Таҳқиқот усулеро таҳия мекунад, ки барои арзёбии ҳолати саломатии батареяҳои мошинҳои барқӣ (State of Health, SOH) бе ниёз ба каҷи пурраи пуркунӣ танҳо аз порчаҳои кӯтоҳи пуркунии босуръат, ки ба таври тасодуфӣ ба даст омадаанд, истифода бурда метавонад. Равиши асосии кор аз он иборат аст, ки маълумоти шиддат дар бахшҳои 20 бандифоизаи SOC-и пуркунии бисёрмарҳилаи ҷараёни доимӣ (Multistage Constant Current, MSCC) дар фазои дученакаи фазавӣ аз нав сохта шавад, аз ин геометрия чор нишондиҳандаи саломатӣ гирифта шавад ва робитаи ин нишондиҳандаҳо бо пиршавӣ тавассути модели DA-Transformer, ки коҳиши садоро бо худтаваҷҷуҳи замонӣ муттаҳид мекунад, ба арзиши SOH табдил дода шавад.

Асоси амалии усул аз рафтори воқеии пуркунии мошинҳои барқӣ бармеояд. Ҳангоми таҳлили аз 217 мошини як истеҳсолкунанда беш аз 90.000 сеанси пурраи пуркунӣ дар маҷмӯи додаҳои EVBattery муайян шуд, ки танҳо %15,5 пуркуниҳо аз SOC-и камтар аз %20 оғоз шудаанд, дар ҳоле ки %79,1 сеансҳо дар фосилаи %20–80 SOC оғоз ёфтаанд. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки корбарони воқеӣ аксаран батареяро то SOC-и хеле паст холӣ накарда ба пуркунӣ мепайванданд ва BMS метавонад ба профили пурраи 0–80% пуркунӣ ба таври мунтазам дастрасӣ надошта бошад.

Санҷиши миқдории модели арзёбии SOH дар ҳуҷайраҳои тиҷоратии LFP бо иқтидори 1,1 Ah аз маҷмӯи додаҳои лаборатории пиршавии батареяи Донишгоҳи Stanford анҷом дода шудааст. Се минтақаи мустақили маҳаллии пуркунӣ истифода шуд: %20–40, %40–60 ва %60–80 SOC. Дар leave-one-cell-out cross-validation таҳти як шароити MSCC, арзишҳои миёнаи RMSE мутаносибан 0,0059, 0,0042 ва 0,0041 буданд. Ҳамин тавр, ҳатто ҳангоми истифодаи танҳо маълумоти порчавии пуркунӣ бо паҳнои 20 бандифоизӣ, каҷҳои SOH, махсусан дар фосилаҳои миёна ва баланди SOC, бо дақиқии баланд пайгирӣ шуданд.

Дар санҷиши душвортари байнишароитӣ, модел бевосита ба ҳуҷайраҳое татбиқ шуд, ки таҳти протоколи дигари пуркунии босуръати MSCC қарор доштанд ва ҳангоми омӯзиш умуман дида нашуда буданд. Дар ин ҳолат, RMSE-и миёна дар равзанаи %40–60 SOC 0,0059 ва дар равзанаи %60–80 SOC 0,0063 боқӣ монд, дар ҳоле ки хато дар равзанаи %20–40 то 0,0121 афзуд. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки нишондиҳандаҳои саломатӣ бар асоси фазои фазавӣ дар минтақаҳои SOC-и миёна-баланд нисбат ба тағйири протоколи пуркунӣ устувортар буда, равзанаи SOC-и паст ба тағйири шароити физикӣ ҳассостар мемонад.

Ҷанбаи “ҷаҳони воқеӣ”-и таҳқиқот бояд боэҳтиёт шарҳ дода шавад. Додаҳои мошинҳои воқеии EVBattery барои муайян кардани рафтори пуркунии корбарон ва равзанаҳои муносиби SOC истифода шуданд; арзишҳои гузоришшудаи дақиқии SOH барои DA-Transformer аз мошинҳои воқеии роҳӣ не, балки аз ҳуҷайраҳои Stanford, ки дар шароити лабораторӣ ва ҳарорати доимии 30 °C пир карда шудаанд, гирифта шудаанд. Гарчанде модел байни протоколҳои гуногуни лаборатории MSCC ба таври байнишароитӣ санҷида шудааст, ҳарорати тағйирёбандаи муҳит, таърихи воқеии гармии мошин, номувозинии байни ҳуҷайраҳои баста ва шароити воқеии сенсорҳои BMS дар роҳ дар доираи ин таҳқиқот бевосита санҷида нашудаанд.

