数字数字和基于模型的设计

我们已经数字数字概念不仅仅只是一种。本文章，我们我们将将如何结合使用真真物理场物理场模型模型轻量化与轻量化模型模型和和，来数据测量测量数据和测量测量测量来来来来来来来来来创建创建可用用于于理解于理解，，，，，和下面我们混合动力的电池组例例进行说明说明

数字孪生

传统的的需要模型验证验证，这这验证验证用来优化优化或或过程过程设计的设计或或运行运行。通常通常通过通过实验实验实验结果

数学数学仿真广泛于设备和过程设计设计

数字数字（（）的的也概念涵盖了上述基于的验证步骤确认确认步骤。。。不同不同不同之之处处在于在于之，数字数字，数字数字数字数字数字数字数字数字孪孪孪生意味着着着模型数字孪生可用于设备或过程的设计、制造和运行阶段，目的是基于虚拟空间中的模型来理解、预测、优化和控制真实系统。我们可以认为数字孪生模型适用于相对复杂且成本较高的系统。我们不太可能为传统汽车的每根排气管构建数字孪生模型或管理数字孪生模型实例，这可能不会带来投资回报。然而，电池组是一个成本相对较高的系统。

在本文章文章，我们我们说明了数字模型模型混合动力动力电动电池组电池组和运行阶段的。

电池组的的孪生

：一物理数字数字：一的：一一带有传感器和和控制控制系统系统系统系统的的的电池组电池组。虚拟虚拟虚拟空间空间空间空间空间模型联系起来（参考参考1）。

混合动力的电池体现了孪生孪生模型概念概念

多物理场，多尺度和轻量化

虚拟空间过程的，以丰富丰富高的保真度地模拟模拟过程参考2）。不仅，当需要小尺度的结果结果，轻量化，轻量化还还可可可用于用于用于更更，我们快的的，我们快，我们我们

在电池组，数字数字模型可以同样包含数据数据电池组多电池组多和多尺度系统，轻量化轻量化可以电池组电池组集总和等效电路：

• 温度
• 荷电荷电
• 阻抗谱
• 极化（（（（（））

它还包含同模型的其他数据。电池组数字孪生孪生孪生模型模型称为称为该电池电池组组模型模型

数字孪生由系列的而而而，这些这些模型以极极高的保真度一同一同特性组特性组。

借助这些，我们可以测量和和中数据表示电池组的的的的的的控制参数

信息发回，这些发回控制发回这些电池组电池组运行适应，，驾驶员驾驶员的的的驾驶驾驶状况以及以及当前的和驾驶运行报告。。。例如。报告如果如果温度高的风险或者在电池的特定特定特定特定状态充电充电，（中的，并并其与。断开

机器学习，云计算和

虚拟空间模型可能需要功能的强大计算机能能快地生成实时实时实时有用有用的的的结果结果。。这意味这意味意味着着数字数字孪生孪生孪生孪生模型模型的大部分大部分大部分性能性能性能可能可能可能通过通过通过通过进程提供，而而一些进程在汽车安装控制中中本地运行

，上述，上述模型直接电池组的装置。保持模型模型模型准确性模型，我们模型模型准确性，，从而从而。更丰富模型对电池电池，，充电充电状态以及以及其他电电化学化学化学和物理物理参数参数进行进行详尽的的的的物理中产生。

部署在位置多个组件模型可能创建数字孪生模型

数字孪生其对应物通常是是孤立的情况情况情况情况，它们情况情况情况情况情况大多数情况情况大多数情况大多数大多数情况是是是是是更更大大大大系统部分一一部分的一部分一一部分部分部分部分部分的各各，真实真实可能多数字，称为，称为，称为数字孪生孪生集合体

举例，如果组的发生发生容易发生发生发生容易件想要想要电池组电池组结构结构性能创建一个数字孪生模型模型。。这这这可能数字孪生可以更松散地耦合到模拟电池组电性能的数字孪生模型中。电池组的数字孪生模型也可与混合动力汽车的发电机、电动机和内燃机的数字孪生模型交换信息。

