Battery Life Prediction With Scarce Data Using Physics-Informed Data Generation and Adaptive Autoencoder

计算机科学 自编码 稳健性(进化) 数据挖掘 人工智能 机器学习 人工神经网络 加权 过程(计算) 一致性(知识库) 代表(政治) 数据建模 合成数据 预言 可靠性工程 外部数据表示 残余物 保险丝(电气) 电池(电) 冗余(工程) 训练集 试验数据 一般化 适应性 数据丢失 过度拟合 数据一致性 均方预测误差 工程类
作者
Song Zhang,Mengru Liu,Ruohan Guo,Jinpeng Tian,Zhihong Man,Weixiang Shen
出处
期刊:IEEE Transactions on Transportation Electrification [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:12 (1): 1223-1234 被引量:19
标识
DOI:10.1109/tte.2025.3626389
摘要

Reliable prediction of battery remaining useful life (RUL) is essential for ensuring the safety and operational efficiency of electric vehicles (EVs). However, current data-driven RUL prediction methods often face significant limitations due to the costly and time-intensive process of collecting complete high-quality degradation data across the battery lifecycle. To address this challenge, a novel framework is proposed, in which physics-informed synthetic data generation is integrated with an adaptive autoencoder-based neural network for efficient RUL prediction. Unlabeled synthetic data reflecting battery degradation behaviors are used to augment the limited training samples. RUL prediction and input reconstruction are jointly performed by the autoencoder to enable structure-aware latent representation learning. Moreover, a dynamically adaptive loss weighting mechanism is introduced to balance predictive accuracy and structural consistency during training. Ablation studies demonstrate that incorporating input reconstruction and synthetic data generation reduces prediction error by over 60% compared to a conventional supervised-only baseline. Furthermore, under data-scarce conditions with only 150 labeled data, the proposed method further outperforms the best semi-supervised baseline by over 15%. These results highlight the robustness and generalization capability of the proposed framework under limited data scenarios.
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