Аз нигоҳи Туркия ин усул барои назорати саломатии батарея дар мошинҳои барқӣ бе талаб кардани санҷиши пурраи пуркунӣ-разряд ҳангоми хизматрасонӣ ё ҳаракат аҳамият дорад. Хусусан дар инфрасохтори пуркунии босуръат, азбаски ронандагон мошинро дар сатҳҳои гуногуни SOC ба пуркунӣ мепайванданд, равиши BMS-и вобаста набуда ба профили пурраи пуркунӣ метавонад арзиши амалӣ дошта бошад. Аммо пеш аз татбиқ ба паркҳои мошинҳои Туркия бояд он бо химияҳои гуногуни LFP/NMC, фаслҳои ҳароратии гуногун, сохторҳои бастаҳои ҳуҷайра, дастгоҳҳои пуркунӣ ва додаҳои воқеии парк аз нав санҷида шавад.

Мушкилоти асосие, ки таҳқиқот ҳал кардан мехоҳад, чист?

Барои муайян кардани боэътимоди SOH-и батарея дар лаборатория санҷиши пурраи иқтидор анҷом додан мумкин аст; аммо рафтори корбарон дар мошинҳои воқеии барқӣ ба ин мувофиқат намекунад. Мошинҳо дар сатҳҳои гуногуни SOC ба пуркунӣ мепайванданд ва пуркунӣ дар вақтҳои гуногун қатъ мешавад. Дар натиҷа, BMS аксаран ба ҷойи профили пурра ва стандартии пуркунӣ порчаҳои маҳаллии додаҳоро мебинад, ки бурида шудаанд ва нуқтаҳои оғозу анҷоми гуногун доранд.

Қисме аз нишондиҳандаҳои анъанавии саломатӣ ба хусусиятҳои муайян, ба монанди фосилаҳои собити шиддат, қуллаҳои incremental capacity ё вақти пурраи CC-пуркунӣ такя мекунанд. Агар порчаи дода ин нуқтаҳои калидиро дар бар нагирад, ин хусусиятҳо метавонанд гум ё муқоисанопазир шаванд. Аз ин рӯ, муҳаққиқон нишондиҳандаҳоеро таҳия мекунанд, ки ба як нуқтаи мутлақи каҷ не, балки ба сохтори геометрии силсилаи кӯтоҳи шиддат такя мекунанд.

Корбарони мошинҳои воқеӣ батареяро дар кадом сатҳҳои SOC ба пуркунӣ мепайванданд?

Маҷмӯи додаҳои EVBattery 464 мошини воқеии барқӣ ва се истеҳсолкунандаи гуногунро дар бар мегирад; маълумоти корӣ, аз ҷумла тамғаи вақт, шиддати миёнаи ҳуҷайра, ҷараёни пуркунӣ, ҳарорати максималӣ/минималӣ ва SOC-ро дар бар мегирад. Дар омори муфассали рафтори корбарон аз 217 мошини як истеҳсолкунанда беш аз 90.000 сеанси пурраи пуркунӣ таҳлил шудааст.

Паёми асосии ин тақсимот он аст, ки танҳо %15,5 корбарон пуркуниро аз SOC-и камтар аз %20 оғоз мекунанд. Вақте се синфи %20–80 якҷо ҳисоб мешаванд, онҳо %79,1 оғози пуркуниро ташкил медиҳанд. Аз ин рӯ, муҳаққиқон ба ҷойи вобаста кардани нишондиҳандаҳои саломатӣ ба равзанаи 0–20%, ба минтақаи %20–80, ки дар истифодаи воқеӣ дастрастар аст, тамаркуз кардаанд.

Дар санҷиши SOH-и модел кадом батареяҳо истифода шуданд?

Маҷмӯи асосии лаборатории арзёбии SOH маҷмӯи додаҳои даврии батареяи Донишгоҳи Stanford мебошад. Ҳуҷайраҳо ҳуҷайраҳои тиҷоратии силиндрии литий-оҳан-фосфат (LFP) мебошанд ва иқтидори номиналӣ 1,1 Ah аст. Озмоишҳои даврӣ бо системаи санҷишии Arbin LBT анҷом дода шуданд.

Дар бахши 0–80% SOC сиёсати шашмарҳилаи пуркунии босуръат бо омезишҳои гуногуни ҷараёни доимии баланд татбиқ шудааст. Пас аз расидани ҳуҷайра ба 80% SOC, ба 1 C CC-CV пуркунӣ гузаронида шудааст. Меъёри разряд аз 4 C зиёд аст. Ҳадҳои болоӣ ва поёнии шиддат мутаносибан 3,6 V ва 2,0 V ва ҳарорати таҷриба доимии 30 °C буд.

Чаро танҳо равзанаҳои кӯтоҳи %20 SOC истифода мешаванд?

