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哥倫比亞大學(xué)研發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)模型,精確估算鋰離子電池的充電水平

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:974次  |  2021年07月22日  

據(jù)外媒報(bào)道,電動(dòng)汽車由可充電的鋰離子電池(LIb)驅(qū)動(dòng),但是目前,人們還沒有完全了解和完善鋰離子電池。鑒于電動(dòng)汽車有望取代燃油車,任何可以提升鋰離子電池性能的研究將有利于電動(dòng)汽車發(fā)展,改善環(huán)境。美國(guó)哥倫比亞大學(xué)(Columbia)的兩位教授MatthiasPreindl和AlanWest正在研發(fā)一種機(jī)器學(xué)習(xí)模型,可以更精確地估算鋰離子電池的充電水平。目前,估算電池充電狀態(tài)仍有5%的出錯(cuò)率,該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的模型目標(biāo)是將出錯(cuò)率降至1%,該項(xiàng)研究獲得了哥倫比亞數(shù)據(jù)科學(xué)研究所(DataScienceInstitute)種子基金的資助。


大家都了解,電池管理系統(tǒng)重要用于捕捉電池的健康狀態(tài),預(yù)測(cè)期剩余壽命。上述兩個(gè)概念可幫助電動(dòng)汽車車主了解何時(shí)應(yīng)當(dāng)停車給電池充電,以及何時(shí)應(yīng)當(dāng)安排更換電池。然后,一個(gè)估算精度高的模型可讓電池管理系統(tǒng)識(shí)別和保護(hù)弱電池,從而延長(zhǎng)電池包的壽命。


為設(shè)計(jì)該機(jī)器學(xué)習(xí)模型,該團(tuán)隊(duì)將把擾動(dòng)信號(hào)(由電力電子變換器萌生的一系列電流信號(hào))使用到鋰離子電池上,該系列信號(hào)可讓電池發(fā)出能夠測(cè)試到的電反應(yīng)。該團(tuán)隊(duì)將在試驗(yàn)室中探測(cè)此類電池,并且使用電力電子變換器從安裝在電動(dòng)汽車上的電池中獲取數(shù)據(jù)。此類數(shù)據(jù)每分鐘生成一次,可以測(cè)量電池溫度、電壓和電流波動(dòng)等電池功能,從而萌生數(shù)十萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。因此,該團(tuán)隊(duì)正在設(shè)計(jì)一種算法,以評(píng)估此類數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)化模型。


Preindl是電池與外部元件要怎么樣相互用途方面的專家,而化學(xué)工程師AllenWest了解電池內(nèi)部的化學(xué)成分。他們二人正結(jié)合自己的工程學(xué)知識(shí)和先進(jìn)的數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù),設(shè)計(jì)一個(gè)模型,可以預(yù)測(cè)要怎么樣讓目前的鋰離子電池獲得最佳性能。


Preindl表示:“事實(shí)上,我們沒有量化的辦法來(lái)了解鋰離子電池的行為。一旦我們有了量化的數(shù)據(jù),我們就會(huì)了解電池什么時(shí)候要充電,可以使用多長(zhǎng)時(shí)間,什么時(shí)候要更換,以及要怎么樣延長(zhǎng)電池的壽命。”

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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