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EP-BOLFI: Bayesian Optimization for Automated Parameterization of 1+1D Battery Cell Models

Kuhn, Yannick und Horstmann, Birger und Latz, Arnulf (2022) EP-BOLFI: Bayesian Optimization for Automated Parameterization of 1+1D Battery Cell Models. In: ModVal18. ModVal18, 2022-03-14 - 2022-03-16, Hohenkammer, Deutschland.

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Kurzfassung

Our goal is the automated parameterizing of battery cell models for model-based evaluation of experimental databases. The manual standard approach requires cell disassembly and individual measurements on the various cell components. Measurement techniques include, e.g., galvanostatic intermittent titration technique (GITT) or impedance spectroscopy. They are complicated by their long run-time and considerably noise sensitivity. Bayesian algorithms can directly incorporate the inherent uncertainties of model and measurement. The standard approach for parameterization is Markov-Chain Monte Carlo (MCMC). But with 1+1D battery cell models, their simulation time is too large for the tens of thousands of required samples. In this contribution, we extend Bayesian Optimization (BOLFI) with Expectation Propagation (EP) to create a black-box optimizer suitable for modular 1+1D battery cell models. The algorithm can exploit a partitioning of the experimental data into features that is motivated by physico-chemcial understanding. However, the algorithm does not rely on approximative formulas and can be applied to a broad range of techniques. This approach reduces the number of required simulations for four parameters from 100,000 to about 500. Furthermore, we can estimate parameter uncertainties and inter-dependencies. As an example, we process GITT full-cell measurements of lithium-ion batteries to non-destructively characterize the diffusivities of both electrodes at the same time.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/192921/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:EP-BOLFI: Bayesian Optimization for Automated Parameterization of 1+1D Battery Cell Models
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kuhn, Yannickyannick.kuhn (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9019-2290NICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, Arnulfarnulf.latz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 März 2022
Erschienen in:ModVal18
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:battery, uncertainty quantification, parameter sensitivity, model parameterization, mesoscale, Bayesian, in situ characterization, volume-averaged cell modelling, data-driven modelling
Veranstaltungstitel:ModVal18
Veranstaltungsort:Hohenkammer, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:14 März 2022
Veranstaltungsende:16 März 2022
Veranstalter :DLR - Institut für Technische Thermodynamik
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Speicher, E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Kuhn, Yannick
Hinterlegt am:05 Jan 2023 15:10
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:54

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