Дар пуркунии MSCC марҳилаҳои ҷараён бо афзоишҳои собити 20% SOC иваз мешаванд. Таҳқиқот аз ин сохтори табиӣ истифода бурда, сегментҳои %20–40, %40–60 ва %60–80 SOC-ро ҳамчун равзанаҳои мустақили ташхиси саломатӣ интихоб кардааст.

Ҳамин тавр, ба ҷойи вобаста будани модел ба як SOC-и оғози муайян, санҷида мешавад, ки агар сеанси воқеии пуркунӣ яке аз ин се равзанаро дар бар гирад, оё ҳамон бахши кӯтоҳ танҳо барои арзёбии SOH кофӣ аст ё не.

Бозсозии фазои фазавӣ чӣ кор мекунад?

Бозсозии фазои фазавӣ (Phase Space Reconstruction, PSR) нусхаҳои таъхирёфтаи силсилаи якченакаи вақти шиддатро истифода бурда, геометрияи динамикии системаро дар фазои андозаи баландтар муаррифӣ мекунад.

Барои силсилаи шиддат:

\[ V=\{v_1,v_2,\ldots,v_n\} \]

вектори фазои фазавии таъхирёфта:

\[ X_i=[v_i,v_{i+\tau},\ldots,v_{i+(m-1)\tau}] \]

ба ин шакл сохта шудааст. Дар ин ҷо \(m\) андозаи ҷойгиркунӣ ва \(\tau\) таъхири вақт мебошад.

Таъхири вақт бо истифода аз аввалин минимуми маҳаллии иттилооти мутақобила байни силсилаи аслии шиддат ва силсилаи таъхирёфта муайян карда шудааст.

Чаро ба ҷойи се ё бештар андоза фазои 2B интихоб шуд?

Азбаски дар порчаҳои кӯтоҳи пуркунӣ танҳо тақрибан 40–50 нуқтаи намуна мавҷуд аст, фазои фазавии андозаи баланд аз ҷиҳати геометрӣ пароканда мешавад. Муҳаққиқон меъёри Kantz–Schreiber \(n\geq10^m\)-ро ба назар гирифта, нишон доданд, ки бо афзоиши андозаи ҷойгиркунӣ нуқтаҳои маҳдудкунандаи геометрии дохилӣ зуд аз байн мераванд.

Тасвирҳои саҳифаҳои 7 ва 31–33-и манбаъ ин фарқро равшан нишон медиҳанд. Дар ду андоза бисёр нуқтаҳои дохилӣ боқӣ мемонанд, ки сарҳади траекторияро аз ҷиҳати геометрӣ дастгирӣ мекунанд; дар се андоза %92,3 нуқтаҳо ба сатҳи беруна мебароянд ва дар чор ва панҷ андоза ҳамаи нуқтаҳо дар сарҳади беруна қарор мегиранд. Азбаски ин сохтор метавонад топологияро дар додаҳои кӯтоҳ ва пурғавғо ноустувор кунад, таҳқиқот PSR-и 2B-ро истифода кардааст.

Кадом чор нишондиҳандаи саломатии батарея гирифта шуданд?

Аз ҳар як порчаи маҳаллии пуркунӣ дар фазои дученакаи фазавӣ чор нишондиҳандаи геометрии саломатӣ (Health Indicator, HI) гирифта шудааст.

HI1 — Миёнаи Маркази Траектория:

\[ HI_1=\frac{C_x+C_y}{2} \]

Сатҳи умумии миёнаи порчаи шиддатро дар фазои фазавӣ ифода мекунад.

HI2 — Ҷойивазкунии Маркази Траектория:

\[ HI_2=C_y-C_x = \frac{1}{n-\tau} \sum_{i=1}^{n-\tau} (v_{i+\tau}-v_i) \]

Аз ҷиҳати математикӣ бо рафтори миёнаи ҳосилаи якуми каҷи шиддат алоқаманд аст.

HI3 — Парокандагии Траектория:

\[ HI_3= \frac{1}{n-\tau-1} \sum_{i=1}^{n-\tau} \left[(v_i-C_x)^2+(v_{i+\tau}-C_y)^2\right] \]

Масофаи миёнаи квадратии нуқтаҳои фазавиро аз маркази геометрӣ ифода мекунад.

HI4 — Масоҳати Қабати Барҷастаи 2B: Парокандагии геометриро тавассути масоҳате муайян мекунад, ки нуқтаҳои берунии сарҳади траекторияи фазавӣ онро иҳота мекунанд.

Нишондиҳандаҳои саломатӣ бо SOH то чӣ андоза алоқаманданд?

Аз сабаби тамоюли ғайрихаттии пиршавӣ ба ҷойи Pearson коррелятсияи рутбавии Spearman истифода шудааст. Барои ду ҳуҷайра/гурӯҳи намунавии манбаъ HI1 баландтарин коррелятсияро нишон медиҳад.

