Eatron Technologies 的專家解釋道，增強(qiáng)的人工智能有助于提升電池的耐用性、能量密度和充電速度。


Eatron Technologies 基于云的網(wǎng)聯(lián)電池架構(gòu)。（圖片來源：Eatron Technologies)

20 多年來，電動(dòng)汽車電池開發(fā)取得了顯著進(jìn)步，各類創(chuàng)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，電池性能不斷提升，充電更快速、更安全，電池也更加長(zhǎng)壽耐用。在這些技術(shù)中，使用人工智能技術(shù)（AI）優(yōu)化電池管理系統(tǒng)（BMS）是最近的熱門話題之一。Eatron Technologies 是一家總部位于英國(guó)的公司，專門從事電動(dòng)和自動(dòng)駕駛汽車的智能軟件開發(fā)。公司總經(jīng)理 Umut Genc 博士表示，這是人工智能的一個(gè)創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域。

“我們認(rèn)為這是一種借助選擇性人工智能技術(shù)的基于物理建模的方法。” Genc 博士說，“對(duì)此，了解人工智能的局限性至關(guān)重要。首先，AI 系統(tǒng)有很高的內(nèi)存和處理能力需求，這無(wú)疑會(huì)增加成本和能耗。其次，AI 技術(shù)的應(yīng)用仍處于早期階段，因此通常被認(rèn)為并非萬(wàn)無(wú)一失。目前，任何完全依賴 AI 技術(shù)的關(guān)鍵功能系統(tǒng)都很難獨(dú)立通過汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證。”

Genc 回答說，這兩個(gè)問題的答案是一致的，那就是首先要正確設(shè)定對(duì)人工智能技術(shù)的期待。Eatron 公司的技術(shù)總監(jiān) Can Kurtulus 強(qiáng)調(diào)稱，OEM 必須認(rèn)識(shí)到，電池化學(xué)技術(shù)不會(huì)在未來短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)長(zhǎng)足進(jìn)步。這種情況下，只能通過優(yōu)化電池管理來提升電池的耐久性、有效能量密度和充電速度。

Kurtulus 進(jìn)一步認(rèn)為，優(yōu)化電池管理的關(guān)鍵是應(yīng)用基于設(shè)備實(shí)體的軟件，即采用基于嵌入式系統(tǒng)模型的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)使用嵌入式軟件模型取代簡(jiǎn)單的查找表。

“在車輛設(shè)計(jì)的其他領(lǐng)域，數(shù)字模擬有助于避免發(fā)生過度工程的情況，形成一種‘良性循環(huán)’，從而降低成本和重量。”Kurtulus 說，“在電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用人工智能技術(shù)的情況很類似，不同之處是我們必須把模型嵌入每一個(gè)電池組的控制系統(tǒng)中，并將其應(yīng)用至車輛的完整使用壽命中，而非僅應(yīng)用在設(shè)計(jì)階段。因此，可以說這不僅僅是常規(guī)的 AI 技術(shù)。”


Eatron Technologies 電池管理系統(tǒng)的 AI 電芯診斷。（圖片來源：Eatron Technologies）

AI技術(shù)首次用于電動(dòng)汽車診斷

在一家未公布名稱的德國(guó)一級(jí)供應(yīng)商以及英國(guó)和土耳其的工程團(tuán)隊(duì)的支持下，Eatron 開展了與汽車底盤管理系統(tǒng)和 SAE L2 級(jí)自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)相關(guān)的初始生產(chǎn)項(xiàng)目。不過，如今電池管理系統(tǒng)已經(jīng)成為了Eatron 的重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目之一。Eatron 聲稱，公司應(yīng)用選擇性 AI 技術(shù)的直接好處是無(wú)需再對(duì)電池進(jìn)行過度管理，但同樣可以保護(hù)電池耐用性，從而降低保修成本。

“目前，對(duì)電池壽命影響最大的因素是荷電狀態(tài)變化窗口，也就是電池過沖和過放的極限，其次就是充電速率。” Kurtulus 表示，“正是如此，如今的大多數(shù)量產(chǎn)電池管理系統(tǒng)均經(jīng)過專門校準(zhǔn)，會(huì)堅(jiān)決避免電池出現(xiàn)過沖或過放的情況，即使車輛幾公里外就有充電站也無(wú)法多行駛一公里，并始終嚴(yán)格限制快充功能的使用，從而最大限度地避免發(fā)生保修索賠的情況。”

