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
Искусственный интеллект
Технологии

Искусственный интеллект и культурная слепота: как технологии не учитывают различия

Важно, чтобы технологии обучались на богатых и разнообразных наборах данных, которые отражают...

Китай
Технологии

Подзаговор нации: что современная китайская литература расскажет о будущем

Современная китайская литература представляет собой яркое отражение глубоких изменений, происходящих в обществе,...

Искусственный интеллект
Технологии

Преобразование восприятия ИИ: от страха к сотрудничеству

В ходе этого курса студенты не только усвоили практические навыки работы с...

Технологии
Технологии

Почему компании не должны слишком полагаться на инструменты без кода

Инструменты без кода могут быть полезны для стартапов на начальных этапах, но...