Главная Технологии Как прогнозируют работу аккумуляторов: секреты моделирования и управления
Технологии

Как прогнозируют работу аккумуляторов: секреты моделирования и управления

Эффективное прогнозирование состояния аккумуляторов становится критически важным с ростом популярности электромобилей, увеличением доли возобновляемых источников энергии и повсеместным использованием портативных устройств. 

Поделиться
Батарея
Батарея. Фото - Pexels
Поделиться

Об этом сообщает «Politexpert» со ссылкой на The Conversation 

Литий-ионные аккумуляторы стали основой энергетической инфраструктуры, обеспечивая работу миллионов смартфонов, электромобилей и систем хранения энергии. Надёжность и эффективность этих устройств напрямую зависят от точности прогнозирования их состояния. Однако, несмотря на многолетние исследования, учёные продолжают сталкиваться с рядом сложностей при попытке построить оптимальные модели их работы.

Эта статья объясняет, почему прогнозирование состояния аккумуляторов напоминает прогнозирование дорожного трафика, какие методы применяются для совершенствования моделей и какие технологии могут кардинально изменить будущее энергосистем.

Основные принципы работы литий-ионных батарей

Литий-ионные аккумуляторы функционируют за счёт движения ионов лития между двумя электродами через электролит, что обеспечивает зарядку и разрядку устройства. На эффективность батареи влияют множество факторов: температура, физическое состояние материалов и скорость их старения.

Эти взаимодействия создают сложную сеть взаимосвязей, которую трудно отследить в реальном времени. Из-за этого предсказание точного состояния батареи требует учёта множества параметров одновременно, что существенно усложняет задачу для инженеров и разработчиков.

Почему точное моделирование столь сложно

Аккумулятор, работающий под нагрузкой, ведёт себя непредсказуемо: его параметры изменяются в зависимости от температуры, скорости разрядки и состояния материалов. Модели, способные учитывать все эти переменные с высокой точностью, требуют колоссальных вычислительных ресурсов и времени.

В реальной эксплуатации такие модели оказываются бесполезными, потому что запаздывают с предоставлением данных. Слишком упрощённые модели, напротив, быстро выдают результаты, но не учитывают критически важные изменения в работе батареи, особенно в стрессовых условиях.

Сравнение с дорожным движением

Определение оставшегося заряда батареи можно сравнить с попыткой предсказать время в пути через загруженный город. Модель, учитывающая все пробки и ремонты дорог, будет точной, но слишком медленной. Примитивная модель, предполагающая идеальные условия, быстро даст прогноз, но часто ошибётся.

Аналогично в аккумуляторных системах: сложные симуляции дают точную картину состояния элементов, но не могут использоваться в реальном времени, тогда как упрощённые подходы рискуют пропустить важные отклонения, приводящие к поломкам или авариям.

Как решают проблему точности и скорости

Современные исследователи стремятся объединить достоинства обеих стратегий: использовать базовые модели для быстрой оценки и машинное обучение для корректировки неточностей. Такие гибридные методы позволяют одновременно учитывать физические процессы и быстро адаптироваться к изменениям условий эксплуатации.

Машинное обучение, в частности алгоритмы XGBoost, обучается на больших объёмах данных, полученных от высокоточных симуляторов, и затем корректирует простые модели на лету. Это позволяет системе быстро реагировать на нестандартные ситуации, например резкий разгон автомобиля или работу при экстремальных температурах.

Технологии будущего в управлении батареями

Развитие гибридных моделей и технологий цифровых двойников открывает новые горизонты для аккумуляторных систем. Встраивание миниатюрных вычислительных блоков непосредственно в батареи позволяет устройствам самостоятельно оценивать своё состояние в реальном времени.

Это обеспечивает точное прогнозирование износа, предотвращает перегрев и увеличивает срок службы батарейных систем. Такие решения особенно востребованы в электромобилях, системах хранения энергии для домов и в промышленной энергетике, где надёжность и эффективность стоят на первом месте.

Напомним, ранее мы писали о том, что децентрализованный интернет это либо конец цензуре или новая форма контроля.

Поделиться

Комментировать

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Материалы по теме
Мошенники
Технологии

Незаметные ловушки: как фишинговые письма обходят защиту почты

Хакеры не просто рассылают письма, они маскируют их под нормальную деловую переписку,...

G7
Технологии

Можно ли обеспечить безопасность данных с помощью федеративного обучения: путь для G7

Вопросы конфиденциальности и безопасности данных становятся все более актуальными в мире, где...

Собеседование
Технологии

Способы выбрать идеальных сотрудников: 3 ключевые черты для успешного найма

Лидер, который поддерживает внутреннюю мотивацию своих подчинённых, способствует созданию продуктивной и эффективной...

Студент
Технологии

Оценка знаний в эпоху ИИ: университеты должны действовать на опережение

Чтобы быть эффективными, университеты должны не просто устанавливать ограничения, но и кардинально...