Mathematical modeling of lithium-ion batteries (LiBs) is a central challenge in advanced battery management. This paper presents a new approach to integrate a physics-based model with machine learning to achieve high-precision modeling for LiBs. This approach uniquely proposes to inform the machine learning model of the dynamic state of the physical model, enabling a deep integration between physics and machine learning. We propose two hybrid physics-machine learning models based on the approach, which blend a single particle model with thermal dynamics (SPMT) with a feedforward neural network (FNN) to perform physics-informed learning of a LiB's dynamic behavior. The proposed models are relatively parsimonious in structure and can provide considerable predictive accuracy even at high C-rates, as shown by extensive simulations.


翻译:锂离子电池(LiBs)的数学建模是先进的电池管理中的一项中心挑战。本文件介绍了一种新方法,将基于物理的模型与机器学习相结合,以便实现高精度的液离子电池模型。这一方法特别建议向机器学习模型通报物理模型的动态状态,使物理模型和机器学习能够深入结合。我们基于这一方法提出了两种混合物理学-机器学习模型,将单一粒子模型与热动态(SPMT)和进料前神经网络(FNN)相结合,对液离子的动态行为进行物理知情学习。拟议的模型在结构上相对偏差,即使在高C级也能够提供相当的预测性准确性,正如广泛的模拟所显示的那样。

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