随着电动汽车和充电基础设施市场的持续增长，数字孪生应用将成为产品开发和设计验证过程中不可或缺的一部分。

　　许永耀数字孪生技术正在改变汽车行业设计和测试电动汽车(e-mobility)产品和解决方案的方式。随着开发更节能电池的压力以及充电基础设施发展的加快，数字孪生可以帮助更快地将新产品推向市场，而不会影响性能和安全标准的一致性。

　　模拟器与模拟器

　　数字孪生已成为一个热门的技术话题，但这一概念起源于可追溯到 1990 年代初的仿真技术。仿真器模仿一个或多个设备的行为，无论是集成电路还是整个设备，并且具有许多应用。但在研究应用仿真技术之前，让我们先回顾一下仿真器和模拟器之间的区别(请参阅表 1)。这两个术语有时在工程中可以互换使用，但它们的定义非常不同。

　　作为被测器件 (DUT) 的示例，请考虑芯片：

　　模拟

　　仿真描述了芯片在代工厂制造后的性能。目标是确保芯片能够在不同状态的变量(如内存、注册表和当前程序计数器)下执行。

　　仿真

　　仿真意味着使用硬件来模拟芯片在近乎实时的速度下如何运行。硬件使设计人员能够加快仿真过程，超越传统仿真的能力。这对于非常高性能的芯片非常重要，例如用于整个电动汽车生态系统的功率转换的芯片。

　　表 1.模拟器和模拟器之间的差异

　　仿真技术自早期以来已经走过了漫长的道路，演变成数字孪生，利用强大的硬件和软件供工程师自定义测试参数并仿真不同的设备和测试场景。让我们更深入地了解数字孪生如何在电动汽车开发中使用。

　　数字孪生承担了电动汽车和电动汽车的角色

　　预计到2024年，新电动汽车(EV)车型的数量将增加一倍以上，达到130多款。对于电动汽车供电设备 (EVSE) 供应商来说，针对实际车辆测试充电站是不切实际的。同样，汽车制造商也面临着确保其电动汽车符合全球不同充电标准的挑战。将他们的车辆与来自世界各地的真实充电站进行测试是不可行的。

　　充电站按级别分类，如表2所示。

　　表 2.典型电动汽车充电类型概述

　　除了交流和直流电气平台之间的差异外，电动汽车制造商和EVSE制造商在尝试在全球范围内销售其产品时，都必须应对互操作性和合规性(图1)。

　　图 1：世界各地的收费标准示例。CHAdeMO 3.0(超极)和兆瓦充电系统(MCS)等新兴标准将实现更快的充电。

　　过去，工程师进行手动测试并将各个车型连接到各种充电站，每个充电站都有不同的标准。在当今快速发展的市场中，这种测试策略不再可行。这就是数字孪生的用武之地，它可以自动测试不同的充电接口，并检查每辆车和充电站模型之间的互操作性(图 2)。

　　图 2：当制造商针对不同的 EV 或 EVSE 测试新产品时，数字孪生技术消除了对真实汽车或充电站的需求。

　　让我们看一下当今 EV 和 EVSE 设计和测试环境中使用的两种仿真设置：

　　电动汽车充电测试

　　图 3 显示 了 一个 大 功率 EV 测试 系统(中)， 该 系统 带有 模拟 直流 充电 基础设施 的 液冷 充电 适配器。为模拟直流充电基础设施供电的电力来自左侧的另一个模拟器。与将汽车连接到多个充电站相比，该汽车制造商现在可以模拟各种高达600 A的大功率直流充电基础设施

　　图 3：使用模拟大功率直流充电的数字孪生设置测试电动汽车。

　　EVSE 测试

　　在针对不同汽车测试充电站设计时(图 4)，带有电源的测试仪可以模拟电动汽车。EV数字孪生使工程师能够根据不同电动汽车的规格配置车辆。

　　图 4：模拟不同的电动汽车以测试左侧的 EVSE。该测试设置允许对正在开发的任何 EVSE 产品进行功能、安全性、互操作性、一致性和耐久性测试。

　　模拟大功率板载环境

　　除了电动汽车和充电站，更好、更便宜的电池是推动电动汽车采用的关键。许多汽车制造商都有专门的团队致力于电动汽车储能和使用系统，以应对这些挑战。

　　开发和测试新的大功率电动汽车电池需要智能电池管理系统 (BMS)。BMS 通过监控电压、电流、温度和充电状态等参数来执行重要的安全、控制和调节功能。BMS 还负责热管理、能量管理、电池平衡和性能。工程师面临着一项具有挑战性的任务，即验证BMS按照规范执行所有这些功能的能力。

　　数字孪生环境可以帮助工程师在开发过程中对其 BMS 进行压力测试。该BMS环境仿真器可以复制EV电池单元，模拟开路或短路等故障，甚至不同的电池温度，以测试BMS如何响应这些事件。

　　形影不离的双胞胎

　　随着电动汽车和充电基础设施市场的持续增长，数字孪生应用将成为产品开发和设计验证过程中不可或缺的一部分。数字孪生将确保其现实世界的对应物不仅符合行业一致性标准，而且还实现更绿色、更可持续的交通生态系统的总体目标。

　　作者简介

　　Hwee Yng Yeo 是是德科技的电动汽车解决方案负责人。