尽管锂离子电池长期以来一直是电动汽车发展的重点,但电池老化和安全性等问题仍未完全了解。
这主要是因为目前的电池管理系统从电池中获取的信息很少,而且实时性较差。它们也无法在车辆运行期间存储或处理大量数据。
但是不要失去希望,因为数字孪生技术实际上可能会改变游戏规则。
什么是数字孪生?
基本上,数字孪生是物理资产的虚拟模拟。
所以在我们的例子中,我们有一个EV电池和一个连接到它的物理副本的虚拟副本。
它是如何工作的?
简而言之,将真正的电池与其双胞胎连接起来的是数据和信息的传输。
数字孪生使用传感器接收两种类型的信息:
实时运行数据
过去的使用数据
有了这些信息,虚拟模拟可以获得电池变量的全方位表示:使用模式、环境条件、当前性能、温度、充电状态等。
因此,数字孪生可以非常准确地复制电池组内部的状况——换句话说,它可以模仿电池的行为。
不过,最值得注意的是,双胞胎可以使用机器学习算法分析历史和实时电池数据。这样,它可以对电池组的运行进行预测,并计算可以反馈给电池管理系统的控制参数。
真实电池与其数字孪生体之间的信息流。图片来源:COMSOL
有什么好处?
数字孪生是通过简单的信息可用性和可访问性获得对电池的完全控制的关键。
首先,它可以发送回电池控制参数,使电池组的功能适应电池状态、驾驶员的驾驶情况以及当前的操作和驾驶条件。
它还可以向电池组和驾驶员发送有关预计电池未来操作和行为的反馈。例如,如果温度显示过热风险,它可能会发送限制制动期间最大电流的参数。
因此,数字孪生提供了见解、建议和工具,不仅可以优化电池行为和性能,还可以预测电池寿命和潜在故障。
技术真的应用了吗?
可以想象,数字孪生技术很可能成为电动汽车电池的圣杯,因此确实有许多公司正在努力实施它。
迄今为止最令人惊讶的进步是由电池分析公司Silver Power Systems(SPS)与帝国理工学院、伦敦电动汽车公司(LEVC)合作领导的实时电气数字孪生操作平台(REDTOP)项目,JSCA是位于康沃尔的Watt Electric Vehicle Company(WEVC)的研发部门。
这个为期9个月的项目收集了50辆LEVC TX增程出租车和一辆WEVC轿跑车电动跑车的数据,它们总共行驶了500,000多公里。
每辆车都配备了SPS自己的数据收集设备,该设备与公司的基于云的软件进行空中通信。
收集到的数据随后由该公司的EV-OPS电池管理平台进行分析,并由帝国理工学院的研究人员进行处理。
9月,Silver Power Systems宣布该项目已成功创建“世界上最先进的实际电动汽车电池数字孪生”,它不仅可以提供实时电池性能和健康状况的准确视图,而且预测电池寿命的潜力。
下一步将是将该技术应用于商用电动汽车。