$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Время работы от батареи и производительность имеют решающее значение по мере роста внедрения электромобилей. Системы управления аккумуляторами улучшают циклы зарядки, прогнозируют деградацию и регулируют тепловое воздействие. AI-PLELF улучшает управление энергией, управление зарядкой и прогнозирование SOC/SOH аккумуляторов электромобилей. AI-PLELF использует данные датчиков в реальном времени, модели использования и условия окружающей среды для повышения производительности и долговечности батареи.
Аккумулятор был зарабатыван с помощью LBT-циклера с точностью ±0,05% в полном масштабе. Для установки ячеек при температуре 25,0 ± 0,5 °C использовалась камера с контролируемой температурой. Для закрепления термопар к поверхности ячейки для обеспечения стабильного теплового контакта использовалась высокотемпературная полиимидная клейкая лента.
Для зарядки батареи протокол зарядки CC–CV был настроен с помощью программного обеспечения управления тестированием батареи, предоставленного производителем. Ток был установлен на уровне 0,5 C (1,5 A для ячейки 3 Ah) с пределом напряжения 4,20 V. Этап CV повторялся до тех пор, пока ток не опускался ниже 0,05°C (150 мА), после чего разряд инициировался с помощью шага добавления | Разряд | CC с током 1°C (3 А) и отсечным напряжением 2,50 В. Чтобы добавить период отдыха в 600 секунд, выберите Добавить шаг | Остальные данные записывались на частоте 1 Гц и сохранялись в виде CSV-файлов с помощью Export Data | Опция ASCII. Перед каждым экспериментом каналы тока и напряжения калибровались с помощью шунта точности 0,1% и эталонной ячейки с напряжением 3,000 ± 0,001 В согласно руководству производителя.
Рабочий процесс обрабатывает сигналы тока, напряжения и температуры батареи, взятые с частотой 5 Гц из 25 реальных циклов вождения. Протокол визуализировался с помощью последовательных графиков, показывающих исходные данные сенсоров, предобработанные входы, результаты оценки SOC и кривые потерь обучающих моделей на протяжении 200 итераций симуляции. Кроме того, было создано прототипное видео выполнения для демонстрации поглощения данных, вывода с помощью ИИ и визуализации выхода в реальном времени.
Аккумуляторы для электромобилей
Эта схема показывает систему управления аккумулятором электромобилей на базе машинного обучения. Датчики батареи проверяют множество параметров батареи для запуска системы. Информационный блок организует данные датчиков на рисунке 1. ML Эти подготовленные данные используются компьютерами для прогнозирования ключевых свойств батареи с помощью различных моделей. Модель прогнозирования SOH использует заряд батареи для прогнозирования здоровья и продолжительности жизни. Оптимизация заряда на основе проекции и приоритетизация энергии максимизируют циклы зарядки и эффективность. Оба модуля получают данные от управляющего блока, который управляет работой системы и температурой батареи для снижения перегрева и продления срока службы батареи. Выходной интерфейс отправляет данные о состоянии и диагностике системы в электронный блок управления (ЭБУ), интегрируя их с системами управления автомобиля. Такая интеграция повышает эффективность и безопасность батареи, а также облегчает принятие решений в реальном времени.
(1)
Метод AI-PLELF связан с уравнением 1: Количественная оценка влияния нескольких параметров Sxq означает переменные состояния батареи, [Wlq] и
веса, присваиваемые факторам, оказывающим влияние jg m, и Mxr-q(n+1) — влияние модели ML на прогнозирование состояния батареи. Использование модификаций данных в реальном времени в выражении δRqv + lq улучшает управление батареей.
(2)
В уравнении 2, моделирующем кумулятивное влияние множества переменных на емкость и срок службы батареи, предложенный метод AI-PLELF коррелирует с R - Ql || A - Qr ||. Здесь N и R представляют собой переменные состояния, такие как SOH и SOC, соответственно, отражающие состояние батареи и заряд. Текущие данные датчиков n, прошлые модели использования n и внешние переменные S(t,v q) включены, чтобы система под руководством ИИ могла улучшить использование батареи (f) для повышения эффективности и увеличения срока службы.
Система управления аккумулятором (BMS) имеет решающее значение для электромобилей. Во время работы электромобиля BMS обеспечивает стабильность, безопасность и долговечность устройства хранения энергии (ESD). Различные аспекты, включая процедуры зарядки, мониторинг ячеек, сбор данных, термическое управление, управление питанием, оценку срока службы и защиту элементов, являются частью рамки BMS, которая включает как механизмы проектирования, так и оценки производительности.
