突破性进展!多模态框架助力电动汽车电池健康评估,成果登上《Nature Communications》

       随着电动汽车(EV)的快速发展,电池健康状态(State of Health, SOH)的精准评估成为保障车辆安全与性能的核心挑战。然而,受限于真实场景数据的稀缺性,现有电池管理系统的算法往往难以应对复杂多变的实际工况。为此,实验室联合重庆大学、新加坡国立大学团队在《Nature Communications》发表了题为《Multi-modal framework for battery state of health evaluation using open-source electric vehicle data》的研究论文,提出了一种基于开源数据的多模态深度学习框架,为电动汽车电池健康管理提供了全新解决方案。

一、研究亮点
大规模真实数据支撑:团队分析了300辆不同型号电动汽车的三年运营数据,涵盖随机充放电行为、复杂驾驶场景及多样化环境条件,为研究提供了坚实的数据基础。
创新多模态框架:首次提出融合二维电压特征图、一维充电容量序列与多维度统计特征的多模态深度学习模型(ResNet架构),显著提升SOH估计精度(平均绝对百分比误差仅2.83%)。
开放数据集促进研究:团队首次公开了大规模、高质量的电动汽车电池全量数据集,包含完整驾驶放电数据与充电数据,旨在推动学术界与工业界在电池健康管理领域的协作创新。

二、方法与成果
研究团队从充电过程中提取多模态健康指标(HIs),包括:
二维特征图:可视化电池组内96个单体电压的不一致性;
一维序列:分析固定电压区间的充电容量与温度变化趋势;
多维统计特征:涵盖累计里程、充电电流、温度极值等15项关键参数。
通过残差网络(ResNet)实现多模态特征的高效融合,该框架在低SOH(<85%)场景下的估计误差较传统方法降低23.7%,且可适配不同电化学体系电池(如NCM与LiFePO₄)。

三、意义与影响
学术价值:揭示了实验室数据与真实场景数据的差异,为电池老化机制研究提供了新视角。
工业应用:支持云端电池监控系统开发,降低大规模电池检测成本与能耗,助力车企延长电池寿命并优化保修策略。
社会效益:通过提升SOH估计可靠性,增强消费者对电动汽车续航与安全的信心,加速全球交通电动化进程。

四、数据公开与代码共享
为促进领域发展,团队在本官网首次公开大规模、高质量电动汽车锂电池全量数据集(访问链接:http://ivstskl.changan.com.cn/?p=2697),并开源了算法代码(访问链接:https://github.com/HoraceLiu1010/Multi-modal-SOH-estimation-framework)。

五、展望未来
团队计划进一步整合物理模型与大规模语言模型,开发更具解释性的电池健康管理算法,并探索传感器增强型电池系统,为智能网联汽车提供下一代解决方案。

附:
具体论文及引用方式参见:
[1] Liu, H., Li, C., Hu, X. et al. Multi-modal framework for battery state of health evaluation using open-source electric vehicle data. Nat Commun 16, 1137 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56485-7