Ин таҳқиқот барои баҳодиҳии онлайнии ҳолати заряд (State of Charge, SOC)-и батареяҳои литий-ионӣ дар шароити васеъ ва бо мурури вақт тағйирёбандаи ҳарорат меъмории шабакаи нейронӣ бо номи Temperature-Gated Causal Multi-Scale Physics-Informed Network (TGCM-PINet)-ро таҳия мекунад. Модел шиддат, ҷараён, ҳарорати сатҳи ҳуҷайра ва ҳарорати муҳитро тавассути миёнаҳои ҳаракаткунандаи сабабӣ, ки танҳо намунаҳои ҷорӣ ва гузаштаро истифода мебаранд, ба се миқёси вақт ҷудо мекунад, ҳар як миқёсро дар шохаҳои мустақили шабакаи конволютсионии замонӣ (TCN) коркард менамояд, саҳми ин шохаҳоро вобаста ба контексти ҳароратӣ ба таври динамикӣ вазн медиҳад ва бо GRU-и дуқабата траекторияи дарозмуддати SOC-ро баҳогузорӣ мекунад. Барои профилҳои қаблан дида нашудаи Cycle 4 ва LA92 дар маълумоти Panasonic NCR18650PF арзиши миёнаи MAE мутаносибан 0,476 ва 0,370 банди фоизӣ гузориш шудааст. Дар гузаришҳои пайвастаи ҳароратии −20→10 °C ва 10→25 °C нисбат ба беҳтарин модели муқоисавӣ MAE мутаносибан %42,6 ва %50,6 кам шудааст. Дар санҷиши беруние, ки бо бозомӯзӣ дар маълумоти Samsung 30T анҷом дода шуд, арзиши миёнаи MAE барои озмоишҳои аз −20 то 40 °C 0,815 банди фоизӣ буд. Бо вуҷуди ин, натиҷаҳо ба маҷмӯи додаҳо ва протоколҳои озмоишии истифодашуда маҳдуданд; таҳқиқот муваффақияти саҳроиро дар парки воқеии нақлиёт, ҳамон сатҳи иҷро дар ҳуҷайраҳои пиршуда ё интиқоли мустақим ба платформаи дигари батарея бидуни бозомӯзӣ нишон намедиҳад.

SOC ҳолати миқдори заряди истифодашавандаи боқимондаро нисбат ба иқтидори умумӣ ифода мекунад, аммо бо сенсор мустақим чен карда намешавад. Он бояд аз тағйирёбандаҳои мушоҳидашавандаи беруна, ба монанди шиддати терминалӣ, ҷараён ва ҳарорат, баҳогузорӣ шавад. Мушкили марказии таҳқиқот дар он аст, ки робитаи байни ин тағйирёбандаҳо ва SOC ҳангоми тағйир ёфтани ҳарорат доимӣ намемонад. Аз ҷумла, кор баррасӣ мекунад, ки омехта шудани гузаришҳои босуръати электрикӣ, рафтори поляризатсия дар миқёси миёнаи вақт ва тағйироти сусти заряд-ҳарорат дар як тасвири ягонаи силсилаи вақт баҳодиҳии SOC-ро душвор мегардонад.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Саволи асосии таҳқиқот ин аст, ки оё моделе, ки аз ченкуниҳои оянда ҳеҷ гуна маълумот истифода намекунад, метавонад ҳам дар ҳароратҳои гуногун ва ҳам дар шароите, ки ҳарорат дар ҷараёни як профили ягонаи ронандагӣ пайваста тағйир меёбад, SOC-ро бо дақиқии баланд баҳогузорӣ кунад.

Муаллифон дар равишҳои мавҷуда се холигии асосиро муайян мекунанд. Аввал, шабакаҳои амиқи яксутунӣ маҷбуранд гузаришҳои босуръати электрикӣ, равандҳои поляризатсияи миқёси миёна ва тамоюлҳои сусти ҳароратӣ/SOC-ро дар як тасвир омӯзанд. Дуюм, додани ҳарорат танҳо ҳамчун хусусияти оддии вуруд аҳамияти миқёсҳои гуногуни вақтро ҳангоми кор ба таври динамикӣ тағйир намедиҳад. Сеюм, баъзе усулҳои ҷудокунии сигнал метавонанд намунаҳои ояндаро истифода баранд ва ҳамин тавр дар баҳодиҳии вақти воқеӣ ба ихроҷи пинҳонии маълумот сабаб шаванд.

TGCM-PINet аз кадом маълумот истифода мекунад?

