ \mathbf{SOH}_{s_j} \]

катары диагнозмланмыштыр. Башка бир ифадейле модель, окутуу тартипсында билинен шарттар арасындаки бүтүн йөнлү дөнүшүмлери өгренмектедир.

Ики егринин узунлугу ар түрдүү олдугунда ортак узунлук:

\[ N=\min(N_i,N_j) \]

катары алынмыштыр. Мини груп үчүнде дагы кыса тизмеклер сыфырларла долдурулмуш ве маскалоо тензору бу йапай сыфырларын жоготуу хесабына катылмасыны енгеллемиштир.

Модел окутууи ве генеративдик болжол агымшы

Шечопо 2, колдонмойы дөрт ашамада көрсөтөт:

1. Вери хазырлама: SOH егрмененринин йумушатылмасы ве анормал бөлүмлерин чыкарылмасы,
2. Егитим жупи олуштурма: Ширетүү ве максаттуу шарт жуплеринден K² үлгү үретилмеси,
3. Модел окутууи: Optuna менен гиперпараметр сечими ве Adam менен топлам кайбын күчүлтүлмеси,
4. Үреткен болжол: Бирден фазала булак шарт ве растлантысал үлгүлемеден бута егрмененрин үретилмеси.

Хер булак шарт үчүн жашыруун бөлүштүрүүдан S кез үлгү алынмакта, топлам К×S бута егри олуштурулмактадыр. Нихаи болжол бунларын орточосыдыр:

\[ \widehat{\mathbf{SOH}}_t = \frac{1}{KS} \sum_{i=1}^{K} \sum_{s=1}^{S} \widehat{\mathbf{SOH}}_t^{(i,s)} \]

Үретмененн егрмененрин 2,5 ве 97,5 йүзтешиктери, изилдөөдө %95 ишеним аралыгы катары адландырылан аныксыздык тилкесины олуштурмактадыр. Бу бант, класик анламда йалнызжа параметре ишеним аралыгы дегил; жашыруун үлгүлеме ве декоддоочу вариансындан гелен болжол дторылымыны да ичерен генеративдик бир аныксыздык аралыгыдыр.

Биринжи маалымат күмеси ханги батареялары ичермектедир?

Биринжи дурум изилдөөсы, дагы мурун йайымланмыш 60 адет Сонй Мурата US18650VTC5A клеткайе дайанмактадыр. Хүжрелер:

• Никел-кобалт-алюминий оксит (NCA) катод химиясына,
• 2,5 Ах номинал сыйымдуулукйе,
• 60 ар түрдүү сабит иштөө шартына

сахиптир. SOH хер 50 эквиваленттүү толук циклде өлчөнгөн.

Инжеленен шарт факторлору:

• Сыжаклык,
• Дезаряддоо деринлиги (DOD),
• Орталама заряд абалы (SOC_меан),
• Шарж катышы,
• Дезаряддоо ылдамдыгыдыр.

Деней узунлуклары 96 менен 3773 эквиваленттүү толук цикл арасында дегишмиштир. 500 циклден кыса 15 тизмек чыкарылмыш ве 45 айры шартдаки 45 клетка баалооде тутулмуштур.

Биринжи маалымат күмесинде окутуу ве тест айрымы

45 шарт:

• 30 окутуу,
• 10 валидация,
• 5 тест шарты

катары айрылмыштыр. Беш бторымсыз денымдуулуке түзүмлмыш ве тест шарттары денымдуулукелер арасында дегиштирилмиштир. Бөйлеже натыйжаларын тек бир шанслы шарт айрымына бторлы олмасы азалтылмайа чалышылмыштыр.

Биринжи маалымат күмеси үчүн сечмененн пайдубал гиперпараметрлер

Башарым өлчүтлери

Орталама мутлак ката:

\[ MAE= \frac{1}{N} \sum_{n=1}^{N} |SOH_{t,n}-\widehat{SOH}_{t,n}| \]

катары эсептелген. Бу маани, бүтүн цикл нокталарындаки орточо мутлак SOH четтөөсыны маалыматр.

