شارژ سریع هوشمند، عمر باتری خودروهای برقی را افزایش می دهد

شارژ سریع یکی از وعده‌های بزرگ خودروهای برقی است، اما همیشه بهایی پنهان هم داشته است. هرچه رانندگان بیشتر به شارژ سریع DC تکیه کنند، فشار بیشتری به بسته باتری وارد می‌شود. این آسیب شاید بلافاصله دیده نشود، اما در طول سال‌ها می‌تواند برد رانندگی و سلامت بلندمدت باتری را کاهش دهد. اکنون پژوهشگران دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد می‌گویند شاید راهی هوشمندانه‌تر پیدا کرده باشند.

در یک مطالعه جدید که در IEEE Transactions on Transportation Electrification منتشر شده است، این تیم از یک سیستم شارژ خودرو برقی مبتنی بر هوش مصنوعی سخن می‌گوید که می‌تواند فرسایش باتری را کاهش دهد، بدون آنکه راننده مدت بیشتری پای شارژر بماند. بر اساس نتایج آن‌ها، این روش عمر باتری را در مقایسه با شارژ سریع معمولی نزدیک به 23 درصد افزایش داده است. نکته شگفت‌انگیز این است که خود فرایند شارژ تقریباً تغییری نکرده است. آزمایش‌ها میانگین زمان شارژ 24.12 دقیقه را نشان دادند، در حالی که برای شارژ استاندارد این عدد 24.15 دقیقه بود. در عمل، این تفاوت ناچیز است.

همه باتری‌ها به یک شکل پیر نمی‌شوند

مشکل اصلی بیشتر سیستم‌های شارژ سریع امروز همین است. آن‌ها معمولاً همه بسته‌های باتری را یکسان در نظر می‌گیرند. یک باتری تازه و باتری‌ای که سال‌ها در جاده بوده، اغلب با همان راهبرد جریان و ولتاژ شارژ می‌شوند. روی کاغذ، این کار کارآمد به نظر می‌رسد. اما در واقعیت، نادیده می‌گیرد که باتری‌ها با افزایش سن چگونه تغییر می‌کنند.

بسته‌های قدیمی لیتیوم یونی بیشتر در معرض پدیده‌ای به نام رسوب لیتیوم هستند. به جای اینکه یون‌های لیتیوم طبق انتظار جذب شوند، لیتیوم فلزی شروع به نشستن روی سطح الکترود می‌کند. این فرایند نوعی آسیب آهسته و تقریباً نامرئی است، اما در گذر زمان ظرفیت را کاهش می‌دهد و روند تخریب را سرعت می‌بخشد. به بیان دیگر، باتری همچنان کار می‌کند، اما نه به خوبی گذشته.

رویکرد چالمرز برای حل این مسئله از یادگیری تقویتی استفاده می‌کند. این نوع یادگیری ماشین با بازخوردهای تکراری، توانایی تصمیم‌گیری را بهبود می‌دهد و به سیستم اجازه می‌دهد همزمان با تغییر شرایط، تنظیم شود. در اینجا، هوش مصنوعی با بررسی دو متغیر، یعنی وضعیت شارژ باتری و وضعیت سلامت آن، جریان شارژ را به صورت لحظه‌ای تغییر می‌دهد. یک بسته باتری جدیدتر می‌تواند الگوی شارژ تهاجمی‌تری را تحمل کند، در حالی که برای باتری قدیمی‌تر منحنی ملایم‌تری در نظر گرفته می‌شود تا فشار کمتری وارد شود.

این ایده ساده است، اما پیامدهای بزرگی دارد. به جای آنکه همه باتری‌های خودرو برقی در یک روال یکسان قرار بگیرند، سیستم مانند یک مکانیک باتجربه، بر اساس سن، وضعیت و شرایط فعلی هر بسته باتری واکنش نشان می‌دهد.

راه‌حل نرم‌افزاری، نه بازطراحی سخت‌افزاری

یک نکته مهم در این میان جلب توجه می‌کند. این ایده به سخت‌افزارهای جدید و عجیب باتری یا بازطراحی‌های پرهزینه وابسته نیست. پژوهشگران می‌گویند این فناوری می‌تواند از طریق به‌روزرسانی نرم‌افزاری در سیستم‌های مدیریت باتری موجود اجرا شود. همین موضوع آن را برای خودروسازان و فعالان اکوسیستم شارژ بسیار عملی‌تر می‌کند، به‌خصوص کسانی که به دنبال راهکارهای واقعی برای افزایش طول عمر خودرو برقی هستند.

البته یک محدودیت هم وجود دارد. این سیستم همچنان باید برای شیمی‌های مختلف باتری کالیبره شود، بنابراین از همان ابتدا یک راه‌حل یکسان برای همه نیست. با این حال، ایده جذاب است، چون با سخت‌افزاری کار می‌کند که همین حالا هم در بخش بزرگی از بازار خودروهای برقی استفاده می‌شود.

تخریب باتری همچنان یکی از پایدارترین نگرانی‌ها در مالکیت خودرو برقی است، به‌ویژه برای رانندگانی که به شارژ سریع عمومی وابسته‌اند. اضطراب برد شاید تیترها را به خود اختصاص دهد، اما وقتی تازگی مالکیت از بین می‌رود، سلامت بلندمدت باتری اغلب مهم‌تر است. اگر روش شارژ مبتنی بر هوش مصنوعی چالمرز به خودروهای تولیدی برسد، این بهبود 23 درصدی گزارش‌شده می‌تواند برای بسیاری از رانندگان به معنای یک یا دو سال عمر مفید بیشتر برای باتری باشد.

این موضوع فقط برای مالکان خوب نیست. همچنین می‌تواند ارزش فروش مجدد را تقویت کند، هزینه کل مالکیت را کاهش دهد و خودروهای برقی را برای کسانی که هنوز در تصمیم‌گیری تردید دارند جذاب‌تر کند. برای مشکلی که مدت‌ها در پس‌زمینه گفت‌وگوی خودروهای برقی وجود داشته، این به نظر همان راه‌حلی است که صنعت مدت‌ها منتظرش بوده است.