← 返回
储能系统技术 ★ 5.0

基于重启辅助分类器生成对抗网络和改进格拉米安角场的退役电池筛选

Retired Battery Screening Based on Rebooted Auxiliary Classifier Generative Adversarial Network and Improved Gramian Angular Field

作者 Mingqiang Lin · Zelong Lin · Jinhao Meng · Wei Wang · Ji Wu
期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics
出版日期 2025年3月
技术分类 储能系统技术
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 锂离子电池 退役电池分类 改进Gramian角场 重启辅助分类器生成对抗网络 分类准确率
语言:

中文摘要

由于锂离子电池(LIBs)具有高能量密度和长循环寿命,它们被广泛应用于电子设备、电动汽车和储能领域。退役电池的精确评估在很大程度上取决于利用既信息丰富又易于获取的最优健康特征。特别是对于时间序列数据,目前存在特征捕捉不充分以及难以捕捉有效特征的问题。本文提出了一种将改进的格拉姆角场(IGAF)与重启辅助分类器生成对抗网络(REACGAN)相结合的退役电池创新分类方法。IGAF方法利用快速傅里叶变换(FFT)提取电池充电电压曲线的幅值和相位特征,将曲线中的细微变化转化为二维图像,从而保留了时间和空间特征。REACGAN模型通过优化输入向量投影并引入新的损失函数,提高了分类稳定性和生成图像的质量。为评估该方法的有效性,使用284个退役电池进行了对比实验。实验结果表明,该方法的平均分类准确率达到95.41%,在分类性能和处理效率方面均优于其他模型。

English Abstract

Lithium-ion batteries (LIBs) are widely used in electronic gadgets, electric cars, and energy storage applications due to their high energy density and long cycle lifespan. The precise evaluation of retired batteries significantly hinges on utilizing optimal health features that are both highly informative and easily obtainable. In particular, for time-series data, there are current challenges related to insufficient feature capture and the difficulty of capturing effective features. This article introduces an innovative classification approach for retired batteries by integrating an improved Gramian angular field (IGAF) with a rebooted auxiliary classifier generative adversarial network (REACGAN). The IGAF method transforms subtle variations in battery charging voltage curves into 2-D images, utilizing the fast Fourier transform (FFT) to extract amplitude and phase features, thereby preserving both temporal and spatial characteristics. The REACGAN model enhances classification stability and generated image quality by optimizing input vector projection and incorporating a novel loss function. To assess the effectiveness of the proposed method, comparative experiments were conducted using 284 retired batteries. The experimental findings indicate that the suggested approach attains an average classification accuracy of 95. 41%, surpassing other models in both classification performance and processing efficiency.
S

SunView 深度解读

从阳光电源储能业务视角来看,这项基于改进格拉姆角场和生成对抗网络的退役电池筛选技术具有重要的战略价值。随着公司储能系统装机规模持续扩大,退役锂电池的梯次利用已成为降低全生命周期成本、提升产品竞争力的关键环节。

该技术的核心优势在于将电池充电电压曲线的微小变化转化为二维图像,并通过快速傅里叶变换提取幅值和相位特征,实现了时空特征的同步保留。这种方法相较于传统的容量测试和内阻检测,能够更快速、更精准地识别退役电池的健康状态,95.41%的分类准确率已达到工业应用标准。对于阳光电源的储能系统集成业务,这意味着可以建立高效的退役电池筛选产线,快速将不同健康等级的电池分类用于储能系统、通信基站备电等差异化应用场景。

从技术成熟度评估,该方法基于成熟的深度学习框架,且已通过284块电池的实验验证,具备较好的工程化基础。但实际应用仍面临挑战:一是需要积累大量不同品牌、不同衰减程度的电池数据以优化模型泛化能力;二是需要与公司现有的电池管理系统(BMS)和储能系统控制平台深度集成;三是需要建立长期跟踪机制验证筛选准确性与实际使用寿命的相关性。

建议公司与研究团队开展合作,在苏州、合肥等生产基地建立退役电池智能筛选示范线,结合阳光电源在储能领域的海量运行数据优势,推动该技术向产业化落地,抢占梯次利用市场先机,强化全产业链竞争优势。