Ен чоң мутлак ката:

\[ maxAE= \max_{n=1,\ldots,N} |SOH_{t,n}-\widehat{SOH}_{t,n}| \]

болсо егринин херханги бир ноктасындаки ен көтү болжол катасыны гөстерир.

Чыкарым тажрыйбалари ханги компоненттерин салымыны көрсөтөт?

Үч чыкарылмыш модель олуштурулмуштур:

• M1: Биринжил генеративдик ылайыкв корунмуш, йардымжы динамик ылайыкви чыкарылмыштыр.
• M2: Биринжил генеративдик ылайыкв BPNN менен дегиштирилмиш, жардамчы милдет сакталган.
• M3: BPNN табанлы пайдубал модель кулланылмыш, жардамчы милдет де чыкарылмыштыр.

Биринжи маалымат күмесиндеки чыкарым натыйжалары

Биринжил генеративдик ылайыкв тек бвакцинана чоң казаным сторламыштыр. Йардымжы динамик ылайыкви, M1’ден там моделье гечиште орточо катайы дагы да дүшүрмүштүр. Бирок жупташтырылган т-тестнде там модель менен M1 арасындаки фарк п=0,3016 менен 0,05 ешигинде маанилүү дегилдир. Там модель M2’ден п=0,0160, M3’тен болсо п=0,0021 мааниийле маанилүү дережеде дагы ийи булунмуштур.

Бу неденле биринжи маалымат күмеси үчүн “жардамчы милдет кесин катары маанилүү иймененштирме сторламыштыр” демек догру дегилдир. Орталама маанилерде иймененшме вардыр; бирок тест шарттары арасындаки дегишкенлик көңүл бурууе алындыгында M1’е каршы фарк статистикалык жактан ырасталган эмес.

Мевжут операсйон-маалыматсиз ыкмалерле салыштыруу

Үч ыкма салыштыруу үчүн колдонулган:

• GPR-M32: Анизотропик Матéрн 3/2 өзөкли Гаусс процесс регрессиясы,
• GPR-COM: Билчек өзөкли Гаусс процесс регрессиясы,
• SVR: Дестек вектөр регресйону.

Биринжи маалымат күмесиндеки ыкма салыштыруусы

Ен ийи салыштыруу ыкмасы GPR-M32’йе ылайык там модельин орточо MAE азалмасы %31,03, maxAE азалмасы %35,25’тир. Ешлештирилмиш тестлерде өнермененн ыкма GPR-M32’ден п=0,0150, GPR-COM’дан п=0,0182 ве SVR’ден п=0,0001 мааниийле маанилүү дережеде дагы ийи булунмуштур.

Шечопо 7’де ГПР ыкмалеринин айрыкча бузулуунын мененри ашамаларында, SVR’нин болсо базы шарттарда еркен ве орта циклдерде герчек егриден айрылдыгы гөрүлмектедир. Шечопо 9’даки герчек–болжол сачылымында өнермененн модельин нокталары сыфыр ката чизгиси чевресинде дагы сыкы топланмыштыр.

Гизил узай анализи не көрсөтөт?

Шечопо 10’да жашыруун векторлер негизги компонент анализийле ики бойута редуктормиштир. Ширетүү шарттардан гелен егрмененр, ар түрдүү операсйон шарттарына ртормен сыкы бир ортак йол чевресинде топланмыштыр. Нокталарын ренги SOH дүзейине ылайык дүзенли бичимде дегишмиш ве жашыруун йол бойунжа бузулуунын йөнү сакталган.

Изилдөөчүлөр бу түзүмйы, тизмек коддоочунын ар түрдүү гөрүнен SOH егрмененрини ортак бир “бузулуу бичими шаблонуна” сыкыштырдыгы шеклинде йорумламактадыр.

Хедеф шарт дөнүшүмүнден кийин:

• Хедеф жашыруун егрмененр ширетүү бөлгеден узаклашмыш,
• Фарклы максаттуу шартлар бирбиринден айрылмыш,
• Егрмененрин йөнү ве өлчеги шарта ылайык дегишмиш,
• Буна ртормен егрмененр убакыткли ве бензер бузулуу йөнлерини сактаган.