Eatron 的另一項(xiàng)創(chuàng)新是使用其基于物理的建模技術(shù)，預(yù)測(cè)電池的剩余使用壽命（RUL）。這家公司有望成為首家可為量產(chǎn)鋰離子電池提供剩余使用壽命預(yù)測(cè)功能的供應(yīng)商。公司還計(jì)劃率先為汽車 OEM 的車輛診斷系統(tǒng)增加剩余使用壽命的指標(biāo)。

Genc 指出，將車輛的電池管理系統(tǒng)接入云可以讓公司的選擇性 AI 技術(shù)充分發(fā)揮其主要優(yōu)勢(shì)。“電池剩余使用壽命預(yù)測(cè)功能允許車輛 OEM 及時(shí)發(fā)布 OTA 校準(zhǔn)更新，以最大限度地保護(hù)客戶利益，例如放開快速充電和提升續(xù)航里程等，但同時(shí)有效控制保修索賠成本，保證電池的耐用性。”

隨著分析數(shù)據(jù)的不斷累計(jì)，人工智能技術(shù)也會(huì)進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí)，從而提供更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，進(jìn)而作出更加全面的決策。車輛 OEM 也有機(jī)會(huì)借此推出新功能，為車主帶來額外收益。

舉個(gè)例子，如今車主在購(gòu)買二手車時(shí)很難確定車輛的電池剩余使用壽命。Genc 說，“在處理轉(zhuǎn)讓車輛時(shí)，能否查看并驗(yàn)證電池剩余使用壽命非常重要，特別是對(duì)于車隊(duì)來說。我們可以在車輛儀表盤上增加顯示電池的剩余使用壽命。” Eatron 的業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān) Amedeo Bianchimano 補(bǔ)充說，“人工智能和云連接的結(jié)合可以讓電池管理軟件發(fā)揮更重要的作用，不僅可以最大限度地優(yōu)化電動(dòng)汽車的性能，還有助于提供主動(dòng)保修管理等更多附加軟件服務(wù)。”


Eatron Technologies 公司高管（左起）Can Kurtulus、Umut Genc博士和 Amedeo Bianchimano 介紹了選擇性 AI 技術(shù)的潛力。（圖片來源：Eatron Technologies）

豐富車輛故障預(yù)測(cè)內(nèi)容

Eatron 公司與英國(guó)華威大學(xué)下屬華威大學(xué)制造工程學(xué)院（WMG）開展了一個(gè)聯(lián)合研究項(xiàng)目，探索電池管理系統(tǒng)可以在車輛故障預(yù)測(cè)方面發(fā)揮的更大作用?，F(xiàn)階段，電池管理系統(tǒng)只能在電芯已經(jīng)出現(xiàn)故障或即將發(fā)生故障時(shí)（提前幾秒）發(fā)揮作用，即關(guān)閉電池組或讓汽車進(jìn)入“緩行回家”模式。

與華威大學(xué)制造工程學(xué)院的聯(lián)合研究主要是為了改進(jìn)一項(xiàng)汽車故障預(yù)測(cè)方面的創(chuàng)新，幫助 Eatron 的系統(tǒng)在故障發(fā)生前有效發(fā)現(xiàn)電池相關(guān)問題，但不是像目前這樣僅提前幾秒鐘發(fā)現(xiàn)，而是提前幾個(gè)月前就能發(fā)現(xiàn)問題。

“通過將這項(xiàng)技術(shù)集成至電池組中，可以幫助電池組發(fā)揮更大的化學(xué)潛能。”Kurtulus 強(qiáng)調(diào)說，“充分發(fā)揮電池的化學(xué)潛力一直是電池領(lǐng)域的努力方向之一，但之前只能靠增加很多非常復(fù)雜的硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)。我們的思路是將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和成熟的信號(hào)處理理論結(jié)合應(yīng)用，避免信號(hào)雜音對(duì)汽車故障診斷的影響，而且無(wú)需增加任何額外組件。”

按照 Eatron 的說法，車主還可以借助電池管理系統(tǒng)校準(zhǔn)技術(shù)，享受到更長(zhǎng)的續(xù)航里程和更快的充電速度，“并同時(shí)降低車輛臨時(shí)故障拋錨的風(fēng)險(xiǎn)。”Genc 表示，“我們的方法是使用經(jīng)過驗(yàn)證的基于模型的控制技術(shù)，創(chuàng)建一個(gè)穩(wěn)健的系統(tǒng)，然后根據(jù)具體需求有針對(duì)性的應(yīng)用人工智能技術(shù)。人工智能技術(shù)在電池健康管理中的應(yīng)用只是一個(gè)起點(diǎn)，真正令人興奮的是之后即將發(fā)生的事情！”