محققان آزمایشگاه ملی آیداهودر یک بیانیه مطبوعاتی اعلام کردند برای کاهش زمان شارژ خودروی الکتریکی بدون آسیب رساندن به باتری از تجزیه و تحلیل های هوش مصنوعی استفاده می کنند.
به گزارش تک ناک، علیرغم محبوبیت فزاینده وسایل نقلیه الکتریکی، بسیاری از صاحبان خودروهای سوخت فسیلی در تغییر به خودرو های الکتریکی تردید دارند.
یکی از دلایل اصلی این است که روشن کردن یک خودروی الکتریکی بسیار گران تر از گاز دادن به وسیله نقلیه ای است که با موتور احتراق داخلی کار می کند. این تردید بازتابی از اضطراب است و راه حل این اضطراب این است که برای خود یک وسیله نقلیه الکتریکی دوربرد تهیه کنید که ممکن است از خودرو های معمول الکتریکی کمی گران تر باشد.
از آنجایی که سرعت بخشیدن به فرآیند شارژ می‌تواند به باتری آسیب برساند و طول عمر آن را کاهش دهد، دانشمندان به تحقیق در مورد روش‌های شارژ فوق‌العاده سریع می‌پردازند که برای تامین انرژی باتری هر نوع خودروی الکتریکی در 10 دقیقه یا کمتر بدون آسیب رساندن به آنها طراحی شده است.
در جستجوی راهی برای شارژ هرچه سریعتر
شارژ باتری‌های لیتیوم یونی که سوخت خودروهای الکتریکی را تامین می‌کنند، یک عمل متعادل کننده و ظریف است. رانندگان می خواهند هرچه سریعتر برق را برای بازگشت به جاده روشن کنند، اما با فناوری فعلی، تسریع این روند به باتری ها آسیب می رساند.هنگامی که یک باتری لیتیوم یون شارژ می شود، یون های لیتیوم از طرف کاتد به سمت آند دستگاه مهاجرت می کنند.انتقال سریعتر یون های لیتیوم سرعت شارژ باتری را افزایش می دهد. اما گاهی اوقات یون های لیتیوم به طور کامل از کاتد به آند حرکت نمی کنند. با انجام این کار، فلز لیتیوم می تواند در باطری انباشته شود و باعث خرابی اولیه باتری شود. همچنین می تواند باعث ساییدگی و ترک خوردن کاتد شود. همه این مسائل باعث کاهش طول عمر باتری و برد موثر خودرو می شود.
یک راه برای حل این مشکل ، تنظیم پروتکل شارژ برای بهینه سازی سرعت و در عین حال جلوگیری از آسیب به انواع مختلف باتری است. اما توسعه پروتکل‌های بهینه نیاز به داده‌های انبوهی در مورد چگونگی تأثیر روش‌های مختلف بر طول عمر، کارایی و ایمنی این دستگاه‌ها دارد.طراحی و وضعیت باتری ها و امکان بکارگیری یک پروتکل شارژ معین با زیرساخت شبکه برق فعلی متغیرهای حیاتی در مطالعات هستند.
دکتر اریک دوفک از بخش ذخیره انرژی و حمل و نقل الکتریکی آزمایشگاه ملی آیداهو، در نشست اخیرانجمن شیمی آمریکا (ACS) گفت: «شارژ سریع کلید افزایش اعتماد مصرف کننده و پذیرش کلی خودروهای الکتریکی است. او افزود: «این اجازه می دهد تا شارژ خودرو بسیار شبیه به پر کردن باک در پمپ بنزین باشد.
چنین پیشرفتی می تواند به ایالات متحده کمک کند تا به هدف خود یعنی تولید نیمی از تمام وسایل نقلیه فروخته شده با موتور الکتریکی یا هیبریدی برسد.
ایجاد پروتکل های شارژ منحصر به فرد
Dufek و تیم تحقیقاتی او در آزمایشگاه ملی آیداهو شروع به استفاده از تکنیک‌های یادگیری ماشینی کرده‌اند که داده‌های شارژ را برای ایجاد پروتکل‌های شارژ منحصربه‌فرد ترکیب می‌کند.دانشمندان با وارد کردن اطلاعات در مورد وضعیت بسیاری از باتری‌های لیتیوم یونی در طول چرخه‌های شارژ و تخلیه آنها، ابزار یادگیری ماشین را برای پیش‌بینی طول عمر و چگونگی شکست طرح‌های مختلف آموزش دادند. سپس تیم از این داده‌ها برای شناسایی و بهینه‌سازی پروتکل‌های جدیدی که روی باتری‌های واقعی آزمایش می شوند، برای تجزیه و تحلیل استفاده می کنند.دوفک می گوید: «ما به میزان قابل توجهی مقدار انرژی را که می تواند در مدت زمان کوتاهی وارد سلول یک باتری شود، افزایش داده ایم. در حال حاضر، ما شاهد شارژ باتری‌ها به بیش از 90 درصد در 10 دقیقه بدون آبکاری لیتیوم یا ترک کاتد هستیم.
تامین انرژی یک باتری تقریباً کامل تخلیه شده تا 90 درصد انرژی در 10 دقیقه چندان چشمگیر نیست، زیرا به این معنی است که می تواند یک وسیله نقلیه الکتریکی را در حدود نیم ساعت به شارژ کامل برساند. در حالی که بسیاری از محققان به دنبال روش‌هایی برای دستیابی به این نوع شارژ سریع هستند، Dufek می‌گوید که یکی از مزیت‌های مدل یادگیری ماشینی آنها این است که پروتکل‌ها را با فیزیک آنچه در باتری اتفاق می‌افتد مرتبط می‌کند.
محققان قصد دارند از این ابزار یادگیری ماشین برای توسعه روش‌های بهتر و تسهیل در طراحی باتری‌های یونی لیتیوم که برای شارژ سریع بهینه شده‌اند، استفاده کنند.
دوفک می‌گوید که هدف نهایی این است که خودرو های الکتریکی بتوانند به ایستگاه‌های شارژ بگویند چگونه باتری‌های خودرو را سریع و ایمن شارژ کنند.
شارژ باطری هر خودروی الکترکی با روش شارژ متفاوت می تواند چالش برانگیز باشد. بسیاری از انواع باتری ها ممکن است نیاز به استفاده از انواع دیگر دستگاه شارژ یا روش های متفاوت شارژ داشته باشند.
“اضطراب محدوده” به عنوان یک محدودیت کلیدی توسط بسیاری از مصرف کنندگانی که به دنبال خرید خودروهای الکتریکی هستند، دیده می شود. دو راه برای کاهش این اضطراب از طریق ساخت باتری‌هایی با انرژی بالاتر و باتری‌هایی با قابلیت شارژ در 10 دقیقه یا کمتر وجود دارد. دستیابی به هر یک از اهداف دشوار است و مجموعه ای از چالش ها را در طراحی باتری شامل می شود.