Бу гөрсел натыйжалар, шарт коддоочунын тек бир сабит кайдырма дегил; жашыруун мейкиндикын ар түрдүү бойутларыны шарта ылайык ар түрдүү катышларда дегиштирен анизотроптук бир модульасйон өгрендиги йорумуну дестмуунектедир. PCA гөрселлештирмеси меканизмайа илишкин ачыклайыжы каныт сунмактадыр; бирок тек бвакцинана модельин электрохимиялык меканизмайы өгрендигини далилдебейт.

Икинжи маалымат күмеси неден маанилүүдир?

Икинжи дурум изилдөөсы, ыкмасын ар түрдүү клетка химиясы ве бузулуу бичиэмаль актарылабилирлигини баалоок үчүн изилдөөчүлөрдүн кенди цикл тажрыйбаларинден олуштурулмуштур.

Вери күмеси:

• 20 адет литий-кобальт оксиди (LCO) катодлу клетка,
• 5,5 Ах номинал сыйымдуулук,
• 20 ар түрдүү иштөө шарты,
• Хер 50 эквиваленттүү толук циклде SOH өлчөөү

ичермектедир.

Кошул фактөрлери:

• 20–40 °C температура,
• 1 C–2 C заряддоо ылдамдыгы,
• 4,41–4,50 В жогорку кесүү чыңалуусу,
• 3,0–3,2 В төмөнкү кесүү чыңалуусудир.

Биринжи маалымат күмесиндеки NCA клеткаларде бузулуу ылдамдыгы циклдерле жайлама егилими гөстериркен, LCO клеткаларде болжол менен догрусал бузулуу вейа мененри циклдерде ылдамдыкланан сыйымдуулук кайбы гөрүлмүштүр. Икинжи маалымат күмесинин дагы кичинекей олмасы ыкмасы дагы зорлу бир генеллеме сынавына сокмуштур.

Икинжи маалымат күмесиндеки тажрыйба дүзени

20 шарт:

• 12 окутуу,
• 4 валидация,
• 4 тест

катары айрылмыш ве бүтүн шарттарын тестте йер алабилмеси үчүн беш денымдуулуке түзүмлмыштыр.

Икинжи маалымат күмесинин чыкарым натыйжалары

Икинжи маалымат күмесинде там модель, M1’ден п=0,0288, M2’ден п=0,0048 ве M3’тен п=0,0067 мааниийле маанилүү дережеде дагы ийи булунмуштур. Бурада йардымжы динамик ылайыквинин сторладыгы ек салым, биринжи маалымат күмесинин аксине статистикалык жактан дестекленмиштир.

Икинжи маалымат күмесиндеки ыкма салыштыруусы

GPR-M32’йе ылайык орточо MAE %35,90, maxAE %30,43 азалмыштыр. Өнермененн модель; GPR-M32’ден п=0,0322, GPR-COM’дан п=0,0262 ве SVR’ден п=0,0140 мааниийле маанилүү дережеде дагы ийи натыйжа вермиштир.

Изилдөөнүн күчтүү йөнлери нелердир?

• Хедеф шартдан еркен цикл операциялык маалымат геректирмейен ачык бир маселе диагнозмламасы йапмасы,
• Ноктасал SOH регресйону йерине там бузулуу тизмексини үретмеси,
• Билги белирсизлиги менен маалыматтан келип чыккан белирсизлиги ошол эле генеративдик убакытчте еле алмасы,
• Ширетүү–максаттуу шарт илишкмененри үчүн физик есинли өзеллик кеңлетмеси кулланмасы,
• Биринжил генеративдик ылайыкв менен динамикалык жөнгө салгычнин салымларыны айры айры сынамасы,
• Фарклы катод кимйаларына ве ар түрдүү бузулуу егрмененрине сахип ики маалымат күмеси кулланмасы,
• Тек бир маалымат айрымы йерине беш айры денымдуулуке герчеклештирмеси,
• Каршылаштырмалары йалныз орточо ката аркылуу дегил, maxAE, ката дторылымлары ве ешлештирилмиш т-сыноолоруйле дестмуунеси,
• Гизил узай ве шарттар арасы дөнүшүмү гөрселлештиререк модельин ич түзүмүна илишкин йорум сунмасы.

Изилдөөнүн чектелгенлыклары нелердир?

