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A hierarchical enhanced data-driven battery pack capacity estimation framework for real-world operating conditions with fewer labeled data

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Journal of Energy Chemistry 2024年第4期91卷 417-432页

作者： Sijia Yang Caiping zhang Haoze Chen Jinyu Wang Dinghong Chen Linjing zhang weige zhang National Active Distribution Network Technology Research Center(NANTEC) Beijing Jiaotong UniversityBeijing 100044China

Battery pack capacity estimation under real-world operating conditions is important for battery performance optimization and health management,contributing to the reliability and longevity of batterypowered systems.However,complex operating conditions,coupling cell-to-cell inconsistency,and limited labeled data pose great challenges to accurate and robust battery pack capacity estimation.To address these issues,this paper proposes a hierarchical data-driven framework aimed at enhancing the training of machine learning models with fewer labeled data.Unlike traditional data-driven methods that lack interpretability,the hierarchical data-driven framework unveils the“mechanism”of the black box inside the data-driven framework by splitting the final estimation target into cell-level and pack-level intermediate targets.A generalized feature matrix is devised without requiring all cell voltages,significantly reducing the computational cost and memory resources.The generated intermediate target labels and the corresponding features are hierarchically employed to enhance the training of two machine learning models,effectively alleviating the difficulty of learning the relationship from all features due to fewer labeled data and addressing the dilemma of requiring extensive labeled data for accurate estimation.Using only 10%of degradation data,the proposed framework outperforms the state-of-the-art battery pack capacity estimation methods,achieving mean absolute percentage errors of 0.608%,0.601%,and 1.128%for three battery packs whose degradation load profiles represent real-world operating conditions.Its high accuracy,adaptability,and robustness indicate the potential in different application scenarios,which is promising for reducing laborious and expensive aging experiments at the pack level and facilitating the development of battery technology.

关键词： Lithium-ion battery pack Capacity estimation Label generation Multi-machine learning model Real-world operating

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基于自产热和外传热的锂离子电池热学模型参数辨识方法

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电工技术学报 2024年第1期39卷 278-288页

作者：孙丙香宋东林阮海军张维戈郑凯元北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044 伦敦帝国理工学院戴森设计工程学院伦敦SW72AZ

锂离子电池热学模型参数(热容和热阻)的准确辨识对电池热电耦合建模及状态参数估计至关重要。然而传统测量方法成本高且测试周期长,如何利用充放电工况结合产热和传热机理研究快速热参数辨识方法具有重要意义。以8A×h软包锂离子电池为... 详细信息

锂离子电池热学模型参数(热容和热阻)的准确辨识对电池热电耦合建模及状态参数估计至关重要。然而传统测量方法成本高且测试周期长,如何利用充放电工况结合产热和传热机理研究快速热参数辨识方法具有重要意义。以8A×h软包锂离子电池为研究对象,建立分布式热路模型;设计双向脉冲工况实验,采用自适应粒子群算法(APSO)进行辨识;同时采用其他工况进行验证,实验和仿真温度误差小于0.1℃。另外,将热容和热阻转换为比热容和导热系数,并与其他文献中同类电池的参数进行比对,量级接近。研究结果表明,该方法可以有效解决层叠式软包锂离子电池热学模型参数辨识难的问题,且简便易行、成本低。

关键词：层叠式软包锂离子电池分布式热路模型热容和热阻自产热和外传热

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荆花胃康治疗幽门螺杆菌感染的系统评价再评价

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中国医药导报 2024年第7期21卷 133-138页

作者：高霞张伟戈孟捷北京中医药大学第二临床医学院北京100029 北京中医药大学东方医院消化科北京100078

目的评价荆花胃康治疗幽门螺杆菌感染的系统评价的质量。方法本研究采用计算机检索Pub Med、The Cochrane Library、EMbase、中国知网、维普网、中国生物医学文献服务系统和万方数据知识服务平台,以获取关于荆花胃康治疗幽门螺杆菌感... 详细信息

目的评价荆花胃康治疗幽门螺杆菌感染的系统评价的质量。方法本研究采用计算机检索Pub Med、The Cochrane Library、EMbase、中国知网、维普网、中国生物医学文献服务系统和万方数据知识服务平台,以获取关于荆花胃康治疗幽门螺杆菌感染的系统评价/meta分析。检索时限为建库至2023年7月。使用AMSTAR 2和PRISMA 2020工具对纳入的研究进行方法学质量和报告质量评估,并采用GRADE系统对证据质量进行评定。结果最终纳入5篇荆花胃康治疗幽门螺杆菌感染的系统评价/meta分析。AMSTAR 2评价结果显示,所有系统评价为极低质量;PRISMA 2020得分为15.5~23.0分;GRADE证据分级结果显示证据整体质量偏低。结论荆花胃康治疗幽门螺杆菌感染具有一定优势,然而文献的报告、方法学及证据质量普遍较低,需要更多高质量的研究来提供有力的证据支持。

关键词：幽门螺杆菌系统评价再评价荆花胃康 AMSTAR 2 PRISMA GRADE

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Synthesis of few-layer N-doped graphene from expandable graphite with melamine and its application in supercapacitors

