Stanford University
Electric car battery concept

预测的锂离子电池的慢死亡

新模型提供了一种方法比现有工具更精确地预测电池的内部系统的状态进行实时。在电动车,该技术可以提高续驶里程估计,延长电池寿命。

通过乔西garthwaite
时钟-申博体育_申博开户2020年9月14日

电池褪色随着年龄的增长,慢慢地失去权力和存储容量。

作为人,老龄化从一个电池到另一个发挥出不同的,这是几乎不可能测量或模型的所有有助于下降的相互作用机制。其结果是,大多数系统用于明智地管理充电水平,并估计驾驶电动车的范围几乎盲目电池的内部工作变动。

相反,他们经营更像是一个医生的处方治疗不知道患者的心脏和肺的状态,特别是方式环境,生活方式,压力和运气已经破坏或幸免他们。如果你已经把一台笔记本电脑或手机足够的几年,你可能已经看到这个地方的第一手线索:剩余电池寿命的估计往往从现实随着时间的推移进一步发散。

现在,模型开发了在申博体育开户的科学家提供一种方法来预测实时的可充电电池的真实状况。新算法结合传感器与所述物理过程的计算机建模的数据劣化的锂离子电池单元来预测电池的剩余存储容量和充电水平。

“我们已经开发的是以前从未被用于估算目的电化学参数,”说 西蒙娜onori在申博体育开户能源资源工程系副教授 School of Earth, 能源 & Environmental Sciences (斯坦福土)。该 研究 出现七重峰11在日记 在控制系统技术IEEE交易.

这种新方法可以帮助铺平道路,较小的电池组和电动车更大的练习场。汽车今天构建在一些数量不明的衰落,这增加了额外的成本和材料,包括一些稀缺或有毒的预期备用容量。电池的实际容量的更好的估计将使较小的缓冲区。

“我们的模型,它仍然是重要的要小心,我们是如何使用的电池系统,” onori解释。 “但如果你周围有多少能量你的电池就可在其整个生命周期内保持更多的确定性,那么你可以使用更多的这种能力。我们的系统揭示了其中的边缘,所以电池可以更精确地进行操作。”

在这个模型中预测的准确度 - 实际的电池寿命的2%以内从实验云集,根据纸张 - 也可以更容易,更便宜的把旧的电动车电池的工作积蓄能量的电网。 “因为它是现在,从电动车电池的退役将在其质量和性能有很大的不同,” onori说。 “我们一直标准化,测试或的方式,使他们与新的电池定制的固定存储的竞争证明他们没有可靠和有效的方法。”

下降旧观念

每电池具有两个电极 - 阴极和阳极 - 夹持的电解质,通常是液体。在可再充电的锂离子电池,锂离子充电和放电过程中来回穿梭的电极之间。电动汽车可以在数百或数千这些小电池,组装成一个大的电池组,其通常占约30的总成本车辆的百分比的运行。

传统的电池管理系统通常依赖于假设中的每个从未改变电极的锂量车型,说研究的主要作者anirudh阿拉姆,博士生在能源工程。 “在现实中,然而,锂是输给了副反应的电池劣化,”他说,“所以这些假设导致不准确的车型。”

onori和阿拉姆设计他们的系统与锂浓度的不断更新估计和一个专用的算法对于每个电极,其调整基于传感器测量在系统运行。他们证明了他们的算法使用标准工业硬件真实的场景。

在路上

该模型依赖于从今天的道路上电动车运行的电池管理系统中的传感器的数据。 “我们的算法可以集成到现有的技术,使他们在一个更聪明的方式运作,” onori说。从理论上讲,很多车已经在路上可能对他们的电子控制单元安装了算法,她说,但那种升级的费用使得它更可能是汽车制造商将考虑车辆的算法还没有投产。

球队集中的类型在电动车辆通常使用的(锂镍锰钴氧化物)的锂离子电池以估计关键内部变量如锂浓度和电池容量的他们的实验。但框架是一般不够,它应当适用于其他种锂离子电池,并以考虑到电池的劣化的其他机制。

“我们发现,我们的算法不仅可以在电脑上运行一个很好的理论工作,”她说。 “相反,它是一个实际的,可实现的算法,如果获得通过,并在汽车使用的明天,会导致有更持久的电池,更可靠的车辆和更小的电池组的能力。”

媒体联系人

西蒙娜onori

School of Earth, 能源 & Environmental Sciences

sonori@stanford.edu

乔西garthwaite

School of Earth, 能源 & Environmental Sciences

(650)497-0947; josieg@stanford.edu

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