美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的兩位教授Matthias Preindl和Alan West正在開(kāi)發(fā)一種機(jī)器學(xué)習(xí)模型，可以更準(zhǔn)確地估算鋰電池的充電水平。目前普遍的電池充電狀態(tài)的估計(jì)誤差率為5%，而該團(tuán)隊(duì)的模型目標(biāo)是誤差率為1%。他們的研究還獲得了哥倫比亞數(shù)據(jù)科學(xué)研究所(Data Science Institute)的種子基金資助。

關(guān)于該電池機(jī)器學(xué)習(xí)模型，電氣工程教授Mathias Preindl 作了一個(gè)形象的比喻。“我們正在做的事情就是國(guó)際象棋機(jī)器人所做的事情，”Mathias Preindl說(shuō)。“國(guó)際象棋機(jī)器人通過(guò)算法來(lái)研究所有游戲中的所有動(dòng)作，并且可以通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)然后選擇最佳動(dòng)作。這就是我們?cè)噲D用我們的模型實(shí)現(xiàn)的。”

雖然Preindl是電池外部機(jī)構(gòu)的專(zhuān)家，但化學(xué)工程師Allen West了解電池的內(nèi)部化學(xué)成分。他們希望利用他們的綜合工程知識(shí)以及先進(jìn)的數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種可以預(yù)測(cè)如何讓鋰電池獲得最佳性能一種模型。

正如我們知道的，電池管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，可以捕獲電池的健康狀況并預(yù)測(cè)其剩余使用壽命，通過(guò)這兩個(gè)途徑可以讓車(chē)主了解停止汽車(chē)為電池充電以及何時(shí)安排更換電池的具體時(shí)間。此外，高估計(jì)精度模型可以讓電池管理系統(tǒng)識(shí)別更準(zhǔn)確以及保護(hù)弱電池，從而延長(zhǎng)電池組的壽命。

為了設(shè)計(jì)其機(jī)器學(xué)習(xí)模型，該團(tuán)隊(duì)將干擾信號(hào)(由電力電子轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的一系列電流信號(hào))應(yīng)用于鋰離子電池單元。序列信號(hào)可以使電池單元發(fā)出可以測(cè)試到的電響應(yīng)。該團(tuán)隊(duì)將在其實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試電池，并使用電力電子轉(zhuǎn)換器從電動(dòng)車(chē)輛中安裝的電池獲取數(shù)據(jù)。根據(jù)每分鐘生成的數(shù)據(jù)測(cè)量電池功能，如溫度、電壓和電流波動(dòng)，從而產(chǎn)生數(shù)十萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。此外，該團(tuán)隊(duì)還在設(shè)計(jì)一種算法來(lái)評(píng)估產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)優(yōu)化模型。

圖為機(jī)器學(xué)習(xí)模型

“就目前而言，我們還沒(méi)有量化的方法來(lái)解析鋰電池的性能，”Preindl說(shuō)道，“但一旦我們有了量化的方法，我們就會(huì)知道什么時(shí)候需要給電池充電，它們能持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，何時(shí)需要更換電池以及如何延長(zhǎng)電池壽命，”他補(bǔ)充道。“由于電動(dòng)汽車(chē)和鋰電池是未來(lái)發(fā)展方向，我們的項(xiàng)目有望改善我們運(yùn)輸系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，同時(shí)改善我們的環(huán)境。”