علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Smart AI gives electric vehicle batteries 23% longer life—without increasing the charging time
(بواسطة: جامعة تشالمرز للتقنية (السويدية)، تعديل: سادي هارلي، مراجعة: روبرت إيغان)
(Chalmers University of Technology, edited by Sadie Harley, reviewed by Robert Egan)
ملخص: استراتيجية شحن تعتمد على الذكاء الاصطناعي، تُكيّف التيار مع حالة البطارية، تُطيل عمر بطارية السيارة الكهربائية بنسبة 23% تقريبًا دون زيادة وقت الشحن. وتُقلل هذه الطريقة من التفاعلات الضارة مثل ترسب الليثيوم، ويمكن تطبيقها عبر تحديثات البرمجيات، رغم ضرورة معايرة أنواع البطاريات المختلفة.
( المقالة المترجمة )
يُقلل الشحن السريع من عمر بطاريات السيارات (المركبات)، ولكنه ضروري في الرحلات الطويلة بالسيارات الكهربائية. وقد طوّر باحثون في جامعة تشالمرز للتقنية في السويد طريقةً جديدةً تعتمد على الذكاء الاصطناعي لتكييف الشحن السريع مع حالة البطارية. وتُظهر دراستهم إمكانية زيادة عمر البطارية بنسبة 23% تقريبًا دون إطالة مدة الشحن، وذلك من خلال تحديث برمجيات السيارة.
عندما يفكر الأفراد أو الشركات في اقتناء سيارات كهربائية، تُعدّ إمكانية الشحن السريع عاملاً هاماً.
ويقول البروفيسور تشانغفو زو، الأستاذ في قسم الهندسة الكهربائية بجامعة تشالمرز: “بالنسبة لسيارات الأجرة أو المركبات الثقيلة في القطاع الصناعي، على سبيل المثال، يُعدّ الوصول إلى الشحن السريع أمرًا بالغ الأهمية، وينطبق هذا أيضًا على سيارات الركاب. فعلى الرغم من أن سائقي السيارات الخاصة يشحنون سياراتهم الكهربائية عادةً في المنزل، إلا أن توفّر الشحن السريع خارج المنزل يُعدّ عاملًا حاسمًا، إذ يُسهّل التنقل والقيادة لمسافات طويلة”.
ويبلغ العمر الافتراضي لبطاريات السيارات الكهربائية حاليًا ما بين 8 إلى 15 عامًا تقريبًا، وذلك بحسب الاستخدام والشحن. وتُظهر العديد من الدراسات التي أُجريت على سوق السيارات الكهربائية الأوروبية أن المستهلكين الذين يُفكرون في شراء سيارة كهربائية يُساورهم القلق بشأن العمر الافتراضي المحدود للبطاريات.
كما أن الحاجة إلى الشحن السريع والفعّال تتعارض مع صحة البطارية، إذ يُشكّل الشحن ضغطًا عليها ويُقصّر عمرها.
وقد تصدّى البروفيسور تشانغفو زو لهذا التحدي بالتعاون مع البروفيسور مينغ يوان، الأستاذ المساعد في جامعة فيكتوريا في ويلينغتون، نيوزيلندا، والباحث السابق في جامعة تشالمرز. وتُبيّن الدراسة إمكانية زيادة عمر البطاريات دون زيادة سرعة الشحن بشكل ملحوظ، وذلك بمساعدة الذكاء الاصطناعي.
وقد نشرت النتائج في مجلة “المعاملات في مجال كهربة النقل” التي يصدرها “معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات” (IEEE Transactions on Transportation Electrification).
تكييف الشحن مع حالة البطارية
في هذه الدراسة، يقدم الباحثون استراتيجية شحن تعتمد على الذكاء الاصطناعي، حيث تُكيّف التيار الكهربائي خلال كل عملية شحن سريع مع التركيب الكيميائي للبطارية وحالتها الصحية. ويُطيل هذا الشحن المُكيّف عمر البطارية بنحو 23% مقارنةً بالطريقة التقليدية الحالية. وفي الوقت نفسه، لا يتأثر وقت الشحن، مع هامش خطأ لا يتجاوز بضع ثوانٍ.
ويقول البروفيسور مينغ يوان: “نُبيّن أنه من الممكن الشحن بنفس سرعة الشحن الحالية تقريبًا، ولكن مع تقليل التدهور طويل الأمد للبطارية بشكل ملحوظ”.
