鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1274次 | 2019年03月29日
機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)電池壽命 準(zhǔn)確率達(dá)百分之九十以上
為了有助于加速電池研發(fā),斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院的研究人員與豐田研究所合作,利用機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)出一種能夠非常準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)電池性能的算法。
通常,想要知道鋰離子電池壽命什么時(shí)候結(jié)束是很難預(yù)測(cè)的,這也使得新電池技術(shù)的研究和開發(fā)非常耗時(shí)。
化學(xué)品和材料的不同組合是否會(huì)導(dǎo)致鋰電池變體的持續(xù)時(shí)間比其上一代電池長(zhǎng)得多?快充是否會(huì)對(duì)電池壽命產(chǎn)生長(zhǎng)期影響?唯一的方法是反復(fù)充電和放電樣品,直到它達(dá)到其生命周期的末期,該生命周期被定義為低于其原始功率容量的20%。這類測(cè)試是一個(gè)耗時(shí)的過程,部分原因是電池技術(shù)的創(chuàng)新無法與電子技術(shù)保持同步。
為了有助于加速電池研發(fā),斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院的研究人員與豐田研究所合作,利用機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)出一種能夠非常準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)電池性能的算法。
根據(jù)發(fā)表在“自然能源”雜志上的一篇論文,該機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以預(yù)測(cè)鋰離子電池的壽命,并可以幫助科學(xué)家更快地以更低的成本開發(fā)設(shè)計(jì)出更好的電池。方法是收集電池?cái)?shù)億次充放電的測(cè)量訓(xùn)練,還包括電源容量、充電時(shí)間、電池單元溫度等,直至它們失效。
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%
該論文的共同作者斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的博士生Peter Attia說,“由于電池使用壽命長(zhǎng),這個(gè)過程可能需要數(shù)月甚至數(shù)年。這是電池研究中的一個(gè)昂貴的瓶頸?!?/p>
整個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)測(cè)試是這樣運(yùn)行的:
首先,斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院、豐田研究所和勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室的研究人員檢查了124個(gè)鋰離子電池。他們經(jīng)過反復(fù)的充放電,直到電池性能下降約20%,通常在150到2300次充電循環(huán)之間。
其次,研究人員繪制了電池在每個(gè)周期的容量,以生成96700個(gè)周期的數(shù)據(jù)集。將其輸入回歸模型,這是一種檢驗(yàn)不同變量之間關(guān)系的統(tǒng)計(jì)方法,用于預(yù)測(cè)電池在前100個(gè)循環(huán)中的性能持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間。
結(jié)果表明,該模型能夠從電壓水平和前100個(gè)周期的其他讀數(shù)預(yù)測(cè)電池的整體壽命,準(zhǔn)確率為91%。研究人員還可以在分析前五個(gè)周期的數(shù)據(jù)后,以95%的準(zhǔn)確率對(duì)電池進(jìn)行分類,確定它們的壽命是長(zhǎng)還是短。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
使用這種技術(shù),可以預(yù)測(cè)單個(gè)電池在最初幾個(gè)循環(huán)后的性能,從而可以將它們分類到不同應(yīng)用和要求的模組中,并且規(guī)定不同的價(jià)格。
“對(duì)于電池開發(fā)所花費(fèi)的所有時(shí)間和金錢來說,該項(xiàng)電池測(cè)試的進(jìn)展仍然是幾十年來的進(jìn)步。”該論文的共同作者,豐田研究所的研究科學(xué)家Patrick Herring說。 “在這項(xiàng)工作中,我們正在減少一個(gè)最耗時(shí)的步驟——一個(gè)大數(shù)據(jù)的電池測(cè)試?!?/p>