Гарчанде HI2 нисбат ба се нишондиҳандаи дигар коррелятсияи сусттар нишон дод, муҳаққиқон изҳор карданд, ки ҳангоми хориҷ кардани HI2 дар озмоишҳои аблятсионӣ дақиқии умумии модел коҳиш ёфт ва ҳамаи чор нишондиҳандаро нигоҳ доштанд. Манбаъ ҷадвали муфассали рақамии аблятсияро дар матни асосӣ намедиҳад; бинобар ин дар ин ҷо фоизи иловагии аблятсия сохта нашудааст.

SOH-и батарея чӣ гуна таъриф шудааст?

SOH ҳамчун таносуби иқтидори ченшуда дар даври ҷорӣ ба иқтидори номиналӣ таъриф шудааст:

\[ SOH_t=\frac{Q_t}{Q_n} \]

Дар ин ҷо \(Q_t\) иқтидори воқеиро дар даври t ва \(Q_n\) иқтидори номиналиро ифода мекунад.

DA-Transformer аз Transformer-и классикӣ чӣ фарқ дорад?

DA-Transformer ду ҷузъи асосиро пайдарпай муттаҳид мекунад: дар қисми пеш Feature Purification Mapping Block (FPM-Block), ки садоро фурӯ менишонад, ва дар қисми қафо Temporal Aggregation Transformer Encoder, ки робитаҳои замонии пиршавии батареяро дар давраҳо меомӯзад.

Ҳангоми FPM-Block ба нишондиҳандаҳои нормализатсияшудаи саломатӣ дар вақти омӯзиш садои Gaussian илова мешавад:

\[ \tilde{f}_t=f_t+\epsilon_t \]

\[ \epsilon_t\sim N(0,\sigma^2I) \]

Хусусиятҳои вайроншуда тавассути кодкунанда ба фазои пинҳонии андозаи баландтар гузаронида мешаванд:

\[ z_t=ReLU(W_{enc}\tilde{f}_t+b_{enc}) \]

ва баъд тавассути декодер ба фазои аслии хусусиятҳо баргардонида мешаванд:

\[ \hat{f}_t=W_{dec}z_t+b_{dec} \]

Ин вазифаи бозсозӣ ҳадаф дорад, ки намояндагии пинҳонӣ ба ҷойи садои тасодуфии басомади баланд маълумоти устувори марбут ба пиршавии батареяро нигоҳ дорад.

Қисми Transformer аз таърихи пиршавӣ чӣ гуна истифода мекунад?

Ба хусусиятҳои пинҳонии тозашуда аз FPM-Block рамзгузории мавқеӣ илова шуда, онҳо ба механизми худтаваҷҷуҳи бисёрсарӣ дода мешаванд:

\[ Attention(Q,K,V)= softmax\left(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}\right)V \]

Ин сохтор ҳангоми арзёбии SOH мутобиқона вазн медиҳад, ки кадом давраҳои гузашта бо ҳолати кунунии саломатӣ робитаи қавитар доранд.

Баромадҳои Transformer дар самти вақт бо global average pooling муттаҳид карда мешаванд:

\[ H_{pool}=\frac{1}{T}\sum_{t=1}^{T}H_t \]

ва қабати регрессия ин намояндагии макроскопии пиршавиро ба арзёбии SOH табдил медиҳад.

Талафоти умумии омӯзиш ҳам хатои пешгӯии SOH ва ҳам хатои бозсозии FPM-ро дар бар мегирад:

\[ L_{Total}=L_{Pred}+\alpha L_{Recon} \]

Модель бо кадом гиперпараметрҳо омӯзонида шудааст?

Санҷиши ҳамон-шароит чӣ гуна анҷом дода шуд?

Барои санҷидани он ки модел дар ҳуҷайраи пештар надида кор мекунад ё не, leave-one-cell-out cross-validation (LOCO-CV) татбиқ карда шуд. Аз ҳуҷайраҳои No.1, No.2, No.10, No.20 ва No.42 ҳар дафъа яке пурра ҳамчун ҳуҷайраи санҷишӣ ҷудо шуда, чор ҳуҷайраи дигар барои омӯзиш истифода шуданд.

Дар ин тарҳ хусусиятҳои гузашта ё ояндаи пиршавии ҳуҷайраи санҷишӣ ҳангоми омӯзиш ба модел дода намешаванд.

Арзишҳои RMSE-и ҳамон-шароит дар равзанаҳои гуногуни SOC чӣ гунаанд?

Равзанаҳои 40–60% ва 60–80% SOC аз нигоҳи хатои миёна ба ҳам хеле наздиканд ва нисбат ба равзанаи 20–40% натиҷаи беҳтар медиҳанд. Дар графикҳои SOH-и манбаъ, каҷҳои пешгӯӣ на танҳо коҳиши сусти иқтидор, балки минтақаҳои “knee”-и коҳиши босуръати иқтидорро, ки дар давраҳои гуногун пайдо мешаванд, низ ба таври умумӣ пайгирӣ мекунанд.

Чаро санҷиши байнишароитӣ душвортар аст?

Дар таҷрибаи байнишароитӣ модель бо ҳуҷайраҳои No.1, No.2, No.10, No.20 ва No.42 омӯзонида шуда, баъдан бевосита ба ҳуҷайраҳои No.9, No.21, No.22, No.31 ва No.36, ки таҳти протоколи тамоман дигари пуркунии босуръат пир шудаанд, татбиқ шудааст.

Конфигуратсияи ҷараёни пуркунии гурӯҳи ҳадаф дар манбаъ ҳамчун 6,6 C, 6,16 C, 4,84 C ва 4,22 C дода шудааст. Ҳамин тавр, санҷиш на танҳо “ҳуҷайраи нав”, балки протоколи пуркуниеро низ дар бар мегирад, ки ҳангоми омӯзиш дида нашудааст.

Арзишҳои RMSE-и байнишароитӣ чӣ гунаанд?

Чаро умумисозӣ дар равзанаи %20–40 SOC заифтар аст?

Муҳаққиқон мегӯянд, ки дар SOC-и паст поляризатсияи дохилии батарея заифтар буда, нишебии тағйири нишондиҳандаҳои саломатӣ бо пиршавӣ кам мешавад. Дар натиҷа таносуби сигнали пиршавӣ ба садо паст шуда, ҳангоми гузариш ба протоколҳои дигари пуркунӣ ҳассосияти модел ба тағйири домени физикӣ зиёд мешавад.

Ин ҳолат дар натиҷаҳои байнишароитӣ ба таври миқдорӣ дида мешавад. RMSE-и миёнаи %20–40 SOC аз 0,0059 то 0,0121 афзуда, зиёда аз ду баробар шудааст. Дар ҳуҷайраи No.36 хато 0,0193 ва дар No.22 0,0146 буд.

Баръакс, хатоҳои миёнаи %40–60 ва %60–80 SOC танҳо 0,0059 ва 0,0063 мебошанд. Аз ин рӯ, таҳқиқот тавсия медиҳад, ки дар барномаҳои воқеии BMS ба равзанаҳои SOC-и миёна-баланд афзалият дода шавад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Рафтори оғози пуркунии корбарони воқеии мошинҳо нишон медиҳад, ки дастрасии мунтазам ба профили пурраи 0–80% пуркунӣ метавонад амалӣ набошад.
• Фазои дученакаи фазавӣ дар силсилаҳои кӯтоҳи 40–50-нуқтагии шиддат нисбат ба се ва бештар андоза нуқтаҳои дохилии геометриро бештар нигоҳ медорад.
• Чор нишондиҳандаи топологии саломатӣ, ки аз як равзанаи %20-и MSCC SOC гирифта шудаанд, метавонанд барои арзёбии SOH истифода шаванд.
• DA-Transformer дар як протокол RMSE-и миёнаро дар ҳамаи се равзанаи SOC дар 0,0059 ё пасттар нигоҳ дошт.
• Дар гузариши мустақим ба протоколи дигари пуркунии босуръат RMSE-и миёна дар равзанаҳои %40–60 ва %60–80 мутаносибан 0,0059 ва 0,0063 аст.
• Равзанаи %20–40 SOC ба тағйири байнишароитӣ ҳассостар буда, RMSE-и миёна то 0,0121 афзуд.
• Модель тавонист минтақаҳои ғайрихаттии “knee”-и коҳиши иқтидорро дар ҳуҷайраҳои гуногун ба таври умумӣ пайгирӣ кунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Дақиқии гузоришшудаи SOH бевосита дар 464 EV-и роҳӣ санҷида нашудааст.
• Маҷмӯи додаҳои EVBattery ҳамчун санҷиши дақиқии SOH-и мошини воқеӣ истифода нашуда, асосан барои муайян кардани рафтори пуркунӣ истифода шудааст.
• Нишон дода нашудааст, ки модель дар ҳарорати тағйирёбандаи муҳит бо ҳамон дақиқӣ кор мекунад.
• Таҳқиқот умумисозии мустақимро аз LFP ба NMC ё дигар химияҳо байни намудҳои гуногуни ҳуҷайра тасдиқ намекунад.
• Номувозинии ҳуҷайраҳо, градиенти гармӣ, лағжиши сенсори ҷараён ва гуногунии пиршавӣ дар сатҳи баста алоҳида санҷида нашудаанд.
• Бори протсессорӣ, истеъмоли хотира ё таъхири вақти воқеии модел дар таҷҳизоти силсилавии BMS чен карда нашудааст.
• RMSE-и паст маънои онро надорад, ки модель худ ба худ як ҳалли сертификатшудаи BMS барои бехатарӣ аст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Нақши маҷмӯаҳои додаҳо дар таҳқиқот

Шумораи сеансҳои пуркунии 10 мошини интихобшуда дар таҳлили воқеӣ

LOCO-CV аз чӣ пешгирӣ мекунад?

