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Learning to fuse: dynamic integration of multi-source data for accurate battery lifespan prediction

Created by
  • Haebom

저자

He Shanxuan, Lin Zuhong, Yu Bolun, Gao Xu, Long Biao, Yao Jingjing

개요

본 연구는 다양한 데이터 소스를 활용하여 리튬이온 배터리 수명을 정확하게 예측하는 하이브리드 학습 프레임워크를 제시합니다. NASA, CALCE, TRC 및 NCA 화학 데이터셋을 통합하여 엔트로피 기반 동적 가중치 부여 메커니즘을 사용하여 이질적인 데이터셋 간의 변동성을 완화합니다. Ridge 회귀, LSTM 네트워크, XGBoost를 결합한 스택 앙상블(SE) 모델은 시간적 의존성과 비선형 열화 패턴을 효과적으로 포착합니다. 결과적으로 MAE 0.0058, RMSE 0.0092, R² 0.9839를 달성하여 기존 모델보다 R²는 46.2% 향상, RMSE는 83.2% 감소하는 성능을 보였습니다. SHAP 분석을 통해 차등 방전 용량(Qdlin)과 측정 온도(Temp_m)가 중요한 노화 지표임을 확인했습니다. 본 연구의 확장 가능하고 해석 가능한 프레임워크는 다양한 에너지 저장 시스템에서 배터리 건강 관리를 향상시켜 유지 관리 및 안전성을 최적화하는 데 기여합니다.

시사점, 한계점

시사점:
다양한 데이터 소스와 모델을 통합한 하이브리드 학습 프레임워크를 통해 리튬이온 배터리 수명 예측 정확도를 크게 향상시켰습니다.
엔트로피 기반 동적 가중치 부여 메커니즘을 통해 이질적인 데이터셋의 변동성을 효과적으로 완화했습니다.
SHAP 분석을 통해 중요한 배터리 노화 지표를 식별하여 배터리 건강 관리 전략 개선에 기여했습니다.
제시된 프레임워크는 확장 가능하고 해석 가능하여 다양한 에너지 저장 시스템에 적용 가능합니다.
한계점:
본 연구에서 사용된 데이터셋의 일반화 가능성에 대한 추가 검증이 필요합니다.
다른 배터리 화학 및 작동 조건에 대한 프레임워크의 성능 평가가 필요합니다.
장기적인 배터리 수명 예측에 대한 프레임워크의 성능에 대한 추가 연구가 필요합니다.
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