For Prognostics and Health Management (PHM) of Lithium-ion (Li-ion) batteries, many models have been established to characterize their degradation process. The existing empirical or physical models can reveal important information regarding the degradation dynamics. However, there is no general and flexible methods to fuse the information represented by those models. Physics-Informed Neural Network (PINN) is an efficient tool to fuse empirical or physical dynamic models with data-driven models. To take full advantage of various information sources, we propose a model fusion scheme based on PINN. It is implemented by developing a semi-empirical semi-physical Partial Differential Equation (PDE) to model the degradation dynamics of Li-ion-batteries. When there is little prior knowledge about the dynamics, we leverage the data-driven Deep Hidden Physics Model (DeepHPM) to discover the underlying governing dynamic models. The uncovered dynamics information is then fused with that mined by the surrogate neural network in the PINN framework. Moreover, an uncertainty-based adaptive weighting method is employed to balance the multiple learning tasks when training the PINN. The proposed methods are verified on a public dataset of Li-ion Phosphate (LFP)/graphite batteries.


翻译:对于锂离子电池的预测和健康管理(PHM)而言,已经建立了许多模型来描述其降解过程。现有的实验或物理模型可以揭示有关降解动态的重要信息。然而,没有一般和灵活的方法来整合这些模型所代表的信息。物理内建神经网络(PINNN)是将实验或物理动态模型与数据驱动模型相结合的一个有效工具。为了充分利用各种信息来源,我们提议了一个基于PINN的模型融合计划。它通过开发半精神半物理半物理部分分离模型(PDE)来实施。当事先对这些动态缺乏了解时,我们利用数据驱动的深隐性物理模型(DepHPM)来发现基本动态模型。然后,所发现的动态信息与PINN框架中的子宫神经网络所挖掘的模型相结合。此外,在培训PINL/PISBE时,采用了基于不确定性的调整加权方法来平衡多项学习任务。在PINL上,对PINSDA/PISDAD数据进行了核实。

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