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Residual Learning for Real-Time Prediction of Lithium-Ion Battery Degradation in Maritime Applications

Gosala, Vaidehi und Patel, Kishan Dilip und Gosala, Dheeraj B und Oberhagemann, Jan und Braun, Moritz und Ehlers, Sören (2026) Residual Learning for Real-Time Prediction of Lithium-Ion Battery Degradation in Maritime Applications. In: ASME 2026 45th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, OMAE 2026. American Society of Mechanical Engineers (ASME). ASME 2026 45th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, 2025-06-07 - 2025-06-13, Tokyo, Japan.

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Kurzfassung

Accurate prediction of lithium-ion battery degradation is crucial for optimizing performance, extending lifespan, scheduling maintenance as well as safe operation of batteries in maritime energy systems. Traditional physics-based models rely on electrochemical principles to simulate known degradation mechanisms such as Solid-Electrolyte Interface (SEI) formation and Active Material (AM) loss, but they can be computationally intensive, need many electrochemical parameters to be defined, and do not capture effects that are not mathematically modeled. Machine learning (ML) approaches have shown success in predicting battery degradation, however, they need large datasets covering a variety of operational conditions to learn and are agnostic of the underlying mechanisms, as a result of which they lack interpretability and struggle with generalization. This paper applies the residual learning approach for combining physicsbased modeling and ML to predict lithium-ion battery degradation. Reduced-order models are used to describe the SEI layer formation and AM loss at the graphite anode, and combined with the Long-short term memory model. The approach is demonstrated using an open-source degradation dataset for Lithium Ferrous Phosphate cells, and used with a system model to estimate the life of batteries for ship applications. The hybrid approach improves the understandability of the results, is generalizable to batteries with graphite anodes and runs in real-time, thereby enabling real-time monitoring and prognostics for maintenance scheduling, which are of critical importance for maritime applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225216/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Residual Learning for Real-Time Prediction of Lithium-Ion Battery Degradation in Maritime Applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gosala, Vaidehivaidehi.gosala (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9709-8371NICHT SPEZIFIZIERT
Patel, Kishan Dilipkishan.patel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-8772-0826NICHT SPEZIFIZIERT
Gosala, Dheeraj Bdheeraj.gosala (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4098-1603NICHT SPEZIFIZIERT
Oberhagemann, Janjan.oberhagemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Braun, Moritzmoritz.braun (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9266-1698NICHT SPEZIFIZIERT
Ehlers, Sörensoren.ehlers (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5698-9354NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2026
Erschienen in:ASME 2026 45th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, OMAE 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:Battery degradation, physics based modeling, machine learning, Lithium-ion batteries, hybrid framework, prognostics and health management
Veranstaltungstitel:ASME 2026 45th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering
Veranstaltungsort:Tokyo, Japan
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:7 Juni 2025
Veranstaltungsende:13 Juni 2025
Veranstalter :The American Society of Mechanical Engineers
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - keine Zuordnung
Standort: Geesthacht
Institute & Einrichtungen:Institut für Maritime Technologien und Antriebssysteme > Schiffszuverlässigkeit
Institut für Maritime Technologien und Antriebssysteme > Virtuelles Schiff
Institut für Maritime Technologien und Antriebssysteme > Energiekonverter und -systeme
Hinterlegt von: Patel, Kishan Dilip
Hinterlegt am:09 Jul 2026 08:10
Letzte Änderung:09 Jul 2026 08:10

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