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Chinese Chemical Letters 2020年第2期31卷 559-564页

作者： Yunpeng Wu Xiaoyang Liu Dandan Xia Qiushi Sun Deyang Yu Shuanggan Sun Xilong Liu Yifei Teng weige zhang Xudong Zhao State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry College of ChemistryJilin UniversityChangchun 130012China Department of Inorganic Chemistry Shenyang Pharmaceutical UniversityBenxi 117004China

In this paper,we introduced a novel method to prepare the few-layer nitrogen-doped graphene(FNG)from expandable graphite with melamine.The super-capacitive properties of FNG were thoroughly characterized by a three-electrode system,and the results showed the FNG electrode achieved a specific capacitance as high as 83.8 mF/cm2 together with excellent cycling stability.This method could be a novel approach to combine the pseudo-capacitors and electric double layer capacitors.

关键词： Expandable graphite Graphene Nitrogen doping Supercapacitor Melamine

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双环克拉霉素衍生物的合成及抗肿瘤活性研究

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沈阳药科大学学报 2024年第1期41卷 79-85页

作者：孙俊王展潘佳彤关奇张为革吴岚河南省人民医院药学部河南郑州450003 沈阳药科大学制药工程学院辽宁沈阳110016 郑州大学第一附属医院药学部河南郑州450052 中国医科大学附属第一医院老年医学科辽宁沈阳110001

目的设计并合成一系列3-氧代-8,9;10,11-双脱水-N-去甲克拉霉素衍生物,进行体外抗肿瘤活性研究。方法以克拉霉素为起始原料,经脱除克拉定糖、羟基保护、氧化、脱除羟基保护基、去甲基化、酰化反应得到目标化合物。采用MTT法测定目标化... 详细信息

目的设计并合成一系列3-氧代-8,9;10,11-双脱水-N-去甲克拉霉素衍生物,进行体外抗肿瘤活性研究。方法以克拉霉素为起始原料,经脱除克拉定糖、羟基保护、氧化、脱除羟基保护基、去甲基化、酰化反应得到目标化合物。采用MTT法测定目标化合物对人纤维肉瘤细胞株HT1080、人口腔癌细胞株KB和人胃癌细胞株SGC-7901的增殖抑制活性。结果合成了10个结构新颖的双环克拉霉素衍生物,其结构经13C-NMR和HR-MS确证;其中,化合物12f和12g具有良好的抗肿瘤活性。结论合成的双环克拉霉素衍生物具有一定的抗肿瘤活性,为抗肿瘤创新药物研究提供了新思路。

关键词：克拉霉素衍生物合成抗肿瘤活性

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左乙拉西坦联合丙戊酸钠治疗癫痫患者的效果

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中国民康医学 2024年第13期36卷 41-43页

作者：曲湛梅张维革高宏亮灵宝市第一人民医院神经内科河南三门峡472500

目的:观察左乙拉西坦联合丙戊酸钠治疗癫痫患者的效果。方法:回顾性分析2020年6月至2023年6月该院收治的90例癫痫患者的临床资料,按照治疗方法不同将其分为对照组和研究组各45例。对照组予以丙戊酸钠治疗,研究组在对照组基础上联合左乙... 详细信息

目的:观察左乙拉西坦联合丙戊酸钠治疗癫痫患者的效果。方法:回顾性分析2020年6月至2023年6月该院收治的90例癫痫患者的临床资料,按照治疗方法不同将其分为对照组和研究组各45例。对照组予以丙戊酸钠治疗,研究组在对照组基础上联合左乙拉西坦治疗,两组均治疗12周。比较两组临床疗效,治疗前后癫痫发作频率、发作持续时间、血清神经递质指标[神经元特异性烯醇化酶(NSE)、多巴胺(DA)、5-羟色胺(5-HT)]水平,以及不良反应发生率。结果:研究组治疗总有效率为91.11%(41/45),高于对照组的71.11%(32/45),差异有统计学意义(P0.05)。结论:左乙拉西坦联合丙戊酸钠治疗癫痫患者可提高治疗总有效率,降低癫痫发作频率,缩短发作持续时间,改善血清神经递质指标水平,效果优于单纯丙戊酸钠治疗。

关键词：癫痫左乙拉西坦丙戊酸钠神经递质不良反应

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温度不一致对串联电池组放电性能的量化研究

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电力系统保护与控制 2023年第11期51卷 150-158页

作者：孙丙香李茂张维戈王京张媛北京交通大学北京100044 北京市朝阳供电公司北京122000 96734部队湖南怀化418000

锂离子电池由于位置分布和热管理条件差异而产生的温度不一致,会导致串联电池组可用能量减小、峰值功率下降等问题,但是量化影响关系不明晰。基于二阶RC等效电路模型,在-20℃~25℃温度范围内,采用温度插值和插值拟合的方法,分别获取任... 详细信息

