Deep learning from three-dimensional Lithium-ion battery multiphysics model Part II: Convolutional neural network and long short-term memory integration

电池(电) 多物理 卷积神经网络 计算机科学 锂离子电池 深度学习 人工神经网络 人工智能 汽车工程 模拟 工程类 有限元法 功率(物理) 量子力学 结构工程 物理
作者
Yiheng Pang,Anqi Dong,Yun Wang,Zhiqiang Niu
出处
期刊:Energy and AI [Elsevier BV]
卷期号:17: 100398-100398 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.egyai.2024.100398
摘要

Lithium-ion (Li-ion) batteries have emerged as a cornerstone of electric vehicles (EVs), enabling the road transportation towards net zero. The success of electric vehicles largely hinges on the battery performance and safety. It is challenging to test and predict battery performance and safety issues by conventional methods, which are usually time-consuming and expensive, involving significant human and measurement errors. To enable the quick estimation of battery performance and safety, we developed three data-driven machine learning (ML) models, namely a convolutional neural network (CNN), a long short-term memory (LSTM), and a CNN-LSTM to predict battery discharge curves and local maximum temperature (hot spot) under various operating conditions. The developed ML models mitigated data scarcity by employing a three-dimensional multi-physics Li-ion battery model to generate enormous and diverse high-quality data. It was found the CNN-LSTM model outperforms the others and achieved high accuracy of 98.68% to learn discharge curves and battery maximum temperature, owing to the integration of spatial and sequential feature extraction. The battery safety can be improved by comparing the predicted maximum battery temperature against safe temperature threshold. The proposed data development and data-driven ML models are of great potential to provide digital tools for engineering high-performance and safe EVs.

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