فعند شحن البطارية بسرعة، يُضخ تيار كهربائي كبير إلى خلاياها المختلفة، مما يزيد من خطر حدوث تفاعلات كيميائية جانبية، من بين أمور أخرى. ومن أكثر هذه التفاعلات إشكالية ما يُعرف بترسيب الليثيوم، حيث يترسب الليثيوم المعدني على القطب الكهربائي بدلًا من تخزينه بشكل صحيح في بنية البطارية.
وقد يُقلل هذا من سعة البطارية، وقد يؤثر أيضًا على السلامة، حيث أن عدم انتظام بنية الليثيوم قد يُسبب، في أسوأ الأحوال، ماسًا كهربائيًا.
ويقول البروفيسور مينغ يوان: “يزداد خطر ترسب الليثيوم مع تقدم عمر البطارية. ومع ذلك، فإن طرق الشحن القياسية اليوم تستخدم نفس التيار والجهد بغض النظر عما إذا كانت البطارية جديدة أو تم استخدامها لسنوات”.
وقت شحن قصير وتآكل أقل
تعتمد استراتيجية الشحن الجديدة، المدعومة بالذكاء الاصطناعي، على التعلم المعزز، حيث تُكافأ الإجراءات الصحيحة وتُعزز بالتالي. وقد تضمنت بيئة التدريب نموذجًا لإحدى أكثر بطاريات السيارات الكهربائية شيوعًا في السوق، ومحاكاة للمعايير المؤثرة على كلٍ من وقت الشحن وحالة البطارية.
وتم تدريب نموذج الذكاء الاصطناعي على تكييف عملية الشحن وفقًا لحالة شحن البطارية وقت الشحن. كما كان من الضروري مراعاة الحالة العامة للبطارية، نظرًا لأهميتها البالغة لسعتها وخصائصها الكهروكيميائية. وكانت النتيجة استراتيجية شحن تُبقي وقت الشحن قصيرًا وتقلل من التفاعلات الضارة.
ويقول البروفيسور تشانغفو زو: “تُظهر دراستنا أن التكييف الذكي للتيار أثناء الشحن، مع مراعاة تغير الحالة الكهروكيميائية للبطارية، يُمكن أن يُحسّن أداء البطارية وعمرها إلى أقصى حد”.
سهولة التطبيق – ولكن يتطلب تكييفًا
وفقًا للباحثين، تتميز استراتيجية الشحن الجديدة بسهولة تطبيقها وفعاليتها من حيث التكلفة: من حيث المبدأ، يُمكن تطبيقها من خلال تحديثات برمجية في أنظمة إدارة بطارية السيارة. ومع ذلك، يتطلب استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع بعض التعديلات.
ويقول البروفيسور تشانغفو زو: “لا يوجد اليوم أنواع كثيرة من البطاريات، لكن الطريقة تحتاج إلى معايرة لتكون قابلة للاستخدام من قبل الجميع. باستخدام التعلم الانتقالي، يمكننا الاستفادة مما تعلمه نموذج الذكاء الاصطناعي لدينا مسبقًا، وبالتالي تكييفه مع البطاريات الجديدة بسرعة أكبر”.
وتتمثل الخطوة التالية في اختبار الطريقة مباشرةً على بطاريات حقيقية. ويأمل الباحثون أن تُسهم استراتيجية الشحن القائمة على الذكاء الاصطناعي إسهامًا كبيرًا في كهربة قطاع النقل.
ويقول البروفيسور مينغ يوان: “لتقليل الانبعاثات والتحول إلى مجتمع خالٍ من الوقود الأحفوري، من المهم أن يكون الناس مستعدين للتحول إلى السيارات الكهربائية. تُعد إمكانية الشحن السريع، إلى جانب زيادة عمر البطارية، من أهم العوامل الدافعة”.
ويضيف البروفيسور تشانغفو زو: “بالنسبة لصناعة السيارات، فإن زيادة عمر البطارية بنسبة 23% تقريبًا تعني انخفاض تكاليف الضمان، وتحسين قيمة إعادة البيع، واستخدامًا أكثر كفاءة للمواد الخام الأساسية”.
وللمزيد من المعلومات، يُمكن قراءة الورقة البحثية التي أعدها البروفيسورمينغ يوان وآخرون، بعنوان “التعلم المعزز مدى الحياة للشحن السريع لبطاريات الليثيوم أيون مع مراعاة صحة البطارية”، والمنشورة في مجلة “المعاملات في مجال كهربة النقل” التي يصدرها “معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات” (2026). DOI: 10.1109/tte.2025.3625421
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://techxplore.com/news/2026-05-smart-ai-electric-vehicle-batteries.html