锂离子电池由于位置分布和热管理条件差异而产生的温度不一致,会导致串联电池组可用能量减小、峰值功率下降等问题,但是量化影响关系不明晰。基于二阶RC等效电路模型,在-20℃~25℃温度范围内,采用温度插值和插值拟合的方法,分别获取任意温度的电池放电曲线和峰值电流,其误差分别在2.19%和6%以内,为定量研究温度不一致对串联电池组放电性能的影响提供模型支撑。在此基础上,为定量分析由温度不一致引起的能量和功率效率,定义了电池组能量利用率和功率利用率,对不同平均温度和温差下100块串联电池进行量化仿真研究。结果显示,平均温度的降低和温差的增大都会加大电池能量和功率损失,为电池组热管理的温度阈值控制提供数值参考。

关键词：锂离子电池组温度不一致等效电路模型放电能量峰值功率量化研究

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基于历史数据的车载锂离子电池异常诊断

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机械工程学报 2023年第22期59卷 89-99页

作者：张言茹张珺玮王占国李劼峰张维戈北京交通大学电气工程学院北京100044 国家能源主动配电网技术研发中心北京100044

由于车载动力电池的劣化存在时变性、路径依赖性及不一致导致的随机性,通过后台历史运行数据判断电池异常,识别电池安全风险逐渐成为技术发展趋势。目前针对历史数据的异常诊断存在忽略电池老化时变性和对等效模型及循环数据过度依赖等... 详细信息

由于车载动力电池的劣化存在时变性、路径依赖性及不一致导致的随机性,通过后台历史运行数据判断电池异常,识别电池安全风险逐渐成为技术发展趋势。目前针对历史数据的异常诊断存在忽略电池老化时变性和对等效模型及循环数据过度依赖等问题。通过组内不一致性分析,基于统计学迭代筛选异常电池并提取健康电池参考电压;建立偏离指数表征模型,分析单次充电过程中电压离群变化规律,从短时间尺度诊断电池异常程度和类型;基于变异系数法,构建全历史过程综合偏离指数矩阵,从长时间维度的突变性判断电池异常变化速度。故障实例及批量分析结果表明,该异常诊断方法不仅可以准确诊断电池包中的异常电池,还可有效对劣化趋势进行量化,为故障预警和合理化干预措施提供依据。

关键词：锂离子电池历史数据异常诊断容量荷电状态

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磷酸铁锂电池外短路损伤特性及熔断防护研究

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电力系统保护与控制 2023年第12期51卷 78-89页

作者：周兴振孙丙香张智张维戈黄勤河刘怡宁北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044

电池外短路损伤特性研究对于高可靠性熔断防护设计具有重要意义。基于自主开发的最小时间为0.1 ms、最大过流为5000 A的可控外短路测试平台,以磷酸铁锂圆柱型锂离子电池为研究对象,进行了不同电流与时间组合的外短路测试。研究证明磷酸... 详细信息

电池外短路损伤特性研究对于高可靠性熔断防护设计具有重要意义。基于自主开发的最小时间为0.1 ms、最大过流为5000 A的可控外短路测试平台,以磷酸铁锂圆柱型锂离子电池为研究对象,进行了不同电流与时间组合的外短路测试。研究证明磷酸铁锂电池外短路存在破裂泄漏、内部熔断以及累积损伤3种损伤模式。电池外短路安全边界、熔断边界和性能损伤边界均具有反时限特征,且前两个边界在电流有效值30C处存在交点。电流小于交点值容易触及安全边界发生破裂泄漏事故,安全风险增加;电流大于交点值优先触及熔断边界发生熔断保护,防护可靠性提高。对于未发生熔断或破裂的电池,存在多次外短路冲击累积失效的风险。基于研究结论,充分考虑电池外短路损伤特性,能够保证电池系统在发生外短路时不产生过度损伤,提高系统安全性。

关键词：锂离子电池外短路熔断防护损伤特性

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基于正负极动力学特性的锂离子电池优化充电方法

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北京航空航天大学学报 2022年第5期48卷 725-735页

作者：张彩萍李峰张琳静王宇斌贾新羽张维戈北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044

针对电动汽车快速充电存在的问题,分别对锂离子电池正、负极充放电特性进行研究,提出了优化充电方案。以负极析锂抑制为边界条件,获得正、负极在不同状态(SOC)下的最大允许充放电电流,建立了充电过程能耗和充电时间目标函数,以最大允许... 详细信息

针对电动汽车快速充电存在的问题,分别对锂离子电池正、负极充放电特性进行研究,提出了优化充电方案。以负极析锂抑制为边界条件,获得正、负极在不同状态(SOC)下的最大允许充放电电流,建立了充电过程能耗和充电时间目标函数,以最大允许充电电流为约束条件,利用粒子群算法得到最优多阶段恒流充电电流序列。结果表明:与1 C恒流充电相比,电池充入相同容量时,优化充电时间减少约26.5%,34 min即可充电至80%SOC;与优化充电电流序列的平均电流恒流充电相比,优化充电能耗降低约1.5%。

关键词：锂离子电池优化充电限制电极最大允许充电电流充电能耗充电时间

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