美國哥倫比亞大學(xué)的兩位教授Matthias Preindl和Alan West正在開發(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 作了一個形象的比喻。“我們正在做的事情就是國際象棋機(jī)器人所做的事情，”Mathias Preindl說。“國際象棋機(jī)器人通過算法來研究所有游戲中的所有動作，并且可以通過計(jì)算數(shù)據(jù)然后選擇最佳動作。這就是我們試圖用我們的模型實(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)過調(diào)節(jié)，可以捕獲電池的健康狀況并預(yù)測其剩余使用壽命，通過這兩個途徑可以讓車主了解停止汽車為電池充電以及何時安排更換電池的具體時間。此外，高估計(jì)精度模型可以讓電池管理系統(tǒng)識別更準(zhǔn)確以及保護(hù)弱電池，從而延長電池組的壽命。

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(由電力電子轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的一系列電流信號)應(yīng)用于鋰離子電池單元。序列信號可以使電池單元發(fā)出可以測試到的電響應(yīng)。該團(tuán)隊(duì)將在其實(shí)驗(yàn)室中測試電池，并使用電力電子轉(zhuǎn)換器從電動車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)測量電池功能，如溫度、電壓和電流波動，從而產(chǎn)生數(shù)十萬個數(shù)據(jù)點(diǎn)。此外，該團(tuán)隊(duì)還在設(shè)計(jì)一種算法來評估產(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，我們還沒有量化的方法來解析鋰電池的性能，”Preindl說道，“但一旦我們有了量化的方法，我們就會知道什么時候需要給電池充電，它們能持續(xù)多長時間，何時需要更換電池以及如何延長電池壽命，”他補(bǔ)充道。“由于電動汽車和鋰電池是未來發(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，同時改善我們的環(huán)境。”