Во время зарядки или разрядки ESD могут возникать дисбалансы напряжения из-за электрохимических процессов. Балансировка напряжения, таким образом, является основной функцией BMS и остаётся областью дальнейшего совершенствования. Изучая системы электромобилей и подходящие технологии хранения энергии, это исследование способствует обсуждению, иллюстрированному на рисунке 2. Система управления энергией для электромобилей остаётся важной темой исследований. После детального исследования были выявлены несколько ограничений в современных системах энергоменеджмента, и предложен структурированный подход для их устранения.
(3)
Уравнение 3 — это совокупная производительность с учётом переменных A(R,L), таких как циклы зарядки q, скорость обучения kl и определённые ухудшающиеся переменные
, обозначаемые как A(R,L). Для максимизации эффективности и времени работы батареи AI-PLELF оптимизирует как коэффициенты усиления, так и деградации (st+wl), которые сбалансированы в системе.
||Ca -θN q|| = N(AN, Bq+r) + N (Rl-1, Ak+1) - 2n (An, Yl-1) (4)
Согласно уравнению 4, ||Ca -θN q|| — это математическая модель, которую использует система AI-PLELF для оптимизации управления батареей, которая используется для корреляции разницы между наблюдаемым и ожидаемым состоянием Rl-1, Ak+1. Алгоритмы ML 2n (An, Yl-1) улучшают производительность и срок службы батареи, прогнозируя N(A N, Bq+r) её SOH и SOC с использованием данных в реальном времени N (R l-1, Ak+1) и предыдущих тенденций.
Продвинутое управление батареями
Продвинутая система управления аккумуляторами, ставящая приоритет на производительность, безопасность и срок службы, показана на рисунке 3 для электромобилей. Система сбора данных быстро и точно агрегирует все релевантные параметры, собирая данные с различных датчиков. После этого данные проходят через аналитический движок на базе ИИ, который использует сложные алгоритмы для анализа и интерпретации информации. Данные о производительности аккумулятора, прогнозирование проблем и тактики оптимизации использования батареи предоставляются ИИ-движком. BMS отслеживает циклы зарядки и разрядки аккумулятора, безопасную работу и срок службы на основе этих данных.
(5)
В уравнении 5, двойном N(D,R), сумма l=1 и n=1 показана слева. Математическая модель, вероятно, используется в AI-PLELF для прогнозирования состояния и производительности батареи. Эта формула учитывает рекурсивные сложения по многим переменным, таким как l и N, где
N (An, Rb+q) — вложённая оценка переменных батареи, а g иi 2lq, вероятно, охватывают дополнительные факторы окружающей среды или эксплуатации.
(6)
Моделируя связь между энергоэффективностью, ёмкостью и факторами Анализ производительности и срока службы батареи, предлагаемая методика AI-PLELF согласуется с уравнением 6 как способ улучшения системы управления аккумулятором, которая включает параметры (Q-1), такие как состояниезаряда Q R, окружение NAq и коэффициенты деградации WL-1 , которые включают 1+N (An, WL) с помощью алгоритмов машинного обучения.
Ключевым компонентом для обеспечения надёжности электромобилей является BMS, который управляет электрическими компонентами аккумулятора, включая ячейку или набор элементов. Обеспечивая работу ячейки в пределах её безопасных рабочих пределов, она защищает как потребителя, так и батарею. BMS отслеживает SOH батареи, собирает данные и регулирует внешние факторы, влияющие на ячейку, чтобы поддерживать равномерное напряжение по всей ячейке, как показано на рисунке 4.
Умный источник питания — это блок питания с BMS, подключённым к сети передачи данных или внешней системе передачи данных. Могут быть включены дополнительные функции и возможности, включая универсальные вычислительные выходы, правила подключения к умной сети и интеграцию топливных счетчиков. Интеллектуальный аккумуляторный блок может управлять собственной зарядкой, предоставлять отчёты об ошибках, выявлять условия низкого заряда батареи и предупреждать устройство о них, а также прогнозировать оставшееся время работы или срок службы источника питания. Для сохранения точности предсказаний он постоянно самокорректируется и передаёт информацию о токе, напряжении и температуре ячеек. Умные аккумуляторные блоки часто оснащены интегрированной электроникой, повышающей надёжность, безопасность, долговечность и общую полезность батареи. Они предназначены для использования в портативной электронике и ноутбуках. Эти характеристики позволяют создавать более надёжные и удобные в использовании готовые изделия. Например, когда батареи заряжаются до оптимальных характеристик в условиях температурных ограничений, устройства могут иметь более длительный срок службы.
