基于LSTM-GPR多维混合模型电池SOH预测
作者:
作者单位:

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

TM911.11

基金项目:

广西科技重大专项(桂科AA24206053) 第一作者 王揭子睿,男,汉族,湖北潜江人,硕士研究生,研究方向:动力电池状态研究,E-mail:1933522447@qq.com。通讯作者 余先涛,男,汉族,湖北随州人,博士,教授,研究方向:测控仪器仪表,E-mail:yxtql@163.com。


Research on Battery SOH Prediction Based on LSTM-GPR Multidimensional Hybrid Model
Author:
Affiliation:

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    新能源汽车和储能系统仰赖于锂离子电池作为其核心能量来源,因此,对电池的性能衰减和寿命进行预测是电池管理系统(BMS)研究中的首要任务。精确衡量电池健康状态(SOH)的退化程度,对于提升系统运行的安全性和能量利用率具有不可替代的价值。为应对电池长期循环中呈现出的强非线性和时序依赖性挑战,我们提出了一种创新的LSTM-GPR多维混合预测模型。该架构的核心在于:利用长短期记忆网络(LSTM)的优势,自动深入挖掘电压、电流、温度等多维时序数据中蕴含的深层衰减特征;同时,引入高斯过程回归(GPR)进行残差校正,并实现预测置信度的量化。基于NASA电池开放数据集的验证实验证明,该模型的SOH预测性能表现优异:其决定系数(R2)最低为 0.9975,RMSE和MAE的最大值分别仅为 0.00499 Ah 和 0.00463 Ah,全面领先于卷积神经网络(CNN)和支持向量回归(SVR)等对比模型。该LSTM-GPR混合模型集高精度和可信赖度量化于一身,为BMS提供了一种可靠的在线SOH预测工具,为电池健康评估与寿命管理提供了新的理论基础。

    Abstract:

    Lithium-ion batteries are the core energy source for New Energy Vehicles and Energy Storage Systems, making the prediction of performance degradation and lifespan a critical BMS research priority. Accurate State-of-Health (SOH) quantification is vital for system safety and energy efficiency. To overcome the challenges of strong nonlinearity and time-series dependency in battery cycling, we propose an innovative LSTM-GPR multivariate hybrid prediction model.The model utilizes the Long Short-Term Memory network (LSTM) to automatically extract deep degradation features from multi-dimensional time-series data (voltage, current, temperature). Gaussian Process Regression (GPR) is subsequently employed for residual correction and quantifying prediction confidence.Tested on the NASA battery dataset, the model exhibits excellent SOH prediction performance: minimum R2is 0.9975, and maximum RMSE and MAE are only 0.00499 Ah and 0.00463 Ah, respectively, significantly outperforming CNN and SVR models. This LSTM-GPR hybrid model, combining high accuracy with quantifiable reliability, offers a robust online SOH prediction tool for BMS, providing a new theoretical basis for battery life management.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

王揭子睿,余先涛,韦映竹. 基于LSTM-GPR多维混合模型电池SOH预测[J]. 科学技术与工程, 2026, 26(24): 10458-10465.
Wang Jiezirui, Yu Xiantao, Wei Yingzhu. Research on Battery SOH Prediction Based on LSTM-GPR Multidimensional Hybrid Model[J]. Science Technology and Engineering,2026,26(24):10458-10465.

复制
文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2025-10-22
  • 最后修改日期:2026-06-15
  • 录用日期:2025-12-16
  • 在线发布日期: 2026-09-02
  • 出版日期:
×
2026年会通知 | “技术经济学驱动智能经济生态构建与治理变革”——中国技术经济学会第三十三届学术年会(2026)会议通知暨征文启事(第一轮)
亟待确认版面费归属稿件,敬请作者关注