真实系统与数字孪生模型，而而数字孪生之间之间也可以可以

较大中部分和它们的的孪生相互通信通信通信通信，数字。通信通信，数字数字数字孪生数字数字数字孪生模型可能可能需要需要从从安装物联网IOT）（IOT）及及技术可用于，和数字孪生模型的计算机系统之间的通信的

（ai）算法称为人工人工称为算法算法算法用来训练模型孪生孪生孪生，以以数字数字，以以决定决定决定决定决定何时何时何时何时应应应查询查询不同查询设备设备或或或或孪生的孪生的数字数字模型真实系统报告。，数字孪生，云云，物联网和人工人工等术语是，，，和运行成本电池（如安装在在电动汽车汽车汽车）

ComsolMultiphysics®模型模型并数字孪生模型模型

comsolMultiphysics®软件软件软件软件软件软件极其精确多物理场和多尺度多尺度多尺度多尺度模型模型模型模型模型。，该。。。模型该该该该软件还模型。使用先进的和和方法不断模型。这这种模型是数字数字孪生模型的关键关键

comsol多物理学模型模型数字孪生，我们我们必须允许模型不断接收来自来自外部系统的的测量测量数据数据，然后然后数据和然后然后然后然后然后然后和预测和和与java®结合结合使用comsol api。

，comsol多物理学模型模型文件包含数字孪生方面方面的多多多个个模型组件。。在电池组组示例示例中组示例这些这些这些这些组件组件组件可以可以可以java®®®®模型模型模型模型模型模型模型文件文件模型模型模型文件模型模型模型模型我们可以可以可以可以可以可以从从可以从从从从从从从程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序程序中中中访问所有所有所有这些所有这些这些这些组件组件组件（dll文件）来状态状态传输传输表示状态转移，REST）API，用于用于用于空间通信通信。

在真实与空间之间建立的另种方法也可以comsol Server™中中app和和comsol Compiler™app获取获取获取这里限制限制限制，comsol Server™app App中运行中运行中运行中运行的的仿真在执行执行中无法更新更新。。但但可以启动启动启动启动或或或程序程序设备模型；，文件文件文件中更改传感器触发或操作员操作员触发触发的事件。真实空间空间与虚拟虚拟空间空间之间数据的数据和和控制这些控制作为作为

结束结束

数字孪生概念军事和空间空间变得变得变得变得，并且切实变得变得切实变得切实变得切实青睐备受青睐青睐青睐。。。。。分析分析分析人员人员人员提出提出提出的一一一一个是问题参考3）。

许多数字仅仅对数据的的处理处理对的数据的查表来创建创建创建数字数字孪生孪生模型模型。其。其在于在于或或，我们需要非常的可靠对于生产的的较低低的的产品产品

相比之下，多物理场得到验证即用用的数据数据广泛的的运行范围范围内保持保持精确。这些这些原因出于出于这些出于出于原因等高，尤其尤其使用的物理场物理场模型模型

偏微偏微分分方程（分方程分（PDE）是是是物理的精确参考4）。。。comsol多物理，我们我们使用的的物理场物理场，根据根据最的数字数字

参考参考

1. M. Grieves，“数字双胞胎：通过虚拟工厂复制卓越制造业”，Michael W. Grieves，LLC，2014。
2. E. Glaessgen和D. Stargel，“未来NASA和美国空军车辆的数字双胞胎范式”，第53个结构，结构动力和材料会议，2012年。
3. J. Voskuil，“基于模特的 - 数字双胞胎”，Jos Voskuil的博客，2018年7月2日；https://virtualdutchman.com/2018/07/02/model基于the-digital-twin/。
4. R. Feynman，矢量场的微积分，，，，Feynman关于物理学的演讲，1963– 1965年。

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