• Изилдөө рецензиядан өтпөгөн препринт.
• Хер батарея йалнызжа сабит бир иштөө шарты астында чеврилмиштир; заманла дегишен герчек үйүрш ве заряддоо профиллери модельленмемиштир.
• Илк маалымат күмесинде кыса тажрыйбалар чыкарылмыштыр; бу өн ишлеме карарынын ар түрдүү маалымат дторылымларындаки еткиси гөстерилмемиштир.
• Хер иштөө шартында чогунлукла жалгыз клетка булунмактадыр; ошол эле шартдаки клеткалар аралык өндүрүш дегишкенлиги чектелген бичимде темсил едилмиштир.
• Ики маалымат күмеси йалныз NCA ве LCO кимйаларыны капсамактадыр; LFP, NMC, силикон кошулган анод вейа йени несил кимйалар үстүндө натыйжа булунмамактадыр.
• Моделин бута шарт факторлорунин окутуу аралыгынын абдан дышына не өлчүде ишенимилир бичимде екстраполасйон йаптыгы айрынтылы катары айрыштырылмамыштыр.
• SOH тизмеклери окутуу мурунсинде йумушатылмыш ве анормал бөлүмлер чыкарылмыштыр; хам сенсор ызы-чуусү ве талаа маалыматы үстүндөки дайаныклылык сынанмамыштыр.
• Модел физик есинли айрыкчар кулланмактадыр бирок электрохимиялык корунум теңдемелери вейа меканистик жашланма модельийле догрудан сынырландырылмамыштыр.
• Биринжи маалымат күмесинде там модель менен йалныз биринжил ылайыкви кулланан M1 арасындаки фарк статистикалык жактан маанилүү дегилдир.
• Йениден параметрелештирме теңдемеиндеки варианс–стандарттык четтөө гөстерими ве динамикалык жөнгө салгыч гириш бойутлары там катары ачыкланмамыштыр.
• Хесаплама мөөнөтү, окутуу чыгыми, гөмүлү батарея башкаруу системасы колдонмосы вейа цикл эксперименти планламасында герчек заман тасарруфу нижел катары өлчүлмемиштир.

Изилдөө нейи дестмуунектедир?

• Тест едмененн маалымат күмелеринде, ширетүү SOH егрмененри ве шарт факторлору колдонуп гөрүлмемиш максаттуу шартлар үчүн там SOH егрмененри үретмененбилмиштир.
• Кошуллу вариациялык сеq2сеq түзүм, геленексел шарт–SOH регресйонундан дагы дүшүк ката сторламыштыр.
• Динамик дүзенлейижи орточо катайы хер ики маалымат күмесинде азалтмыштыр; салымы икинжи маалымат күмесинде статистикалык жактан маанилүүдыр.
• Модел ики ар түрдүү батарея кимйасында ве ар түрдүү бузулуу морфологиялеринде ен ийи салыштыруу ыкмасынден дагы дүшүк ката үретмиштир.
• Гизил узай анализи, ар түрдүү ширетүү егрмененринин ортак бир темсил үстүндө топланабилдигини ве максаттуу шартларын айырт едмененбилир дөнүшүмлер олуштурдугуну көрсөткөн.

Изилдөө нейи далилдебейт?

• Хедеф шарт хаккында хичбир билги олмадан батарея өмрүнүн болжол едмененбмененжегини далилдебейт.
• Ширетүү шарт цикл тажрыйбаларине артык ихтийач олмадыгыны гөстермемектедир.
• Моделин бүтүн батарея кимйалары, үретижмененр ве клетка бичимлери үчүн ошол эле догрулугу сторлайажторыны гөстермемектедир.
• Герчек арач үйүршү, ылдам температура дегишими, динамик заряддоо гүжү вейа саха жашланмасы астында валидация сунмамактадыр.
• Үретмененн аныксыздык аралыгынын бүтүн билинмейен шарттарда статистикалык жактан догру капсама катышына сахип олдугуну далилдебейт.
• Моделин электрохимиялык бузулуу меканизмаларыны догрудан кешфеттигини вейа неденсел катары ачыкладыгыны гөстермемектедир.
• Батарея ишенимлигинин, цикл өмүрүнүн вейа економик гелиштирме мөөнөтүнин колдонмода кесин катары иймененштигини далилдебейт.

