State-of-charge estimation of sodium-ion batteries: A fusion deep learning approach

融合 离子 电荷(物理) 深度学习 荷电状态 钠 国家(计算机科学) 计算机科学 人工智能 核工程 工程类 材料科学 化学 物理 算法 电池(电) 热力学 冶金 哲学 语言学 功率(物理) 有机化学 量子力学
作者
Wenjie Sun,Huan Xu,Bangyu Zhou,Yuanjun Guo,Yongbing Tang,Wenjiao Yao,Zhile Yang
出处
期刊:Journal of energy storage [Elsevier BV]
卷期号:91: 111527-111527 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.est.2024.111527
摘要

Sodium-ion batteries (SIBs) have shown great promise as an alternative to lithium-ion batteries (LIBs) due to abundant sodium resources. Accurate and universal state of charge (SOC) estimation is essential for building an effective battery management system (BMS) for these emerging batteries. However, traditional SOC estimation methods for LIBs cannot be directly applied to SIBs due to significant differences in charge–discharge mechanisms and electrochemical characteristics. To address challenges with SIBs, this study proposes a novel framework integrating deep learning models. The BiLSTM is implemented to learn patterns from current and voltage time series. Additionally, the N-BEATS network extracts high-level features without manual feature engineering to mitigate the low sensitivity of SOC to voltage. By combining strengths of both networks, the fused model enhances SOC prediction robustness. Specifically, the proposed model is trained under various operating conditions and evaluated on both training and untrained datasets. Experiments demonstrate the fused model reduces root mean square error (RMSE) by 11.24% and 74.44% compared to individual N-BEATS and BiLSTM networks. The SOC estimation achieves mean absolute error (MAE) and RMSE below 0.30% and 0.39%, respectively. This research can inform the development of effective BMS for practical applications of SIBs, paving the way to the application of the new battery type.
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