(7)
Формула Ybl Предлагаемый подход AI-PLELF для систем управления аккумуляторами, вероятно, связан с этим сложным уравнением 7. Чтобы оценить состояние батареи (SOH) и состояние заряда (SOC) с помощью моделей прогнозирования на базе r-1 на базе ИИ n=1, он может включать анализ операционной эффективности как операционные параметры (o, m, s, hix), внешние переменные — Al+1(s + hix) ,
, и метрики эффективности (o+m) —a n , O(n+l).
(8)
В уравнении 8 предлагаемое AI-PLELF указывает, что состояние и производительность батареи, выраженные как h(A,q), зависят от переменных Ar и q x, включённых в расчёт. Аспекты включают предиктивный анализ технического обслуживания, циклы заряда-разряда, скорость старения, тепловые эффекты и условия эксплуатации, которые могут быть представлены Wc+l , Ar , qx ,
и Stu.
Электромобили полагаются на свои BMS, чтобы аккумуляторы работали плавно и дольше. Интегрируя передовые методы машинного обучения, AI-PLELF (AI-PLELF) улучшает традиционный BMS. Для точной оценки состояния батареи, SOH и SOC этот новый метод использует данные в реальном времени с датчиков (T1 до Tn), прошлые модели использования и факторы окружающей среды. Для максимизации энергоэффективности и времени работы батареи система AI-PLELF оптимизирует циклы зарядки, предупреждает ухудшение и снижает тепловое воздействие. Для снижения перегрева и износа система может балансировать нагрузки (от 1 до ln), менять процедуры зарядки (от V1 до Vn) и точно прогнозировать состояние батареи. AI-PLELF превосходит стандартные BMS по производительности и долговечности батареи, согласно тщательным симуляциям. Датчики собирают немедленную информацию, модуль ИИ выполняет прогнозную аналитику, управляющий блок управляет операциями по зарядке и разряду, а система сбора данных отслеживает характеристики батареи; это основные компоненты, показанные на функциональной блочной схеме BMS.
(9)
Похоже, что предлагаемый фреймворк AI-PLELF для управления аккумулятором использует сложную модель с уравнением 9, оценка состояния или прогноз состояния батареи st, используя факторы времени и использования f, возможно, r, заданного как Ztf(l+kq). В этом контексте Sti представлен фразой I (k e, D), анализ масштабируемости влияет на прогнозирование состояния батареи. Система ИИ, вероятно, внесла изменения, улучшившие зарядку и шаблоны использования для уменьшения воздействия от разрушения, что обозначается как A(o+xq).
i(kmR) = τ(DLx + ρ - ∞R(no + r)) - iql (i + da) (10)
Метод AI-PLELF связан с уравнением 10, поскольку моделирует динамические поведения ρ тока батареи i в зависимости от сопротивления kmR, температуры (no+r), анализа интеграции сетки, других факторов, таких как глубина разряда DLx , внутреннее сопротивление R , а также различные рабочие параметры (i+da) и iql.
Панель управления, уведомления, объявления и отчёты о производительности — всё это часть пользовательского интерфейса, который получает данные от BMS. Этот интерфейс отображает состояние батареи и оповещения. Предлагаются подключения и управление внешними данными и облачными сервисами; Они отвечают за зарядку, выпуск, экстренные ситуации и готовность системы. Общий дизайн обеспечивает мощную систему управления аккумуляторами с оперативным сбором данных, продвинутой аналитикой и простым пользовательским интерфейсом. AI-PLELF опережает BMS по производительности и сроку службы батареи после обширных симуляций. AI PLELF оптимизирует зарядку и управление энергопотреблением электромобилей, прогнозируя SOH и SOC. Он может управлять одним электромобилем или автопарком и обеспечивать динамические решения во время эксплуатации. BMS на базе искусственного интеллекта может снизить затраты на обслуживание на 50% и повысить устойчивость транспорта. Создание экологичных систем электромобилей требует этого нового метода. Для проверки предложенных алгоритмов определяется многоступенчатая стратегия валидации. Во-первых, внутренняя валидация проводится с помощью разделения «train–test» на смоделированных наборах данных для оценки устойчивости предсказания и поведения сходимости. Во-вторых, анализ чувствительности проводится с изменением профилей циклирования, уровней шума и параметров деградации для оценки устойчивости. В-третьих, согласованность выходов проверяется путём сравнения тенденций SOC и SOH с оценками, полученными из эталонной модели при идентичных условиях моделирования. Хотя экспериментальная валидация не включена в настоящее исследование, этот протокол устанавливает структурированный путь валидации, который может быть расширен для лабораторных и аппаратных тестов в будущих исследованиях.