Изилдөөнүн Йөнтеми ве Булгулары

Йөнтем өзети

Вери күмелеринин каршылаштырылмасы

Ана сандык натыйжалар

Ики маалымат күмесинде де өнермененн ыкма эң төмөн орточо MAE мааниини сторламыштыр. Ошентсе да йалнызжа орточо казанымлара бакмак йетерли дегилдир. Биринжи маалымат күмесинде йардымжы динамик ылайыквинин сторладыгы ек казанч статистикалык жактан догруланмазкен икинжи маалымат күмесинде ырасталган. Ен күчтүү ве ики маалымат күмесинде ортак бичимде дестекленен натыйжа, шартлу генеративдик биринжил ылайыквин басит BPNN табанлы регресйона ылайык чоң ката азалмасы сторламасыдыр.

Шечопо ве графиклерин пайдубал месажлары

• Шечопо 1: Ширетүү SOH тизмексинин GRU коддоочудан жалпы жашыруун узайа, шарт коддоочудан бута дөнүшүм сигналдыне ве декоддоочуден бута SOH егрисине гечишини көрсөтөт. Йардымжы динамик торы, үретмененн тизмекнин түревини дүзенлемектедир.
• Шечопо 2: Вери хазырлама, K² шарт жупи олуштурма, маскалеме, гиперпараметр сечими, модель окутууи ве абданлу үлгүлемели болжол убакытжини бүтүнлчек катары көрсөтөт.
• Шечопо 4: Там модельин үч тест шартында герчек бузулуу ийри сызыгыни чыкарылмыш модельлерден дагы йагымндан изледигини көрсөтөт.
• Шечопо 5 ве Шечопо 12: Там модель менен M1’ин ката дторылымларынын сыфыр чевресинде дагы тар, M2 ве M3’үн дагы кең ве узун куйруклу олдугуну көрсөтөт.
• Шечопо 6 ве Шечопо 9: Там модельин герчек ве болжол SOH маанилерини сыфыр ката чизгисине йагымн туттугуну, салыштыруу ыкмалеринин айрыкча дүшүк вейа орта SOH бөлгелеринде дагы фазала сачылдыгыны көрсөтөт.
• Шечопо 7: ГПР ыкмалеринин мененри бузулууда, SVR’нин базы шарттарда еркен ве орта циклдерде системаатик четтөө гелиштирдигини көрсөтөт.
• Шечопо 10: Фарклы булак шартларын жалпы жашыруун манифолд үстүндө топландыгыны, максаттуу шарт дөнүшүмлеринин болсо айрышмыш бирок убакыткли йоллар олуштурдугуну көрсөтөт.
• Шечопо 13: Икинжи маалымат күмесинде өнермененн ыкмасын дагы дүшүк орточо ката ве дагы тар ката дторылымы сторладыгыны көрсөтөт.

Уйгулама ачжылуулукндан йорум

Модел, батарея гелиштирме убакытжинде бүтүн шарттары узун цикл сыноосуне сокмадан мурун ханги температура, C катышы вейа чыңалуу сыныры комимаратсйонларынын дагы ылдам бузулуу гөстеребмененжегини болжол етмек үчүн кулланылабилир. Бөйле бир кулланымда модель, физиксел тажрыйбаларин йерине гечен сон карар аражы дегил; пахалы тажрыйбалари мурунликлендирен бир тарама ве хипотез үретме аражы катары маанилендирилмелидир.

Шарж протоколү гелиштирмеде модель, дагы мурун дененмиш протоколлерин SOH егрмененрини йени бир протоколүн шарт факторлоруне дөнүштүререк узак мөөнөттүү бузулуу хаккында еркен болжол сторлайабилир. Бунун үчүн йени максаттуу шартун окутуу маалыматындеки шарттарла йетерли илишкиси булунмалы ве натыйжалар физиксел клетка сыноолоруйле догруланмалыдыр.