Сохтори leave-one-cell-out ҳадаф дорад, ки таърихи пиршавии ҳуҷайраи санҷишӣ ба додаҳои омӯзишӣ роҳ наёбад. Дар ҳар давр як ҳуҷайра комилан ҳамчун ҳадафи санҷишии нодида ҷудо шуда, модель бо ҳуҷайраҳои дигар омӯзонида мешавад.

Ин тарҳ нисбат ба тақсимоти тасодуфии оддии train-test сахттар аст; зеро он хатари паҳн шудани давраҳои гуногуни як ҳуҷайраи физикӣ ҳам ба маҷмӯи омӯзиш ва ҳам ба маҷмӯи санҷишро кам мекунад.

Фарқи асосии ҳамон-шароит ва байнишароит чист?

Дар санҷиши ҳамон-шароит, ҳуҷайраҳои омӯзишӣ ва санҷишӣ ба як оилаи протоколи пуркунии босуръат тааллуқ доранд. Дар санҷиши байнишароитӣ бошад, модель бо протоколи як гурӯҳи ҳуҷайраҳо омӯзонида шуда, ба гурӯҳи алоҳидаи ҳуҷайраҳо, ки бо конфигуратсияи тамоман дигари ҷараёни MSCC давргузаронӣ шудаанд, татбиқ мешавад.

Аз ин рӯ, натиҷаҳои байнишароитӣ на танҳо дар бораи умумисозии байни ҳуҷайраҳо, балки дар бораи устуворӣ ба тағйири стратегияи пуркунӣ низ маълумот медиҳанд.

Қавитарин равзана кадом аст?

Дар ҳамон шароит хатои миёнаи пасттарин аз ҷиҳати рақамӣ дар равзанаи %60–80 SOC 0,0041 аст; равзанаи %40–60 бо 0,0042 қариб баробар аст. Дар санҷиши байнишароитӣ бошад, равзанаи %40–60 SOC бо 0,0059 нисбат ба равзанаи %60–80 бо 0,0063 каме хатои пасттар дод.

Аз ин рӯ, манбаъ ба ҷойи ҷудо кардани як равзанаи универсалии “беҳтарин”, минтақаҳои %40–60 ва %60–80-ро якҷоя ҳамчун устувортарин минтақаҳои SOC-и миёна-баланд арзёбӣ мекунад.

Беҳтарин ва заифтарин натиҷаҳои байнишароитӣ

Дар санҷиши байнишароитӣ пасттарин RMSE-и инфиродӣ дар равзанаи %40–60 SOC барои ҳуҷайраи No.9 0,0028 мебошад. Дар ҳамон равзана ҳуҷайраи No.21 RMSE-и 0,0038 нишон дод.

Хатои калонтарин дар равзанаи %20–40 SOC барои ҳуҷайраи No.36 0,0193, баъдан барои No.22 0,0146 буд. Ҳамин тавр, таъсири domain shift дар минтақаи SOC-и паст аз ҳуҷайра ба ҳуҷайра низ ба таври назаррас фарқ мекунад.

Паёми асосии Шакл 7 ва Шакл 8 чист?

Шакли 7-и манбаъ каҷҳои воқеӣ ва пешгӯишудаи SOH-и ҳуҷайраҳои No.1, No.2, No.10, No.20 ва No.42-ро дар се равзанаи SOC таҳти як шароити пуркунӣ нишон медиҳад. Каҷҳои пешгӯии хатчадор дар қисми зиёди давраи ҳаёт каҷҳои воқеиро наздик пайгирӣ мекунанд ва воридшавии ҳуҷайраҳо ба талафоти босуръати иқтидорро дар давраҳои гуногун ба таври умумӣ мегиранд.

Шакли 8 ҳуҷайраҳои No.9, No.21, No.22, No.31 ва No.36-ро таҳти протоколи тамоман дигари пуркунӣ нишон медиҳад. Хусусан дар графикҳои %40–60 ва %60–80, каҷҳои пешгӯӣ ба шакли воқеии талафоти иқтидор наздик мемонанд, дар графики %20–40 бошад дар баъзе ҳуҷайраҳо ҷобаҷоии сатҳи асосӣ ва хатои нишебӣ намоёнтар мешавад.

Муҳимтарин саҳми модел барои татбиқи воқеии BMS чист?