Вектори ченкунӣ дар ҳар як қадами вақт аз чор тағйирёбандаи физикӣ иборат аст:

\[ \mathbf{x}_t=[V_t,\ I_t,\ T_{s,t},\ T_{a,t}]^{T} \]

Дар ин ҷо \(V_t\) шиддати терминалӣ (V), \(I_t\) ҷараёни ченшуда (A), \(T_{s,t}\) ҳарорати сатҳи батарея (°C) ва \(T_{a,t}\) ҳарорати муҳит (°C)-ро ифода мекунад. Равзанаи асосии мушоҳидаи модел 800 намуна аст; азбаски додаҳо ба 1 Hz бознамунагирӣ шудаанд, ин равзана ба таърихи 800 сония мувофиқат мекунад.

Ҷудокунии сабабии семиқёса чӣ гуна анҷом дода мешавад?

Яке аз муҳимтарин хусусиятҳои меъморӣ ин аст, ки сигналҳо бидуни истифодаи намунаҳои оянда ба се миқёси иловагии вақт ҷудо карда мешаванд. Миёнаи ҳаракаткунандаи яксамтаи сабабӣ бо дарозии \(m\) чунин таъриф мешавад:

\[ \mu_m(\mathbf{x}_t)=\frac{1}{m}\sum_{j=0}^{m-1}\mathbf{x}_{t-j} \]

Компонентҳои миқёси баланд, миёна ва паст сипас чунин сохта мешаванд:

\[ \mathbf{x}^{H}_t=\mathbf{x}_t-\mu_{m_s}(\mathbf{x}_t) \]

\[ \mathbf{x}^{M}_t=\mu_{m_s}(\mathbf{x}_t)-\mu_{m_l}(\mathbf{x}_t) \]

\[ \mathbf{x}^{L}_t=\mu_{m_l}(\mathbf{x}_t) \]

Ин ҷудокунии филтркунии талафдиҳандаи маълумот нест; ҷамъбасти се компонент ченкунии аслиро айнан барқарор мекунад:

\[ \mathbf{x}^{H}_t+\mathbf{x}^{M}_t+\mathbf{x}^{L}_t=\mathbf{x}_t \]

Дар таҳқиқот барои маълумоти 1 Hz равзанаи кӯтоҳ \(m_s=5\) ва равзанаи дароз \(m_l=60\) намуна интихоб шудааст. Миқёси баланд тағйироти зуд, миқёси миёна рафтори байни тамоюлҳои кӯтоҳ ва дароз, миқёси паст бошад рушди сусттари заряд ва ҳароратро ифода мекунад. Муаллифон ин компонентҳоро на ҳамчун бандҳои дақиқи физикии басомад, балки ҳамчун тасвирҳои миқёси вақт шарҳ медиҳанд.

Паёми асосии Расми 2 низ ҳамин аст: миёнаҳои ҳаракаткунандаи 5 ва 60 сония, ки дар вақти \(t\) ҳисоб мешаванд, танҳо аз \(t\) ва намунаҳои пеш аз он истифода мекунанд. Дар оғози силсила, вақте таърихи кофӣ вуҷуд надорад, пуркунӣ бо аввалин мушоҳидаи дастрас анҷом дода мешавад. Ҳамин тавр, ихроҷи маълумоти оянда, ки дар филтрҳои марказонидашуда метавонад ба вуҷуд ояд, пешгирӣ мешавад.

Чаро се шохаи ҷудогонаи TCN истифода мешаванд?

Ҳар яке аз силсилаҳои миқёси баланд, миёна ва паст ба шабакаи конволютсионии замонии ҷудогона (Temporal Convolutional Network, TCN) дода мешавад, ки сохтори умумии яксон, вале параметрҳои мустақил дорад. Ин ҷудокуниро аз маҷбур кардани се миқёс ба як маҷмӯи умумии филтрҳо нигоҳ медорад.

Конволютсияи сабабии васеъшуда дар таҳқиқот чунин ифода мешавад:

\[ \mathbf{u}_t=\sum_{k=0}^{K-1}W_k\mathbf{h}_{t-kd}+\mathbf{b} \]

Дар ин ҷо \(K\) андозаи ядро ва \(d\) коэффисиенти васеъшавӣ мебошад. Азбаски \(t-kd\leq t\), натиҷаи ҷорӣ ба хусусиятҳои оянда вобаста нест. Дар ҳар шохаи TCN блокҳои боқимонда, ки ду конволютсияи сабабиро дар бар мегиранд, ҳамроҳ бо нормализатсияи гурӯҳӣ, фаъолсозии GELU, dropout ва пайвасти боқимонда истифода мешаванд.

