Günümüzde lityum iyon bataryalar, verimli bir enerji depolama elemanı olarak üretimin ve yaşamın çeşitli alanlarında yeri doldurulamaz bir rol oynamaktadır. Lityum iyon bataryaların sağlık durumu (SOH), enerji depolama sisteminin güvenli çalışması için kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada batarya yönetim sisteminden gelen, yaşlanmaya bağlı olarak değişen gerilim, akım ve sıcaklık profilleri gibi ölçülebilir veriler kullanılmıştır. Bu verilere dayanarak kapasite ile şarj profilleri arasındaki ilişki sinir ağları tarafından öğrenilir. Bu çalışmada ulaşılan deneysel sonuçlar NASA lityum iyon pil veri setine dayanmaktadır. Önerilen dikkat mekanizmalı GRU yöntemi, bataryanın sağlığının tahmininde ortalama mutlak yüzde hata açısından derin öğrenme yöntemlerinden olan LSTM, GRU ve BiLSTM yöntemlerine kıyasla sırasıyla %35, %27 ve %20’ye kadar daha başarılı olduğu görülmüştür. Yapılan benzetim çalışmaları MATLAB ortamında derin öğrenme toolbox’ı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Son yıllarda dikkat mekanizmaları, zaman serisi tahmin modellerinin performansını artırmak için güçlü bir araç olarak ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada, zaman serisi problemlerinin çözümlerinde kullanılan LSTM, BiLSTM ve GRU aynı NASA veri setleri üzerinde denenmiş ve bu üç yöntemden daha hızlı ve basit olmasıyla GRU tercih edilmiştir. Bu çalışmada önerilen mekanizma GRU ile Dikkat Mekanizmasını birleştirerek oluşturulmuş SoH öngörüm mekanizmasıdır.
Lityum iyon pil sinir ağı kalan kullanım ömrü (RUL) kapasite tahmini pilin sağlık durumu (SoH) LSTM GRU Çift Yönlü LSTM Dikkat Mekanizması
Lithium-ion batteries play an irreplaceable role in various areas of production and life as an efficient energy storage element. The state of health (SOH) of lithium-ion batteries is critical to the safe operation of the energy storage system. In this study, measurable data from the battery management system, such as voltage, current and temperature profiles that change due to aging, were used. Based on these data, the relationship between capacity and charging profiles is learned by neural networks. The experimental results achieved in this study are based on the NASA lithium-ion battery data set. It has been observed that compared to the LSTM, GRU and BiLSTM methods, which are deep learning methods, the proposed GRU method with attention mechanism is more successful in estimating the health of the battery in terms of average absolute percentage error by up to 35%, 27% and 20%, respectively. The simulation studies were carried out using the deep learning toolbox in the MATLAB environment. In recent years, attention mechanisms have emerged as a powerful tool to improve the performance of time series forecasting models. In this study, LSTM, BiLSTM and GRU, which are used to solve time series problems, were tested on the same NASA data sets, and GRU was preferred because it is faster and simpler than these three methods. The mechanism proposed in this study is the SoH prediction mechanism created by combining GRU and Attention Mechanism.
Lithium-ion battery neural network remaining useful life (RUL) capacity estimation battery state of health (SoH) LSTM GRU Bi-directional LSTM Self-Attention Mechanism
Primary Language | Turkish |
---|---|
Subjects | Deep Learning, Hybrid and Electric Vehicles and Powertrains |
Journal Section | Research Articles |
Authors | |
Early Pub Date | April 3, 2024 |
Publication Date | April 15, 2024 |
Submission Date | December 20, 2023 |
Acceptance Date | February 20, 2024 |
Published in Issue | Year 2024 Volume: 13 Issue: 2 |