Саҳми асосии муҳандисии таҳқиқот нишон додани усулест, ки арзёбии SOH-ро аз вобастагӣ ба каҷи пурраи пуркунӣ берун мебарад. Ҳатто агар мошин танҳо бахши кӯтоҳи пуркунии босуръат, ба монанди %40–60 ё %60–80-ро сабт карда бошад, геометрияи фазои фазавии ин порча метавонад осори пиршавии батареяро нигоҳ дорад.

Аммо натиҷаҳои ҳозира нишон медиҳанд, ки ин идея дар маҷмӯи додаҳои лабораторӣ татбиқшаванда аст. Барои гузариш ба BMS-и мошини воқеӣ санҷиши васеътар, аз ҷумла тағйири ҳарорат, гетерогении сатҳи баста ва садои сенсорҳои саҳроӣ лозим аст.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

• Асоснок кардани тарҳи усул бо омори рафтори воқеии пуркунии корбарон.
• Тамаркуз ба равзанаҳои маҳаллии тасодуфии SOC ба ҷойи каҷи пурраи пуркунӣ.
• Таҳлили равшани андозаи ҷойгиркунӣ барои силсилаҳои кӯтоҳи дода тавассути парокандашавии геометрӣ.
• Гирифтани чор нишондиҳандаи геометрии саломатии фаҳмопазир аз фазои фазавӣ.
• Истифодаи LOCO-CV, ки омехта шудани ҳуҷайраи санҷиширо ба додаҳои омӯзишӣ пешгирӣ мекунад.
• Гузаронидани санҷиши алоҳидаи умумисозӣ дар протоколи тамоман дигари пуркунии босуръат, илова бар ҳамон протокол.
• Муттаҳид кардани коҳиши садо ва моделсозии дарозмуддати пиршавӣ тавассути FPM-Block ва Transformer дар як ҳадафи омӯзиш.

Маҳдудиятҳои асосӣ

Санҷиши миқдории арзёбии SOH ба маҷмӯи додаҳои лаборатории Stanford ва ҳарорати доимии 30 °C асос ёфтааст. Маҷмӯи додаҳои мошинҳои воқеӣ майдони мустақими санҷиши SOH-и модел нест.

Таҳқиқот ба ҳуҷайраҳои тиҷоратии 1,1 Ah LFP тамаркуз кардааст. Химияҳои дигар, ҳуҷайраҳои формати калон ва сохтори силсилавӣ-параллелии сатҳи баста алоҳида санҷида нашудаанд.

Гарчанде санҷиши байнишароитӣ тағйири протоколи пуркуниро дар бар мегирад, он тағйири ҳарорати муҳит, профили бор, пиршавии тақвимӣ ва domain shift-и якҷояи шароити воқеии роҳро фаро намегирад.

FPM-Block ҳангоми омӯзиш садои сунъии изотропии Gaussian-ро истифода мебарад. Тақсимоти хатогиҳои сенсори BMS-и воқеӣ на ҳамеша Gaussian ё мустақил буда метавонад.

Таҳқиқот ченкунии бори ҳисоббарорӣ, таъхир, масрафи энергия ва талаботи хотираро дар протсессори дарунсохти BMS-и вақти воқеӣ пешниҳод намекунад.

Муҳаққиқон дар бахши хулоса низ равшан мегӯянд, ки дар оянда сарҳадҳои бисёрфизикии муҳитӣ, ба монанди тағйири ҳарорати муҳит, бояд ба раванди ҷойгиркунии фазои фазавӣ ворид карда шаванд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: State of Health Estimation of Lithium-Ion Batteries Based on Real-World Charging Behavior Analysis and Phase Space Topology of Fragmented Data

Муаллифон ва тартиб: Xiaofeng Sang; Junfu Li; Mei Zhao; Jiaxing Che; Tong Yao; Huaqiang Zhang.

Саҳми баробар/муаллифии якуми баробар: Дар версияи баррасишуда изҳороти саҳми баробар ё муаллифии якуми баробар вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Xiaofeng Sang.

Почтаи электронии муаллифи масъул: 24s130422@stu.hit.edu.cn.

Муассисаҳо: School of New Energy, Harbin Institute of Technology (Weihai), Weihai 264209, China; School of Automotive Engineering, Harbin Institute of Technology (Weihai), Weihai 264209, China; School of Information Science and Engineering, Harbin Institute of Technology (Weihai), Weihai 264209, China.

Навъи манбаъ: Версияи preprint-и таҳқиқоти додаасоси арзёбии SOH, ки таҳлили рафтори воқеии пуркунии мошинҳои барқиро бо додаҳои лаборатории пиршавии батарея муттаҳид мекунад.

