Прогнозирование предаварийного состояния литий-ионного аккумулятора на основе кубической сплайн-интерполяции

DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-2-175-180

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: При эксплуатации литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) нередко возникают отказы, что делает задачу прогнозирования их предаварийного состояния актуальной для предотвращения аварийных ситуаций. В данной работе предлагается алгоритм прогнозирования предаварийного состояния ЛИА, основанный на кубической сплайнинтерполяции. С помощью данного метода осуществляется прогнозирование будущего значения напряжения аккумулятора с последующей коррекцией значением, поступающего с датчика напряжения. Результатом работы алгоритма является формирование цифрового «портрета» напряжения аккумулятора в предаварийном режиме, в котором выделяются характерные особенности, интерпретируемые как признаки приближающегося отказа. Эффективность предложенного подхода подтверждена в рамках расчётного примера, где алгоритм применён для выявления предвестников аварийного состояния ЛИА. Полученные результаты показали, что разработанный алгоритм обеспечивает высокую точность выявления признаков предаварийного состояния, позволяя своевременно исключить переход аккумулятора в аварийный режим.

Ключевые слова: литий-ионный аккумулятор, кубическая сплайн-интерполяция, прогнозирование предаварийного состояния, предвестник аварийного состояния

Библиография статьи:
Букреев В. Г. Прогнозирование предаварийного состояния литий-ионного аккумулятора на основе кубической сплайн-интерполяции / В. Г. Букреев, Х. Х. Ле-Жа // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2025. – Т. 28, № 2. – С. 175–180. DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-2-175-180

Авторы и правообладатели:

  • Букреев В. Г. , Национальный исследовательский Томский политехнический университет (Томск, Россия)
  • Ле-Жа Х. Х. , Национальный исследовательский Томский политехнический университет (Томск, Россия)

  • 1. Overcharge-to-thermal-runaway behavior and safety assessment of commercial lithium-ion cells with different cathode materials: A comparison study / Z. Wang, J. Yuan, X. Zhu, H. Wang, L. Huang, Y. Wang, S. Xu // Journal of Energy Chemistry. – 2021. – Vol. 55. – P. 484–498.
  • 2. Overcharge behaviors and failure mechanism of lithium-ion batteries under different test conditions / D. Ren, X. Feng, L. Lu, X. He, M. Ouyang // Applied Energy. – 2019. – Vol. 250. – P. 323–332.
  • 3. A review of lithium-ion battery failure mechanisms and fire prevention strategies / Q. Wang, B. Mao, S.I. Stoliarov, J. Sun // Progress in Energy and Combustion Science. – 2019. – Vol. 73. – P. 95–131.
  • 4. Chombo P.V. Prediction of the onset of thermal runaway and its thermal hazards in 18650 lithium-ion battery abused by external heating / P.V. Chombo, Y. Laoonual // Fire safety journal. – 2022. – Vol. 129. DOI: 10.1016/j.firesaf.2022.10356015.
  • 5. Li B. Overdischarge detection and prevention with temperature monitoring of Li-ion batteries and linear regressionbased machine learning / B. Li, C.M. Jones, V. Tomar // Journal of electrochemical energy conversion and storage. – 2021. – Vol. 18, No. 4 [Электронный ресурс]. – URL: https://asmedigitalcollection.asme.org/electrochemical/articleabstract/18/4/040905/1109759, свободный (дата обращения: 22.04.2025).
  • 6. Зайнидинов Х.Н. Построение кубического сплайна для сигналов, измеренных в неравных интервалах / Х.Н. Зайнидинов, Б.Р. Азимов // Автоматика и программная инженерия. – 2020. – Т. 1, № 31. – С. 70–76.
  • 7. Hong S.H. An improved approach to the cubic-spline interpolation / S.H. Hong, L. Wang, T.K. Truong // 2018 25th IEEE International Conference on Image Processing (ICIP). – 2018. – P. 1468–1472.
  • 8. Marsden M. Cubic spline interpolation of continuous functions // Journal of approximation theory. – 1974. – Vol. 10, No. 2. – P. 103–111.
  • 9. Wolberg G. Cubic spline interpolation: A review. – New York: Columbia University, 1988 [Электронный ресурс]. – URL: https://core.ac.uk/download/pdf/161439407.pdf, свободный (дата обращения: 26.04.2025).
  • 10. Hall C.A. Optimal error bounds for cubic spline interpolation / C.A. Hall, W.W. Meyer // Journal of Approxi-mation Theory. – 1976. – Vol. 16, No. 2. – P. 105–122.
  • 11. Гавришина О.Н. Методы вычислений: учеб.-метод. пособие / О.Н. Гавришина, М.Р. Екимова, Л.Н. Фомина. – Кемерово: КемГУ, 2004. – 63 с.
  • 12. Абрамов А.А. О применении метода прогонки к нахождению периодических решений дифференциальных и разностных уравнений / А.А. Абрамов, В.Б. Андреев // Журнал вычислительной математики и математической физики. – 1963. – Т. 3, № 2. – С. 377–381.
  • 13. Воеводин А.Ф. Метод прогонки для разностных уравнений, определенных на комплексе // Журнал вычислительной математики и математической физики. – 1973. – Т. 13, № 2. – С. 494–497.
  • 14. Wu C. Research on overcharge and overdischarge effect on lithium-ion batteries / C. Wu, J. Sun, C. Zhu, Y. Zhu, Y. Zhao // 2015 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC). – 2015. – P. 1–6.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru