L'IA prolonge la durée de vie des batteries des véhicules électriques de 23 % sans ralentir la charge rapide
Les chercheurs ont formé un modèle d'apprentissage par renforcement sur l'électrochimie des batteries afin d'adapter le courant de charge à l'état de santé de chaque batterie
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La charge rapide réduit la durée de vie des batteries des véhicules, mais elle est nécessaire pour les longs trajets effectués avec des véhicules électriques. Des chercheurs de l'université technologique de Chalmers, en Suède, ont mis au point une nouvelle méthode d'intelligence artificielle qui adapte la charge rapide à l'état de la batterie. Leur étude montre qu'il est possible d'augmenter la durée de vie de la batterie de près de 23 % sans allonger le temps de charge. Il suffit de mettre à jour le logiciel du véhicule.
Lorsque des particuliers ou des entreprises envisagent d'acquérir des véhicules électriques, la possibilité d'une recharge rapide est un facteur important.
"Pour les taxis ou les véhicules lourds de l'industrie, par exemple, l'accès à la recharge rapide est très important, mais c'est aussi le cas pour les voitures particulières. Bien que les automobilistes rechargent généralement leur voiture électrique à la maison, la disponibilité d'une recharge rapide en dehors de la maison est un facteur crucial, car elle facilite les trajets quotidiens et la conduite sur de plus longues distances", explique Changfu Zou, professeur au département de génie électrique de Chalmers.
Les batteries des véhicules électriques ont actuellement une durée de vie d'environ 8 à 15 ans, en fonction de l'utilisation et de la recharge. Plusieurs études du marché européen des véhicules électriques* montrent que les consommateurs qui envisagent d'acheter un véhicule électrique sont préoccupés par la durée de vie limitée des batteries.
L'exigence d'une recharge rapide et efficace est également en conflit avec la santé des batteries, car cette recharge est stressante pour les batteries et raccourcit leur durée de vie.
Changfu Zou a relevé ce défi avec Meng Yuan, professeur adjoint à l'université Victoria de Wellington, en Nouvelle-Zélande, et ancien chercheur à Chalmers. Dans l'étude récemment publiée, ils montrent qu'il est possible d'augmenter la durée de vie des batteries sans augmenter de manière significative la vitesse de charge - avec l'aide de l'intelligence artificielle.
Adapter la charge à la santé de la batterie
Dans l'étude, les chercheurs présentent une stratégie de charge basée sur l'intelligence artificielle qui adapte le courant pendant chaque charge rapide à la chimie et à l'état de santé de la batterie. La charge adaptée prolonge la durée de vie de la batterie d'environ 23 % par rapport à la méthode standard actuelle. Dans le même temps, le temps de charge n'est pas affecté, à quelques secondes près.
"Nous montrons qu'il est possible de charger plus ou moins aussi vite qu'aujourd'hui, mais en réduisant considérablement la dégradation à long terme de la batterie", explique Meng Yuan.
Lorsqu'une batterie est chargée rapidement, un courant important est injecté dans les différentes cellules, ce qui augmente le risque de réactions chimiques secondaires, entre autres. L'une des plus problématiques est connue sous le nom de placage de lithium, dans lequel le lithium métallique précipite sur l'électrode au lieu d'être stocké correctement dans la structure de la batterie. Ce phénomène peut réduire la capacité et affecter la sécurité, car les irrégularités dans la structure du lithium peuvent, dans le pire des cas, provoquer un court-circuit.
"Le risque de placage du lithium augmente avec l'âge de la batterie. Cependant, les méthodes de charge standard actuelles utilisent le même courant et la même tension, que la batterie soit neuve ou qu'elle ait été utilisée pendant des années", explique Meng Yuan.
Un temps de charge réduit et une usure moindre
La nouvelle stratégie de charge basée sur l'IA repose sur l'apprentissage par renforcement, dans lequel les bonnes actions sont récompensées et donc renforcées. L'environnement de formation comprenait un modèle de l'une des batteries de véhicule électrique les plus courantes sur le marché et une simulation des paramètres qui ont un impact sur le temps de charge et la santé de la batterie.
Le modèle d'IA a été entraîné à adapter la charge en fonction du degré de charge ou de décharge de la batterie au moment de la charge. Il devait également tenir compte de l'état de santé général de la batterie, qui est déterminant pour la capacité et l'électrochimie. Le résultat est une stratégie de charge qui permet à la fois de réduire le temps de charge et de minimiser les réactions nocives.
"Notre étude montre qu'une adaptation intelligente du courant pendant la charge, en tenant compte de l'état électrochimique changeant de la batterie, peut maximiser à la fois les performances et la durée de vie de la batterie", déclare Changfu Zou.
Une mise en œuvre facile, mais une adaptation nécessaire
Selon les chercheurs, la nouvelle stratégie de charge est à la fois facile et rentable à mettre en œuvre : en principe, elle pourrait être appliquée par le biais de mises à jour logicielles dans les systèmes de gestion de la batterie du véhicule. Toutefois, une certaine adaptation est nécessaire pour que la méthode puisse être utilisée de manière générale.
"Il n'y a pas tant de types de batteries différents aujourd'hui, mais la méthode doit être calibrée pour pouvoir être utilisée par tous. Grâce à l'apprentissage par transfert, nous pouvons tirer parti de ce que notre modèle d'IA a déjà appris et l'adapter ainsi plus rapidement aux nouvelles batteries", explique Changfu Zou.
La prochaine étape consistera à tester la méthode directement sur des batteries physiques. Les chercheurs espèrent que la stratégie de charge basée sur l'IA contribuera de manière significative à l'électrification du secteur des transports.
"Pour réduire les émissions et passer à une société sans énergie fossile, il est important que les gens soient prêts à passer aux véhicules électriques. La possibilité d'une recharge rapide, combinée à une durée de vie accrue des batteries, sont des éléments moteurs importants", explique Meng Yuan.
"Pour l'industrie automobile, une augmentation de près de 23 % de la durée de vie des batteries peut se traduire par une réduction des coûts de garantie, une meilleure valeur de revente et une utilisation plus efficace des matières premières essentielles", ajoute Changfu Zou.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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