研究人員開發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以通過預(yù)測不同的駕駛模式如何影響電池性能、提高安全性和可靠性來幫助減少電動(dòng)汽車的充電時(shí)間并延長電池壽命。

來自劍橋大學(xué)的研究人員表示，他們的算法可以幫助駕駛員、制造商和企業(yè)通過建議路線和駕駛模式來最大限度地減少電池退化和充電時(shí)間，從而充分利用為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的電池。

該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種非侵入式方法來探測電池并全面了解電池健康狀況。然后將這些結(jié)果輸入機(jī)器學(xué)習(xí)算法，該算法可以預(yù)測不同的駕駛模式將如何影響電池的未來健康狀況。

例如，如果商業(yè)化開發(fā)，該算法可用于推薦在不降低電池性能的情況下讓司機(jī)在最短的時(shí)間內(nèi)從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的路線，或者推薦在不降低電池性能的情況下以最快的方式為電池充電。結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

電池的健康狀況，無論是在智能手機(jī)還是汽車中，都遠(yuǎn)比屏幕上的單個(gè)數(shù)字復(fù)雜得多。來自劍橋卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的第一作者PenelopeJones說：“電池健康，就像人類健康一樣，是一個(gè)多維的東西，它可以以許多不同的方式退化。”“大多數(shù)監(jiān)測電池健康狀況的方法都假設(shè)電池始終以相同的方式使用。但這不是我們在現(xiàn)實(shí)生活中使用電池的方式。如果我在手機(jī)上播放電視節(jié)目，它會(huì)耗盡電池電量比我用它來發(fā)信息要快得多。電動(dòng)汽車也是如此——你的駕駛方式會(huì)影響電池的退化方式。”

“我們大多數(shù)人都會(huì)在電池退化到無法使用之前更換手機(jī)，但對于汽車來說，電池需要使用五年、十年或更長時(shí)間，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的AlphaLee博士說。“隨著時(shí)間的推移，電池容量可能會(huì)發(fā)生巨大變化，因此我們想提出一種更好的方法來檢查電池的健康狀況。”

研究人員開發(fā)了一種非侵入性探針，可將高維電脈沖發(fā)送到電池中并測量響應(yīng)，從而提供一系列電池健康狀況的“生物標(biāo)志物”。這種方法對電池很溫和，不會(huì)導(dǎo)致電池進(jìn)一步退化。

來自電池的電信號(hào)被轉(zhuǎn)換成對電池狀態(tài)的描述，然后輸入到機(jī)器學(xué)習(xí)算法中。該算法能夠預(yù)測電池在下一個(gè)充放電循環(huán)中的響應(yīng)方式，具體取決于電池充電的速度以及汽車下次上路時(shí)的行駛速度。對88塊商用電池的測試表明，該算法不需要任何有關(guān)電池先前使用情況的信息即可做出準(zhǔn)確的預(yù)測。

該實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是鈷酸鋰(LCO)電池，該電池廣泛用于可充電電池，但該方法適用于當(dāng)今電動(dòng)汽車中使用的不同類型的電池化學(xué)成分。

“這種方法可以在供應(yīng)鏈的許多環(huán)節(jié)釋放價(jià)值，無論你是制造商、最終用戶還是回收商，因?yàn)樗刮覀兡軌虿蹲降诫姵氐慕】禒顩r，而不僅僅是一個(gè)數(shù)字，而且因?yàn)樗哂蓄A(yù)測性”李說。“它可以減少開發(fā)新型電池所需的時(shí)間，因?yàn)槲覀儗⒛軌蝾A(yù)測它們在不同的操作條件下將如何退化。”

研究人員表示，除了制造商和司機(jī)之外，他們的方法可能對運(yùn)營大型電動(dòng)汽車車隊(duì)的企業(yè)有用，例如物流公司。“我們開發(fā)的框架可以幫助公司優(yōu)化他們使用車輛的方式，以提高車隊(duì)的整體電池壽命，”李說。“像這樣的框架有很大的潛力。”

“這是一個(gè)令人興奮的框架，因?yàn)樗梢越鉀Q當(dāng)今電池領(lǐng)域的許多挑戰(zhàn)，”瓊斯說。“現(xiàn)在是參與電池研究領(lǐng)域的好時(shí)機(jī)，這對于通過擺脫化石燃料來幫助應(yīng)對氣候變化非常重要。”

研究人員現(xiàn)在正與電池制造商合作，加速開發(fā)更安全、更持久的下一代電池。他們還在探索如何使用他們的框架來開發(fā)最佳的快速充電協(xié)議，以減少電動(dòng)汽車充電時(shí)間而不會(huì)導(dǎo)致性能下降。