CPS:Small: Imposing Recovery Period for Battery Health Monitoring, Prognosis, and Optimization
CPS:Small:为电池健康监测、预测和优化施加恢复期
基本信息
- 批准号:1739577
- 负责人:
- 金额:$ 45万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-09-01 至 2022-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The prevalence of battery-powered systems such as electric vehicles, smartphones, and IoT devices has made batteries crucial to everyone's daily life and business. Battery health, however, degrades over time, not only decreasing system reliability such as unexpected system shutoffs, but also causing overheating/gassing which, in turn, increases safety risks such as thermal runaway or even battery fire/explosion. To address these problems, we must monitor, prognose, and optimize battery health throughout the physical system life. However, existing battery management systems (BMSes) are usually treated as complementary system components attached/embedded to/in batteries, and are unable to make optimal health management decisions adaptively based on system dynamics or user requirements. Our approach tightly integrates the cyber (battery management software) and the physical (sensing of battery state) to enable significant improvements in battery life and performance. The research, outreach, and education activities of this project will have broader impacts on the CPS research and industry communities, bridging the gap between them, providing environment-friendly solutions, increasing the awareness of CPS, and developing skilled human resources. It will also make significant economical and environmental impacts by enabling longer battery life and improved performance. This project will develop R-AWARE, a recovery period-assisted battery health management that schedules system operation while considering both system/user requirements and battery health. R-AWARE will improve battery health via relaxation-aware battery scheduling of battery charging/discharging, and recovery-based thermal control. It will advance the science of CPS by uncovering a thorough understanding of battery recovery and exploiting it via a recovery-aware scheduler during system operation. Specifically, R-AWARE is grounded on a thorough understanding of the physical recovery effects on battery health -- a new dimension for system optimization existing BMSes fail to exploit. R-AWARE then takes a cyber-physical approach for battery health management by adapting its decisions based on various physical properties of batteries/systems/environment. Finally, R-AWARE improves battery health by exploiting the opportunities offered by user behavior/requirements without degrading user experience. A performance goal of the project is to enable a 40% slowdown in battery health degradation.
电动汽车、智能手机和物联网设备等电池供电系统的普及使得电池对每个人的日常生活和业务至关重要。然而,电池健康状况会随着时间的推移而恶化,不仅会降低系统可靠性(例如系统意外关闭),还会导致过热/冒气,进而增加安全风险,例如热失控甚至电池起火/爆炸。为了解决这些问题,我们必须在整个物理系统生命周期中监控、预测和优化电池健康状况。然而,现有的电池管理系统(BMS)通常被视为附加/嵌入电池/电池中的补充系统组件,并且无法根据系统动态或用户需求自适应地做出最佳的健康管理决策。我们的方法将网络(电池管理软件)和物理(电池状态感应)紧密集成,以显着提高电池寿命和性能。该项目的研究、推广和教育活动将对 CPS 研究和行业社区产生更广泛的影响,缩小它们之间的差距,提供环境友好型解决方案,提高 CPS 意识并培养熟练的人力资源。它还将通过延长电池寿命和提高性能来产生重大的经济和环境影响。该项目将开发 R-AWARE,这是一种恢复期辅助电池健康管理,可在考虑系统/用户要求和电池健康的同时安排系统运行。 R-AWARE 将通过电池充电/放电的松弛感知电池调度以及基于恢复的热控制来改善电池健康状况。它将通过揭示对电池恢复的透彻理解并在系统运行期间通过恢复感知调度程序来利用它来推进 CPS 的科学。具体来说,R-AWARE 建立在对物理恢复对电池健康影响的透彻理解之上,这是现有 BMS 无法利用的系统优化的新维度。然后,R-AWARE 采用网络物理方法进行电池健康管理,根据电池/系统/环境的各种物理特性调整决策。最后,R-AWARE 通过利用用户行为/要求提供的机会来改善电池健康状况,而不会降低用户体验。该项目的性能目标是使电池健康状况下降速度减缓 40%。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Using Mobile Device Batteries as Thermometers
使用移动设备电池作为温度计
- DOI:10.1145/3471440.3471442
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:He, Liang;Lee, Youngmoon;Shin, Kang
- 通讯作者:Shin, Kang
Environment-aware estimation of battery state-of-charge for mobile devices
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- 发表时间:2019-04
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- 影响因子:0
- 作者:Liang He;Youngmoon Lee;Eugene Kim;K. Shin
- 通讯作者:Liang He;Youngmoon Lee;Eugene Kim;K. Shin
Causes and fixes of unexpected phone shutoffs
手机意外关机的原因及解决方法
- DOI:10.1145/3386901.3389024
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Lee, Youngmoon;He, Liang;Shin, Kang G.
- 通讯作者:Shin, Kang G.
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利用实时调度为电力系统提供电力保证
- DOI:10.1109/tpds.2020.2977041
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:5.3
- 作者:Kim, Eugene;Lee, Youngmoon;He, Liang;Shin, Kang G.;Lee, Jinkyu
- 通讯作者:Lee, Jinkyu
Mobile Device Batteries as Thermometers
移动设备电池作为温度计
- DOI:10.1145/3381015
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:He, Liang;Lee, Youngmoon;Shin, Kang G.
- 通讯作者:Shin, Kang G.
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