Ҳолати рецензия: Версияи баррасишуда preprint-и рецензиянашуда мебошад. Дар ҳар саҳифаи файли боршуда ибораи “Preprint not peer reviewed” мавҷуд аст. Дар санҷиши библиографӣ барои ҳамин унвон версияи ҷудогонаи тасдиқшудаи рецензияшудаи журналӣ дар ин ҷустуҷӯ пайдо нашуд.

Платформа: SSRN.

Рақами сабти SSRN: 6933581.

DOI: 10.2139/ssrn.6933581.

Пайванди расмӣ:SSRN 6933581

Санаи нашр: Дар файли баррасишуда рӯз/моҳи дақиқе, ки боэътимод интиқол дода шавад, аз ҷиҳати библиографӣ намоён нест. Азбаски метамаълумоти сана дар индексҳои беруна мувофиқ нест, дар ин ҷо санаи дақиқи сохта пешниҳод нашудааст.

Маҷмӯи асосии додаҳои лабораторӣ: Stanford University battery cycle dataset; ҳуҷайраҳои тиҷоратии силиндрии 1,1 Ah LFP; системаи санҷишии Arbin LBT; 30 °C; пуркунии босуръати MSCC.

Маҷмӯи додаҳои ҷаҳони воқеӣ: EVBattery; 464 мошини воқеии барқӣ аз се истеҳсолкунанда. Дар таҳқиқот ба ҷойи санҷиши мустақими дақиқии SOH-и мошинҳои воқеӣ барои муайян кардани рафтори пуркунӣ ва тақсимоти SOC-и оғоз истифода шудааст.

Зертаҳлили рафтори воқеии пуркунӣ: 217 мошин аз як истеҳсолкунанда ва беш аз 90.000 сеанси пурраи пуркунӣ. %79,1 оғози пуркунӣ дар фосилаи %20–80 SOC мебошад.

Усули фазои фазавӣ: PSR-и координатаҳои таъхирёфта; таъхири вақт бо аввалин минимуми маҳаллии усули иттилооти мутақобила муайян шудааст; андозаи ҷойгиркунӣ 2 бо сабаби парокандашавии геометрии силсилаҳои кӯтоҳи дода интихоб шудааст.

Нишондиҳандаҳои саломатӣ: HI1 Trajectory Center Mean; HI2 Trajectory Center Displacement; HI3 Trajectory Dispersion; HI4 2D Convex Hull Area.

Модель: Denoising Aggregation Transformer (DA-Transformer); FPM-Block + Temporal Aggregation Transformer Encoder + global average pooling + қабатҳои регрессия.

RMSE-и миёнаи ҳамон-шароит: %20–40 SOC: 0,0059; %40–60 SOC: 0,0042; %60–80 SOC: 0,0041.

RMSE-и миёнаи байнишароитӣ: %20–40 SOC: 0,0121; %40–60 SOC: 0,0059; %60–80 SOC: 0,0063.

Маҳдудияти асосии шарҳ: Таҳқиқот аз рафтори воқеии корбар равзанаҳои мувофиқи пуркуниро муайян мекунад, аммо дақиқии гузоришшудаи арзёбии SOH дар парки воқеии мошинҳо бевосита санҷида нашудааст. Санҷиши миқдории SOH дар ҳуҷайраҳои лаборатории Stanford таҳти шароити доимии ҳароратӣ анҷом ёфтааст.

Маблағгузорӣ: National Natural Science Foundation of China, Project 52177032; Aviation Science Foundation, ASFC-20230007077004.

Бархӯрди манфиатҳо: Дар версияи баррасишуда изҳороти ҷудогонаи бархӯрди манфиатҳо муайян нашуд.

Дастрасии додаҳо: Дар версияи баррасишуда изҳороти ҷудогонаи дастрасии додаҳо вуҷуд надорад; маҷмӯаҳои Stanford ва EVBattery дар манбаъҳо ҳамчун таҳқиқоти алоҳида истинод шудаанд.

CRediT/саҳми муаллифон: Дар версияи баррасишуда изҳороти муфассали CRediT оид ба саҳми муаллифон вуҷуд надорад.

Литсензия: Дар версияи боршуда изҳороти кушодаи Creative Commons ё литсензияи ҳамарзиши истифодаи такрорӣ муайян нашуд. Аз ин рӯ, иҷозаи нашри мустақими шаклҳои аслӣ фарз карда нашудааст.

Принсипи мундариҷаи илмӣ: Усул, маҷмӯаҳои додаҳо, формулаҳо, тақсимоти SOC, натиҷаҳои RMSE, параметрҳои модел ва маҳдудиятҳои ин шарҳи Verianla ба таҳқиқоти 36-саҳифагии баррасишуда асос ёфтаанд. Манбаи беруна танҳо барои санҷиши библиографии идентификатори SSRN, DOI ва ҳолати кунунии нашр истифода шудааст.