Thuật toán học máy dự đoán cách tận dụng tối đa pin xe điện
của Đại học Cambridge
Ảnh: Pixabay / CC0
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một thuật toán học máy có thể giúp giảm thời gian sạc và kéo dài tuổi thọ pin trên xe điện bằng cách dự đoán cách thức lái xe khác nhau ảnh hưởng đến hiệu suất của pin, cải thiện độ an toàn và độ tin cậy.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge cho biết thuật toán của họ có thể giúp người lái xe, nhà sản xuất và doanh nghiệp tận dụng tối đa pin cung cấp năng lượng cho xe điện bằng cách đề xuất các tuyến đường và kiểu lái xe để giảm thiểu thời gian sạc và suy giảm pin.
Nhóm đã phát triển một cách không xâm lấn để thăm dò pin và có được cái nhìn tổng thể về tình trạng pin. Những kết quả này sau đó được đưa vào một thuật toán học máy có thể dự đoán các kiểu lái xe khác nhau sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của pin trong tương lai như thế nào.
Ví dụ: nếu được phát triển cho mục đích thương mại, thuật toán có thể được sử dụng để đề xuất các tuyến đường đưa người lái xe đi từ điểm này đến điểm khác trong thời gian ngắn nhất mà không làm suy giảm pin hoặc đề xuất cách sạc pin nhanh nhất mà không khiến pin bị suy giảm chất lượng. Kết quả được báo cáo trên tạp chí Nature Communications.
Sức khỏe của pin, cho dù đó là điện thoại thông minh hay ô tô, phức tạp hơn nhiều so với một số duy nhất trên màn hình. Tác giả đầu tiên Penelope Jones từ Phòng thí nghiệm Cavendish của Cambridge cho biết: “Sức khỏe của pin, giống như sức khỏe con người, là một thứ đa chiều và nó có thể suy giảm theo nhiều cách khác nhau. "Hầu hết các phương pháp theo dõi tình trạng pin đều cho rằng pin luôn được sử dụng theo cách giống nhau. Nhưng đó không phải là cách chúng ta sử dụng pin trong cuộc sống thực. Nếu tôi đang phát trực tuyến một chương trình TV trên điện thoại của mình, nó sẽ cạn kiệt pin. nhanh hơn rất nhiều so với khi tôi đang sử dụng nó để nhắn tin. Điều này cũng tương tự với ô tô điện — cách bạn lái xe sẽ ảnh hưởng đến việc pin xuống cấp như thế nào. "
Tiến sĩ Alpha Lee, người đứng đầu cuộc nghiên cứu cho biết: “Hầu hết chúng ta sẽ thay thế điện thoại của mình thật tốt trước khi pin xuống cấp đến mức không thể sử dụng được, nhưng đối với ô tô, pin cần có tuổi thọ từ 5, 10 năm hoặc hơn”. "Dung lượng pin có thể thay đổi đáng kể theo thời gian, vì vậy chúng tôi muốn đưa ra một cách tốt hơn để kiểm tra tình trạng pin."
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một đầu dò không xâm lấn gửi các xung điện chiều cao vào pin và đo phản ứng, cung cấp một loạt 'dấu ấn sinh học' về sức khỏe của pin. Phương pháp này nhẹ nhàng với pin và không làm cho pin suy giảm thêm.
Các tín hiệu điện từ pin được chuyển thành mô tả trạng thái của pin, được đưa vào một thuật toán máy học. Thuật toán có thể dự đoán pin sẽ phản ứng như thế nào trong chu kỳ sạc - xả tiếp theo, tùy thuộc vào tốc độ sạc pin và tốc độ xe chạy trong lần tiếp theo trên đường. Thử nghiệm với 88 pin thương mại cho thấy thuật toán không yêu cầu bất kỳ thông tin nào về việc sử dụng pin trước đó để đưa ra dự đoán chính xác.
Thí nghiệm tập trung vào các tế bào lithium coban oxit (LCO), được sử dụng rộng rãi trong pin sạc lại được, nhưng phương pháp này có thể áp dụng chung cho các loại pin hóa học khác nhau được sử dụng trong xe điện ngày nay.
"Phương pháp này có thể mở khóa giá trị trong rất nhiều bộ phận của chuỗi cung ứng, cho dù bạn là nhà sản xuất, người dùng cuối hay nhà tái chế, bởi vì nó cho phép chúng tôi nắm bắt tình trạng của pin ngoài một con số duy nhất và vì nó mang tính dự đoán ", Lee nói. "Nó có thể làm giảm thời gian phát triển các loại pin mới, bởi vì chúng tôi có thể dự đoán chúng sẽ xuống cấp như thế nào trong các điều kiện hoạt động khác nhau."
Các nhà nghiên cứu nói rằng ngoài các nhà sản xuất và lái xe, phương pháp của họ có thể hữu ích cho các doanh nghiệp vận hành đội xe điện lớn, chẳng hạn như các công ty hậu cần. Lee cho biết: “Khung mà chúng tôi đã phát triển có thể giúp các công ty tối ưu hóa cách họ sử dụng phương tiện của mình để cải thiện thời lượng pin tổng thể của đội xe. "Có rất nhiều tiềm năng với một khuôn khổ như thế này."
Jones nói: “Đó là một khuôn khổ thú vị để xây dựng vì nó có thể giải quyết rất nhiều thách thức trong lĩnh vực pin ngày nay. "Đây là thời điểm tuyệt vời để tham gia vào lĩnh vực nghiên cứu pin, lĩnh vực rất quan trọng trong việc giúp giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu bằng cách chuyển đổi khỏi nhiên liệu hóa thạch."
Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc với các nhà sản xuất pin để đẩy nhanh sự phát triển của pin thế hệ tiếp theo an toàn hơn, bền hơn. Họ cũng đang khám phá cách sử dụng khuôn khổ của họ để phát triển các giao thức sạc nhanh tối ưu nhằm giảm thời gian sạc của xe điện mà không gây xuống cấp.