Андозаи ядро \(K=3\), коэффисиентҳои васеъшавӣ бошад \(1,2,4,8\) мебошанд. Муносибати майдони самараноки қабулкунанда, ки таҳқиқот медиҳад:

\[ R_{\mathrm{TCN}}=1+2(K-1)\sum_{l=1}^{N_b}d_l \]

буда, ин сохтор ба 61 қадами вақт, яъне 61 сония мувофиқат мекунад. Ҳар як шоха барои ҳар як қадами вақт хусусияти 32-андозагӣ истеҳсол мекунад.

Дарвозаи ҳарорат чӣ мекунад?

Қисми фарқкунандаи TGCM-PINet дар он аст, ки ҳароратро танҳо ҳамчун тағйирёбандаи иловагии вуруд ба шабака истифода намекунад. Модел бо истифода аз контексти ҳароратӣ, ки аз ҳарорати сатҳ, ҳарорати муҳит, фарқи ишорадори байни онҳо ва бузургии ин фарқ иборат аст, вазни миқёсҳои баланд, миёна ва пастро дар ҳар қадами вақт аз нав ҳисоб мекунад.

Контексти чорченакаи ҳароратӣ ба персептрони бисёрқабатаи дуқабатаи 4→24→3 дода мешавад:

\[ \mathbf{g}_t=W_{g,2}\phi(W_{g,1}\mathbf{c}_t+\mathbf{b}_{g,1})+\mathbf{b}_{g,2} \]

Сипас бо softmax вазни ҳар миқёс ҳисоб мешавад:

\[ \alpha_t^q= \frac{\exp(g_t^q)} {\sum_{r\in\{H,M,L\}}\exp(g_t^r)}, \qquad q\in\{H,M,L\} \]

Ҳамин тавр ҳамаи вазнҳо сифр ё аз он калонтаранд ва ҷамъашон ба 1 баробар аст. Якҷояшавии хусусиятҳои семиқёса:

\[ \mathbf{f}^{ms}_t= \alpha_t^H\mathbf{h}_t^H+ \alpha_t^M\mathbf{h}_t^M+ \alpha_t^L\mathbf{h}_t^L \]

ҳисоб карда мешавад. Расми 3 ин механизмро равшан нишон медиҳад: контексти ҳароратӣ вазнҳои се миқёсро муайян мекунад, хусусиятҳои миқёсӣ бо вазн муттаҳид мешаванд ва вуруди аслии стандартшуда тавассути як роҳи хаттии боқимонда ба тасвири муттаҳидшуда илова мешавад. Ин роҳи боқимонда ҳадаф дорад, ки маълумоти аслии ченкунӣ, ки метавонад дар ҷудокунии миқёс ё кодерҳо заиф гардад, мустақим дастрас бимонад.

Чаро GRU ва омӯзиши физика-огоҳ якҷо истифода мешаванд?

Ҳангоме ки шохаҳои TCN динамикаҳои маҳаллӣ ва миёнамӯҳлатро ҷудо мекунанд, рушди SOC ба таърихи дарозтар низ вобаста аст. Аз ин рӯ, хусусиятҳои муттаҳидшуда ба GRU-и дуқабата, яксамта ва дорои 96 воҳиди пинҳонӣ дода мешаванд. Функсияи sigmoid дар қабати баромад баҳодиҳии SOC-ро дар ҳудуди аз ҷиҳати физикӣ маънодори \([0,1]\) нигоҳ медорад.

Модел танҳо бо тамғаҳои ҳақиқии SOC омӯзонида намешавад. Муаллифон ба траекторияи SOC-и пешгӯишуда се танзимгари физикиро илова мекунанд.

Пас аз он ки аломати ҷараён тавре мутобиқ карда мешавад, ки ҷараёни самараноки мусбат разрядро нишон диҳад, тағйироти интизоршавандаи SOC аз ҳисобкунии Coulomb чунин таъриф мешавад:

\[ \Delta z^{cc}_{b,t} = -\frac{\eta_{b,t}I^{eff}_{b,t}\Delta t} {3600Q_{eff}} \]

Дар ин ҷо \(Q_{eff}\) иқтидори самараноки батареяро (Ah), \(\eta\) самаранокии Coulomb ва \(\Delta t\) фосилаи намунагириро ифода мекунад. Тағйироти пешгӯишудаи шабака бошад:

\[ \Delta z^{p}_{b,t}=z^{p}_{b,t}-z^{p}_{b,t-1} \]

аст. Талафоти омӯзишӣ номувофиқии байни ин ду афзоишро ҷарима мекунад. Илова бар ин, афзоиши SOC ҳангоми разряд ё камшавии он ҳангоми заряд бо ҷаримаи мувофиқати самт маҳдуд карда мешавад. Ҳамвории дараҷаи дуюми траектория ҳадаф дорад ҷаҳишҳои ҷудогона ва аз ҷиҳати физикӣ шубҳанокро коҳиш диҳад.

