Prediction of battery cooling processes in electric vehicles by Physics-Informed Neural Networks

通过物理信息神经网络预测电动汽车电池冷却过程

基本信息

  • 批准号:
    2733957
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This project exploits the latest developments in the field of machine learning and computational modelling and uses the so-called 'Physics-Informed Neural Network' (PNN) to model the time-dependent cooling processes in real battery packs. This leads to substantial reduction in the computational cost and therefore allows for utilisation of the method as a predictive design tool in industry.Battery thermal management (BTM) is an ongoing major challenge hindering the wide application of electric vehicles (EV). It is well established that batteries can operate optimally only in a small temperature range, while there are a number of time-dependent factors that can heavily influence battery temperature. For example, the drive cycles and thus battery discharge scenarios are highly unsteady, turning BTM to a dynamic problem. Nonetheless, a vast majority of the existing models of battery cooling are limited to steady cases. More importantly, they are predominantly focused on a single or a small number of battery cells. Yet, in practice, an EV often uses thousands of cells. These shortcomings have contributed to the formation of a major gap between capabilities of the existing models and the practical needs of industry.Performance prediction of BTM systems requires careful consideration of electrochemistry, fluid dynamics and heat transfer. Addition of unsteadiness and complex configuration of a battery packs renders the task quite complicated. This makes the conventional modelling approaches expensive and therefore impractical. To resolve this issue, this project exploits the latest developments in the field of machine learning and computational modelling and uses the so-called 'Physics-Informed Neural Network' (PNN) to model the time-dependent cooling processes in real battery packs. This leads to substantial reduction in the computational cost and therefore allows for utilisation of the method as a predictive design tool in industry.The project includes generation of limited training and testing data by using CFD integrated with the existing electrochemical models. In parallel, PNN models are developed through combining deep learning techniques with the governing physical equations of the system. This builds upon a recently developed PNN-based flow simulator in our group and advances that to include electrochemistry. The PNN will be validated and refined using the data generated by conventional modelling.
该项目利用了机器学习和计算建模领域的最新发展,并使用所谓的物理信息神经网络(PNN)对实际电池组中随时间变化的冷却过程进行建模。这使得计算成本大大降低,从而允许该方法作为预测设计工具在工业中使用。电池热管理(BTM)是阻碍电动汽车(EV)广泛应用的持续主要挑战。众所周知,电池只能在很小的温度范围内以最佳方式运行,而有许多与时间相关的因素可以严重影响电池温度。例如,驱动周期和电池放电情况非常不稳定,将BTM变成了一个动态问题。尽管如此,现有的绝大多数电池冷却模型仅限于稳定情况下。更重要的是,他们主要专注于单个或少数电池单元。然而,在实践中,一辆电动汽车经常使用数千个电池。这些缺陷导致了现有模型的性能与工业实际需求之间的巨大差距。BTM系统的性能预测需要仔细考虑电化学、流体动力学和传热学。再加上电池组的不稳定性和复杂的结构,使得这项任务变得相当复杂。这使得传统的建模方法成本高昂,因此不切实际。为了解决这一问题,该项目利用了机器学习和计算建模领域的最新发展,并使用所谓的物理信息神经网络(PNN)对实际电池组中随时间变化的冷却过程进行建模。这使得计算成本大大降低,从而允许将该方法作为预测设计工具在工业中使用。该项目包括通过使用CFD与现有电化学模型相结合来生成有限的训练和测试数据。同时,通过将深度学习技术与系统的控制物理方程相结合,建立了PNN模型。这建立在我们小组最近开发的基于PNN的流动模拟器的基础上,并将其包括电化学。将使用通过常规建模产生的数据来验证和改进PNN。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
生命分子工学・海洋生命工学研究室
生物分子工程/海洋生物技术实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:

的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship

相似海外基金

Digital Solutions For Accelerated Battery Testing
加速电池测试的数字解决方案
  • 批准号:
    10107050
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    EU-Funded
BatCAT - Battery Cell Assembly Twin
BatCAT - 电池组装双胞胎
  • 批准号:
    10110057
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    EU-Funded
Automatic battery swapping cabinet development for scalability of e-mobility in Uganda
自动电池交换柜开发,以提高乌干达电动汽车的可扩展性
  • 批准号:
    10080435
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Project GANESHA - Getting power Access to rural-Nepal through thermally cooled battery Energy storage for transport and Home Applications
GANESHA 项目 - 通过热冷却电池为尼泊尔农村地区提供电力 用于运输和家庭应用的储能
  • 批准号:
    10085992
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Textile waste as carbon source for redox flow battery electrodes
纺织废料作为氧化还原液流电池电极的碳源
  • 批准号:
    2901277
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Collaborative Research: Understanding the discharge mechanism at solid/aprotic interfaces of Na-O2 battery cathodes to enhance cell cyclability
合作研究:了解Na-O2电池阴极固体/非质子界面的放电机制,以增强电池的循环性能
  • 批准号:
    2342025
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Elucidating the Correlative Interfacial Solvation, Nucleation, and Growth Processes in Battery Electrolytes
职业:阐明电池电解质中相关的界面溶剂化、成核和生长过程
  • 批准号:
    2339175
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
SBIR Phase I: Low Cost Metal Chelate Flow Battery for Long Duration Energy Storage
SBIR 第一阶段:用于长期储能的低成本金属螯合液流电池
  • 批准号:
    2321989
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
LIB Sparks - Gases, sparks and flames - a numerical study of lithium-ion battery failure in closed spaces and its mitigation
LIB Sparks - 气体、火花和火焰 - 封闭空间内锂离子电池故障及其缓解的数值研究
  • 批准号:
    EP/Y027639/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Fellowship
Deep Learning with Limited Data for Battery Materials Design
电池材料设计中数据有限的深度学习
  • 批准号:
    EP/Y000552/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了