Булак жана метод эскертүүсү

Изилдөөнүн там өзгүн ады: Жросс-жондитион генеративе предижтион оф литхиум-ион баттерй хеалтх деградатион wитхоут оператионал дата

Йазарлар: Жонг Wанг; Жиаwеи Зхенг; Йунxиа Жхен.

Йазар тартипламасы: Йукарыдаки листе өзгүн изилдөөдөки тартипйы корумактадыр.

Еш биринжи автор: Изилдөөдө еш биринжи автор вейа тең салым билгиси йер алмамактадыр.

Сорумлу автор: Йунxиа Жхен.

Курумлар: Сжхоол оф Релиабилитй анд Сйстемс Енгинееринг, Beihang University; Стате Кей Лабораторй оф Адванжед Форминг Тежхнологй & Еqуипмент; Департмент оф Сйстемс Енгинееринг, Житй Университй оф Хонг Конг.

DOI: 10.2139/ssrn.6934912

Дерги: Хакемли бир журнал жарыялооы бу үйүрм аркылуу ырасталган эмес.

Йайын платформау: SSRN.

Йайыневи билгиси: Изилдөө хакемли бир журнал басмакананже йайымланмыш үйүрм катары сунулмамактадыр. SSRN, Елсевиер бүнйесинде ишлетмененн препринт хизметидир.

Йайын йылы: 2026.

Платформа йүкленме тарихи: SSRN кайдында 13 Хазиран 2026 катары белиртилмектедир.

Ширетүү түрү: Үреткен машина үйрөнүүсү ыкмасы гелиштирен ве ики эксперименттик батарея жашланма маалымат күмеси үстүндө валидация йапан препринт изилдөө макалеси.

Хакемлик дуруму: Бул изилдөө рецензиядан өткөн эмес. Булгулар, бторымсыз билимсел хакемликтен гечмиш акыркы жарыялоо үйүрмү гиби маанилендирилмемелидир.

Ресмî изилдөө шилтемесы:SSRN 6934912 изилдөө сайфасы

DOI шилтемесы:10.2139/ssrn.6934912

Бу Верианла ичериги, йүкленен изилдөөнүн маселе диагнозмы, модель мимариси, 28 нумаралы математиксел ифадеси, маалымат хазырлама убакытжи, шарт факторлору, гиперпараметр таблицалары, алып салуу эксперименттери, ыкма салыштыруулары, истатистиксел сыноолору ве жашыруун мейкиндик гөрселлештирмелери инжеленерек даярдалган. Билимсел натыйжалара дыш ширетүүлардан йени табылга екленмемиштир. Дыш валидация йалныз DOI, платформа, тарих ве хакемлик дуруму гиби библийографик аланлар үчүн колдонулган.

Изилдөөнүн “операциялык маалымат олмадан” ифадеси, максаттуу шартда өлчүлмүш еркен цикл вейа реалдуу убакыттагы заряддоо-разряддоо маалыматси герекмемеси анламындадыр. Йөнтем; булак шартлара аит там SOH бузулуу тизмеклерине, ширетүү шарт факторлоруне ве бута шарт факторлоруне ихтийач дуймактадыр.

Сонучларын пайдубал сынырлары; сабит лаборатория изилдөө шарттары, ики батарея кимйасы, ошол эле шартдаки чектелген клетка текрары, йумушатылмыш SOH тизмеклери, динамик чыныгы колдонуу профиллеринин инжеленмемеси ве герчек батарея башкаруу системасы үстүндө цикл ичи валидация булунмамасыдыр. Изилдөө физиксел батарея сыноолорунин калдырылмасыны, чыныгы колдонуу ишенимлигини вейа коммерциялык гелиштирме мөөнөтүндеки тасарруфу догрудан далилдебейт.

Метиндеки кайра параметрлештирүү теңдемеинде варианс менен стандарттык четтөө арасындаки гөстерим ве йардымжы динамик торынын гириш бойутлары там катары ачыкланмамыштыр. Биринжи маалымат күмесинде жардамчы милдетин калдырылдыгы M1 менен там модель арасындаки орточо ката фаркы статистикалык жактан маанилүү дегилдир; бу натыйжа макаленин тамамлайыжы ылайыквле илгили генел иддиасы маанилендирилиркен көңүл бурууе алынмалыдыр.