Ҳадафи умумии оптимизатсия дар таҳқиқот чунин дода шудааст:

\[ \mathcal{L} = \mathcal{L}_{sup} +\lambda_{cc}\mathcal{L}_{cc} +\lambda_{dir}\mathcal{L}_{dir} +\lambda_{sm}\mathcal{L}_{sm} \]

Ин истилоҳҳои физикӣ маҳдудиятҳои нарм мебошанд; ҳангоми пешгӯӣ шиносоии онлайнии параметрҳои модели схемаи эквивалентӣ ё ҳалли оптимизатсияи ҷудогонаро талаб намекунанд.

Расмҳо аз нигоҳи илмӣ чӣ нишон медиҳанд?

Расми 1 панҷ ҷузъи сохтории асосии моделро аз вуруди ченкунӣ то талафоти физика-огоҳ дар як ҷараён нишон медиҳад: ҷудокунии сабабии бисёрмиқёса, се шохаи TCN, дарвозаи ҳарорат, баҳодиҳии SOC дар асоси GRU ва талафоти физикии чандмақсаднок.

Расми 2 асоси визуалии даъвои сабабият аст. Нишон дода мешавад, ки равзанаҳои кӯтоҳ ва дароз ба ҳеҷ намунае дар тарафи рости вақти \(t\) дастрасӣ надоранд. Ҳамин расм ҳамчунин нишон медиҳад, ки ҷамъбасти компонентҳои зуд, миёна ва суст ченкунии аслиро барқарор мекунад.

Расми 3 нишон медиҳад, ки дарвозаи ҳарорат аҳамияти се миқёси TCN-ро бо мурури вақт тағйир медиҳад. Харитаи ранг нишон медиҳад, ки миқёсҳои баланд, миёна ва паст на бо вазнҳои собит, балки бо вазнҳои омӯхташудаи вобаста ба контексти ҳарорат истифода мешаванд.

Расмҳои 4 ва 5 траекторияҳои SOC ва каҷҳои хатои мутлақи профилҳои қаблан дида нашудаи Cycle 4 ва LA92-ро муқоиса мекунанд. Дида мешавад, ки пешгӯии TGCM-PINet на танҳо тамоюли умумии SOC-ро пайгирӣ мекунад, балки баъзе ҷаҳишҳои маҳаллии хаторо, ки дар моделҳои муқоисавӣ дида мешаванд, низ кам мекунад. Ин мушоҳида бо камшавии MaxAE дар ҷадвалҳо мувофиқ аст.

Расми 6 рафтори хаторо дар гузаришҳои пайвастаи ҳароратии 10→25 °C ва −20→10 °C нишон медиҳад. Хусусан дар гузариши сардтар, тангтар мондани банди хатои TGCM-PINet нисбат ба моделҳои муқоисавӣ бо натиҷаҳои MAE, RMSE ва MaxAE дар Ҷадвали 6 мувофиқат мекунад.

Расми 7 бо каҷҳои аблатсионӣ нуқтаи муҳимро нишон медиҳад: танҳо илова кардани ҷудокунии бисёрмиқёса иҷроишро худкор беҳтар накардааст. Вақте меъмории пурраи TGCM-PINet истифода мешавад, махсусан хатоҳои калони маҳаллӣ дар −20 °C ба таври назаррас пахш мешаванд.

