保时捷工程集团微调数字电池双胞胎

去年，保时捷工程集团开始开发高压电池的数字双胞胎。这家德国豪华汽车制造商的工程子公司目前正在报告快速进展，其中包括名为“维修预测”的初始功能。

保时捷工程集团是保时捷股份公司的全资子公司，总部位于德国魏斯阿赫，与保时捷咨询一样为第三方提供服务。与它的姊妹咨询公司一样，保时捷工程集团也扎根于公司内部，但多年来一直专注于为广大客户提供技术开发服务。

着眼于新兴的电动时代，保时捷工程集团将电池描述为电动汽车的决定性组成部分，因为它们对剩余价值具有重大影响。为了详细了解电池和系统如何老化以及使用行为对其使用寿命的影响，该公司自 2023 年以来一直在开发所谓的数字孪生，现在宣布了第一个中期结果。

“我们需要了解电池在现场的长期表现，而无法像内燃机那样利用多年的经验，”保时捷工程公司。因此，双胞胎旨在让人们一睹未来，电池的数字表示与原始电池的行为完全相同，从而提供有关预期老化过程的信息。该工程子公司表示，数字孪生还可用于提高电池的使用寿命和性能。

德国和捷克共和国保时捷工程公司的人工智能专家报告说，他们现在已经创建了电化学和热模型的原型，并且正在与人工智能分析相结合。数字电池双胞胎的工作已经产生了具有修复预测的初始功能，该功能基于机器学习算法，可监控电池数据并警告磨损或异常迹象。

要创建电池的数字孪生，需要多个数据源。所谓的性能模块作为以简化方式描述电池电气行为的基础，并且可以建立在已建立的方法（例如电阻电容模型）的基础上。此外，还有一个更复杂的电化学模型来模拟电池中的过程。另一个支柱是热模型，它可用于预测电池对冷或热的反应。

就保时捷工程公司而言，这些模型主要基于对单个电池或电池模块的实验室测试，只能在有限程度上预测电池在车辆中的表现。这就是为什么使用来自测试车辆或测量电池的测试台的真实现场数据。如果客户参与数据交换计划，则可以使用来自车队的数据进行补充。现场数据用于训练人工智能算法来识别客户使用行为的模式。例如，单个电池的温度或电压偏差可能表明过早磨损和异常。

然而，保时捷工程公司表示，人工智能只能识别现场有数据库的方面。它无法对长期老化影响做出声明，因为道路上几乎没有任何电动汽车的车龄超过四年。这就是保时捷工程公司的工程师将两个世界结合在一起的原因：“成功在于将现有的基于模型的组件与人工智能方法相结合，”保时捷工程公司的开发工程师 Adrian Eisenmann 解释道。

一些初创企业已经专注于分析电池数据。但从保时捷工程集团的角度来看，仅仅关注电池和模块是不够的：“您还需要对车辆流程有全面的了解，”负责人 Joachim Schaper 强调道，他认为自己的公司在两个领域都拥有自己的优势：“例如工程师们为保时捷电动汽车开发了大部分电池管理系统以及驱动器的脉冲逆变器。与此同时，保时捷工程集团聘请了高度专业化的电池数据科学家。”

该公司的长期目标不仅是创建通用的数字电池双胞胎，而且是未来单个车辆电池的数字表示。保时捷工程公司表示：“它可以在云端运行，并根据要求向客户提供有关他们的行为如何在不影响驾驶性能的情况下延长电池使用寿命的信息。”对耐用性产生积极影响的一些因素众所周知：充电状态 (SoC) 应保持恒定在 30% 至 70% 之间，并且应避免极端的室外温度。但这些只是众多因素中的一小部分，保时捷工程集团指出，电池老化是许多难以分开的因素的复杂相互作用，尤其是在现场。

从保时捷工程师的角度来看，甚至可以想象，数字分身未来可以用于个性化车辆。 “我们可以根据要求分析客户的驾驶风格，并更改电池管理系统中的参数，以最大限度地减少磨损，”他们报告道。数字孪生还可以为未来新型电池的开发提供重要的见解——甚至可能在汽车行业之外。关于电池磨损的全面数据收集还可以更好地用于二次应用，例如固定存储，例如由 Voltfang 或 The Mobility House 公司进行的。沙珀还指出，“有关电池的知识也可以转移到卡车、电动自行车和船只上。”