Расми 8 натиҷаҳои санҷиши беруниро барои чор ҳарорат дар маҷмӯи Samsung 30T нишон медиҳад. Ин тасвир дастгирӣ мекунад, ки дар ҳуҷайра ва платформаи дигари озмоишӣ усул пас аз бозомӯзӣ бартарии нисбии шабеҳро нигоҳ медорад; аммо расм далели интиқоли мустақими байниплатформавӣ бидуни бозомӯзӣ нест.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• TGCM-PINet дар ҳамаи 16 шароити асосии санҷишии таҳқиқот аз рӯи MAE ва RMSE нисбат ба моделҳои муқоисавии LSTM, TCN ва Transformer хатои камтар нишон додааст.
• Ҷудокунии бар асоси миёнаи ҳаракаткунандаи яксамта мувофиқи таъриф танҳо аз намунаҳои ҷорӣ ва гузашта ҳисоб мешавад ва бинобар ин дар занҷири санҷидашуда ихроҷи ченкунии ояндаро пешгирӣ мекунад.
• Бартарии иҷрои модел дар протоколҳои ҳарорати собит, тағйироти пайвастаи ҳарорат ва маҷмӯи дигари додаҳои батарея нигоҳ дошта шудааст.
• Натиҷаҳои аблатсионӣ нишон медиҳанд, ки танҳо ҷудокунии сабабии бисёрмиқёса кофӣ нест ва истифодаи якҷояи ҷузъҳои меъмории пурра муҳим мебошад.
• Танзими физикӣ бидуни зарурати муайян кардани параметрҳои модели схемаи эквивалентӣ ба афзоишҳои SOC маҳдудиятҳои физикӣ татбиқ мекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ ё исбот намекунад

• Таҳқиқот муваффақияти саҳроиро дар парки воқеии мошинҳои барқӣ ё таҷҳизоти тиҷоратии BMS исбот намекунад.
• Натиҷаи Samsung 30T интиқоли zero-shot ё бе бозомӯзӣ нест; моделҳо бо маълумоти Samsung дубора омӯзонида шудаанд.
• Ҳуҷайраҳои пиршуда, номувофиқии байниҳуҷайравии баста ва баҳодиҳии муштараки SOC-SOH дар ин кор санҷида нашудаанд.
• Вақти ҳисоб, истеъмоли хотира ва муваффақияти ҷойгиркунии вақти воқеӣ дар сахтафзори дохилии маҳдуди захираҳо ба таври таҷрибавӣ нишон дода нашудааст.
• Миқдорисозии номуайянии модел анҷом дода нашудааст; ин мавзӯъ ҳамчун кори оянда қайд шудааст.
• Натиҷаҳои пешниҳодшуда аз парки батарея ё маҷмӯи саҳроии махсуси Туркия гирифта нашудаанд. Барои истифодаи воқеӣ дар Туркия санҷиши алоҳида дар ҳуҷайраҳо, сенсорҳо, таърихи ҳарорат ва сахтафзори BMS-и истифодашаванда лозим аст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Маҷмӯи додаҳо ва протоколи таҷриба

Таҷрибаҳои асосӣ дар маҷмӯи Panasonic NCR18650PF анҷом дода шудаанд. Дар он ҳашт профили динамикии сарборӣ мавҷуд аст: Cycle 1–4, HWFET, NN, UDDS ва LA92. Санҷишҳои ҳарорати собит дар −20, −10, 0, 10 ва 25 °C гузаронида шуданд. Ду протоколи умумисозии байнипрофилӣ истифода шуд: дар якум Cycle 4 пурра барои санҷиш ҷудо гардид, дар дуюм LA92 пурра барои санҷиш нигоҳ дошта шуд.

Илова бар ин, гузаришҳои пайвастаи ҳароратии −20→10 °C ва 10→25 °C арзёбӣ гардиданд. Санҷиши мустақили платформа дар маҷмӯи Samsung 30T дар шароити −20, 0, 25 ва 40 °C анҷом дода шуд.

Ченкуниҳои хом аз фосилаи 0,1 сония ба 1 Hz табдил дода шуданд. Дар ҳар блоки яксониягӣ миёнаи арифметикии шиддат, ҷараён, ҳарорати сатҳ ва ҳарорати муҳит гирифта шуд, дар ҳоле ки барои тамғаи SOC арзиши охири блок нигоҳ дошта шуд. Муаллифон қайд мекунанд, ки миёнаи ҷараён заряди интиқолёфтаро дар фосилаи як сония нигоҳ медорад ва арзиши охирини SOC бо охири блоки ченкунӣ ҳамоҳанг аст.

Ҳамчун чораи муҳими пешгирии ихроҷи маълумот, файлҳои пурраи манбаъ пеш аз сохтани равзанаҳои лағжанда ба омӯзиш ва санҷиш тақсим карда шуданд. Равзанаҳо аз сарҳадҳои файл ё аз сарҳадҳои худкори азнавтанзимкунии SOC убур накарданд. Қадами равзана дар омӯзиш 5 сония ва дар санҷиш барои ба вуҷуд овардани траекторияи пайваста 1 сония буд. Омори стандартонӣ танҳо аз маълумоти омӯзиш ҳисоб шуда, ҳангоми санҷиш собит нигоҳ дошта шуд.

Танзимоти модел ва омӯзиш

Моделҳои муқоисавӣ LSTM, TCN ва Transformer мебошанд. Ба ҳамаи усулҳо ҳамон чор канали вуруд, ҳамон таърихи 800 намуна, ҳамон тақсимоти додаҳо дар сатҳи файл ва ҳамон буҷаи epoch-и омӯзиш дода шудааст. Андозаи batch дар аксари моделҳо 32, аммо барои Transformer бинобар талаботи хотираи матритсаи attention-и 800-нуқтагӣ 12 аст. Барои пешгирии дастрасии Transformer ба намунаҳои оянда, ниқоби сабабии attention низ истифода шудааст.

Меъёрҳои муваффақият

Пешгӯиҳо бо MAE (хатои мутлақи миёна), RMSE (решаи хатои квадрати миёна), MaxAE (хатои мутлақи максималӣ) ва R² арзёбӣ шудаанд. Қиматҳои хатои SOC бо банди фоизӣ гузориш шудаанд. Меъёрҳо аввал барои ҳар файли санҷиш ва тухми тасодуфӣ алоҳида ҳисоб шуда, сипас натиҷаҳои файлҳо дар сатҳи ҳарорат миёна гирифта шудаанд. Файлҳои гуногун ба монанди Cycle 4 ва LA92 ба як траекторияи дароз муттаҳид карда нашудаанд.

Профили қаблан дида нашудаи Cycle 4

Дар миёнаи панҷ ҳарорат барои TGCM-PINet MAE 0,476, RMSE 0,586 ва MaxAE 1,922 банди фоизӣ ҳисоб шудааст. Нисбат ба миёнаи беҳтарин модели муқоисавӣ барои ҳар ҳарорат ва меъёр камшавии хато мутаносибан %40,1, %42,4 ва %56,5 будааст.

Дар −20 °C MAE-и Transformer аз 0,92 банди фоизӣ бо TGCM-PINet ба 0,62, MaxAE бошад аз 6,95 ба 3,02 паст шудааст. Баръакс, дар 10 °C бартарии MAE маҳдудтар аст: беҳтарин арзиши муқоисавӣ 0,60 ва TGCM-PINet 0,52 мебошад. Муаллифон қайд мекунанд, ки фоидаи асосӣ на дар камшавии баробари хато барои ҳар намуна, балки дар пахш кардани инҳирофҳои калони маҳаллӣ дида мешавад.

Профили қаблан дида нашудаи LA92

Дар протоколи LA92 MAE миёна 0,370 банди фоизӣ ва RMSE миёна 0,462 банди фоизӣ буд. Инҳо нисбат ба миёнаи беҳтарин модели муқоисавӣ барои ҳарорат мутаносибан %50,4 ва %51,6 камшавӣ мебошанд. Дар ҳамаи панҷ ҳарорат MAE дар ҳудуди 0,32–0,53 банди фоизӣ ва R² болотар аз %99,86 боқӣ монд.

Вақте ҳарорат дар як траектория тағйир ёфт, чӣ шуд?

Дар гузариши −20→10 °C TGCM-PINet MAE-ро ба 0,81, RMSE-ро ба 0,87 ва MaxAE-ро ба 1,56 банди фоизӣ паст кардааст. Нисбат ба беҳтарин муқоисаҳо MAE %42,6, RMSE %47,0 ва MaxAE %58,8 кам шудааст.

Дар гузариши 10→25 °C MAE 0,43 ва RMSE 0,50 банди фоизӣ буда, инҳо мутаносибан ба камшавии %50,6 ва %52,4 мувофиқат мекунанд. Аммо MaxAE танҳо аз 2,98 ба 2,73 банди фоизӣ, тақрибан %8,4 кам шудааст. Аз ин рӯ, дар ин шароит пайгирии миёнаи траектория хеле беҳтар шуда бошад ҳам, шумораи ками инҳирофҳои маҳаллии гузаранда хатои бадтарин ҳолатро муайян карданро идома додаанд.

Таҳлили аблатсионӣ: Оё ҷудокунии бисёрмиқёса танҳо кофист?

Озмоиши аблатсионӣ яке аз маҳдудиятҳои муҳимтарини тафсири таҳқиқотро нишон медиҳад. Дар −20 °C MS-GRU, ки танҳо тасвири бисёрмиқёсаро илова мекунад, аз GRU беҳтар не, балки бадтар натиҷа додааст. TGCM-PINet-и пурра нисбат ба GRU MAE-ро %66,7, RMSE-ро %70,4 ва MaxAE-ро %88,9 кам кардааст.

Дар 25 °C, азбаски хатои миёна аллакай паст аст, беҳбудии MAE хурдтар мебошад; 0,35-и GRU ба 0,32 коҳиш ёфтааст. Бо вуҷуди ин, MaxAE аз 18,94 ба 1,61 банди фоизӣ паст шудааст. Аммо азбаски байни MS-GRU ва TGCM-PINet-и пурра якчанд ҷузъи меъморӣ ҳамзамон тағйир меёбанд, ин натиҷа саҳми сабабии танҳо дарвозаи ҳарорат ё танҳо шохаҳои TCN-ро ҷудо намекунад. Тафсири худи манбаъ низ беҳбудиро ҳамчун таъсири муштараки меъмории пурра маҳдуд мекунад.

Санҷиши берунӣ бо Samsung 30T

Дар миёнаи чор ҳарорати Samsung барои TGCM-PINet MAE 0,815, RMSE 0,970 ва MaxAE 3,13 банди фоизӣ гузориш шудааст. Камшавии миёна нисбат ба беҳтарин моделҳои муқоисавии махсуси ҳарорат мутаносибан %38,3, %42,3 ва %58,8 аст.

Санҷиши 40 °C махсусан ҷолиб аст: хатои 1,71 банди фоизии TCN, ки беҳтарин муқоисаи MAE буд, бо TGCM-PINet ба 0,79, RMSE аз 2,17 ба 0,92 ва MaxAE аз 14,30 ба 3,22 коҳиш ёфтааст.

Аммо дар ин озмоиш TGCM-PINet дар маълумоти Panasonic омӯзонида шуда, бевосита ба Samsung татбиқ нашудааст. Ҳамаи усулҳо дар зермаҷмӯаҳои омӯзишии Samsung дубора омӯзонида шуда, сипас дар профилҳои қаблан дида нашудаи Samsung LA92 санҷида шудаанд. Аз ин рӯ, натиҷа интиқоли zero-shot-ро не, балки қобилияти бозтавлиди ҳамон стратегияи моделсозиро дар ҳуҷайра ва платформаи дигари озмоишӣ дастгирӣ мекунад.

Хулосаи умумӣ ва маҳдудиятҳои методологӣ

Вақте даҳ санҷиши байнипрофилии ҳарорати собит, ду гузариши пайвастаи ҳарорат ва чор санҷиши Samsung якҷо арзёбӣ мешаванд, TGCM-PINet дар ҳамаи 16 шароити асосии санҷиш арзишҳои пасттарини MAE ва RMSE-ро додааст. Бузургтарин бартариҳои нисбӣ дар шароите дида мешаванд, ки моделҳои муқоисавӣ аз ғайристатсионарии равшани электро-термалӣ, ба монанди гузариши −20→10 °C ва санҷиши Samsung 40 °C, бештар осеб мебинанд; ин бо фарзияи мутобиқшавии миқёси вобаста ба ҳарорат мувофиқ аст.

Бо вуҷуди ин, таҳқиқот ҳуҷайраҳои пиршуда, баҳодиҳии муштараки SOC-SOH, фарқияти байниҳуҷайравӣ дар баста, вайроншавии сенсор ва амалиёти дарозмуддати саҳроиро таҷрибавӣ баррасӣ намекунад. Илова бар ин, гарчанде мақола мегӯяд, ки метрикҳо барои файлҳои санҷиш ва тухмҳои тасодуфӣ алоҳида ҳисоб шудаанд, дар ҷадвалҳои асосӣ фосилаҳои эътимод ё тақсимоти байни тухмҳо дода нашудааст. Ченкуниҳои хотира, таъхир ва истеъмоли энергия дар BMS-и дохилшуда низ гузориш нашудаанд. Қисми муҳими ин мавзӯъҳо дар нақшаҳои кори ояндаи муаллифон зикр шудаанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии кор: Temperature-Gated Causal Multi-Scale Physics-Informed Network for Lithium-Ion Battery State-of-Charge Estimation.

Муаллифон: Jiayan Xia; Lining Ma; Bingbing Li; Gang Ye; Pin Liu.

Муаллифони саҳми баробар: Jiayan Xia, Lining Ma ва Bingbing Li.

Муаллифи масъул: Pin Liu.

Муассисаҳо: School of Electronic Information and Electrical Engineering, Yangtze University, Jingzhou 434022, China; National Demonstration Center for Experimental Electrical & Electronic Education, Jingzhou 434022, China.

Навъи манбаъ ва ҳолати баррасии ҳамсолон: Ин кор preprint аст ва аз баррасии ҳамсолон нагузаштааст; натиҷаҳо бояд бо дарназардошти ҳамин марҳилаи нашр арзёбӣ шаванд.

Платформа: SSRN.

Рақами сабти SSRN: 7199404.

DOI: 10.2139/ssrn.7199404.

Санаи нашр/эълон: 29 июли 2026.

Маҷалла, ҷилд ва шумора: Барои ин версияи preprint маълумоти маҷаллаи баррасишуда, ҷилд ё шумора мавҷуд нест.

Пайванди расмии нашр: https://ssrn.com/abstract=7199404

Ҳолати иҷозатнома/ҳуқуқи муаллиф: Дар сабти SSRN қайд шудааст, ки ҳуқуқҳои муаллиф ҳифз шудаанд ва истифодаи дубора бидуни иҷозат иҷозат дода намешавад. Аз ин рӯ, Расмҳои аслии 1–8-и кори манбаъ дар ин муҳтаво айнан нусхабардорӣ нашудаанд. Ҷадвалҳои рақамӣ ва ҷузъҳои Verianla Live аз маълумоти илмии ошкоро гузоришшуда бозсозӣ шудаанд; намоиши раванд бошад дар асоси усули таҳқиқот ҳамчун тасвири тавзеҳии махсус барои Verianla омода шудааст.

Маблағгузорӣ: National Natural Science Foundation of China, Grant No. 62350410484.

Дастрасии маълумот: Мувофиқи изҳороти муаллифон, маълумот бо дархост пешниҳод мешавад.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки манфиати молиявии рақобаткунанда ё муносибати шахсии маълум, ки метавонад ба кор таъсир расонад, вуҷуд надорад.

Саҳми муаллифон: Jiayan Xia: консептуализатсия, методология, нармафзор, таҳлили формалӣ, визуализатсия ва навиштани тарҳи аввал. Lining Ma: методология, нармафзор, идоракунии додаҳо, таҳқиқот, санҷиш ва визуализатсия. Bingbing Li: идоракунии додаҳо, таҳлили формалӣ, санҷиш ва визуализатсия. Gang Ye: машварат, захираҳо ва бозбинӣ/таҳрир. Pin Liu: консептуализатсия, машварат, идоракунии лоиҳа, захираҳо, ҷалби маблағгузорӣ ва бозбинӣ/таҳрир.

Изҳорот дар бораи зеҳни сунъии тавлидӣ: Муаллифон хабар медиҳанд, ки ҳангоми омода кардани кор барои ислоҳи забон ва беҳтар кардани равонии матн аз ChatGPT истифода кардаанд, сипас муҳтаворо бозбинӣ ва таҳрир намудаанд ва масъулияти муҳтавои мақоларо ба зимма мегиранд.

Манбаи муҳтавои илмӣ: Усул, формулаҳо, тарҳи таҷриба, натиҷаҳои рақамӣ, муҳтавои илмии ҷадвалҳо ва маҳдудиятҳои ин мақолаи Verianla ба кори манбаи 33-саҳифагии боршуда асос ёфтаанд. Санҷиши беруна танҳо барои майдонҳои библиографӣ, ба монанди унвон/муаллиф, DOI, санаи сабти SSRN ва иҷозатнома истифода шуда, аз манбаъҳои беруна натиҷаи нави таҷрибавӣ ё механизми нави илмӣ илова нашудааст.

Маҳдудияти асосии методологӣ: Азбаски санҷиши Samsung бозомӯзиро дар бар мегирад, он санҷиши интиқоли zero-shot байни платформаҳо нест. Таҳқиқот инчунин ҳуҷайраҳои пиршуда, фарқиятҳои байниҳуҷайравӣ дар сатҳи баста, миқдорисозии номуайянӣ ва татбиқи саҳроиро дар сахтафзори воқеии BMS бо захираҳои маҳдуд тасдиқ намекунад.

Ёддошти унвон: Дар саҳифаи унвони PDF унвони аслӣ бо нуқтаи ниҳоӣ навишта шудааст; унвони матни асосӣ ва сабти расмии библиографии SSRN ҳамон пайдарпаии калимаҳоро бе нуқта нишон медиҳанд. Дар ин муҳтаво унвони аслии кор бо шакли саҳифаи унвони PDF нигоҳ дошта шудааст.