范偉軍 潘建新 汪雅麗

（長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造工程學(xué)院，長沙 410217）

0 引言

近年來，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)在政策的大力扶持下快速發(fā)展。作為我國碳排放的重要板塊，“雙碳”目標(biāo)的提出為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了持續(xù)的戰(zhàn)略支撐[1-2]。數(shù)據(jù)顯示[3]，2022 年我國新能源汽車銷量超過680 萬輛，已連續(xù)8 年位居全球第一。隨著新能源汽車銷量的增加，其動力電池在充電時間、續(xù)駛里程、安全性能、使用壽命和回收再生利用方面都面臨新的問題和挑戰(zhàn)[4]。以充電設(shè)施和退役電池為例，截至2022 年底，我國新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施已達(dá)521.0 萬臺[5]，按國家發(fā)改委、能源局等十部門近期的發(fā)文要求，預(yù)計在“十四五”末期，我國電動汽車充電裝置將能滿足超過2 000 萬輛電動汽車的充電需求。在退役電池方面[6]，以動力電池5年壽命推算，預(yù)計到2030 年，我國退役電池總量可達(dá)237 萬t，回收市場有望超過千億元。在“雙碳”目標(biāo)的圖景下，在新能源汽車動力電池全生命周期范圍內(nèi)，確保新能源汽車動力電池安全、高效和環(huán)保應(yīng)用將成為我國汽車產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型過程中的重要課題之一。

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生（Digital Twin）、云端管控、物聯(lián)網(wǎng)為動力電池的利用和管理提供了新的前沿技術(shù)支持，其中數(shù)字孿生通過以數(shù)字化的方式創(chuàng)建物理實體在真實環(huán)境中的虛擬模型，具有實現(xiàn)數(shù)據(jù)虛實交融、雙向反饋、實時交互、決策分析和迭代優(yōu)化的能力。數(shù)字孿生是一種能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品信息物理深度交互融合的關(guān)鍵使能技術(shù)，使動力電池全生命周期物理空間和信息空間的高效協(xié)同成為可能，為動力電池全生命周期的利用研究提供了新的策略和途徑。

目前，針對數(shù)字孿生技術(shù)在動力電池上的應(yīng)用，寧德時代、比亞迪等企業(yè)已開展前瞻技術(shù)研究[7-8]，發(fā)展數(shù)字孿生技術(shù)、提高電池管理能力已經(jīng)逐步成為了動力電池行業(yè)的發(fā)展趨勢。陶飛等[9]構(gòu)建了動力電池生產(chǎn)的數(shù)字孿生車間，從車間要素模型、生產(chǎn)過程模型、生產(chǎn)系統(tǒng)仿真模型3個方面對動力電池數(shù)字孿生車間進(jìn)行了分析。王亞楠等[10]以智能電池、智能管理和智慧能源3個方向闡述了動力電池在感知、監(jiān)測、管理和能源互動方面的發(fā)展趨勢，以數(shù)字孿生技術(shù)為車輛電池管理系統(tǒng)（Battery Management System,BMS）構(gòu)建虛擬電池模型，基于云端數(shù)據(jù)和算力提升了電池狀態(tài)估計精度、安全預(yù)警能力和主動安全防護(hù)效率。楊世春等[11]提出一種面向智能化管理的數(shù)字孿生電池構(gòu)建方法，按材料-單體-模組-系統(tǒng)4 個層級建立了與物理實體相映射的電池模型，實現(xiàn)了從材料到4個層級的深度融合，對提高動力電池全生命周期全天候全工況的健康安全管理具有重要意義。Li等[12]提出一種提出了一種用于電池系統(tǒng)的云電池管理系統(tǒng)，借助物聯(lián)網(wǎng)，所有與電池使用相關(guān)的數(shù)據(jù)都被測量并無縫傳輸?shù)皆贫?，探索了等效電路模型在?shù)字孿生電池系統(tǒng)中的應(yīng)用。Wang 等[13]提出了一種4 層網(wǎng)絡(luò)化電池管理系統(tǒng)云端協(xié)作體系結(jié)構(gòu)，通過建立電池的數(shù)字孿生模型，對電池使用過程中充電狀態(tài)、電量使用狀態(tài)和電池健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，研究表明數(shù)字孿生模型有助于電池的管理。Tang 等[14]針對電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享困難、數(shù)據(jù)處理能力弱、數(shù)據(jù)存儲容量有限的問題，提出一種基于數(shù)字孿生驅(qū)動的電池系統(tǒng)框架，并采用HIF-PF 聯(lián)合在線算法估算SOC，實現(xiàn)了實時電壓、電流監(jiān)測和可視化功能。

以上研究為數(shù)字孿生技術(shù)在動力電池管理和具體應(yīng)用上提供了研究基礎(chǔ)，對推動數(shù)字孿生技術(shù)在動力電池上的應(yīng)用具有重要意義，然而數(shù)字孿生技術(shù)在動力電池全生命周期中各階段的具體場景應(yīng)用仍有待進(jìn)一步研究。

本文從動力電池全生命周期的各階段場景應(yīng)用出發(fā)，提出一種數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理新模式，并系統(tǒng)闡述了以數(shù)字孿生技術(shù)為核心的動力電池全生命周期管理架構(gòu)。

1 數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理架構(gòu)

根據(jù)動力電池在全生命周期中各階段的問題和特點(diǎn)，考慮動力電池各階段間的交互與聯(lián)系，結(jié)合陶飛等[15]提出的數(shù)字孿生5維結(jié)構(gòu)模型，提出一種數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理架構(gòu)

該管理架構(gòu)主要由動力電池物理全生命周期管理、動力電池虛擬全生命周期管理、動力電池全生命周期管理服務(wù)平臺和動力電池全生命周期管理過程孿生數(shù)據(jù)4 個模塊構(gòu)成，通過4 者之間連接實現(xiàn)交互融合。下面進(jìn)一步闡述各部分的組成與功能作用。

1.1 動力電池物理全生命周期管理

動力電池物理全生命周期管理主要包括：電池原型設(shè)計管理、制造管理、首次使用管理、再制造管理、梯次使用管理及回收再生利用管理。動力電池物理全生命周期管理以人員、設(shè)備、物料、環(huán)境為管理資源，通過與動力電池全生命周期管理服務(wù)平臺進(jìn)行信息交互反饋，完成電池各階段流程任務(wù)，并按照虛擬全生命周期管理中模擬仿真的最優(yōu)方案執(zhí)行，通過信息交互，實時更新方案。動力電池物理全生命周期管理對物流提出了較高的要求，要求在動力電池流轉(zhuǎn)的各時間段，如在廢舊電池的回收階段及電池在各階段之間流轉(zhuǎn)的物流銜接階段，均具備對動力電池實時狀態(tài)的感知能力，從而促進(jìn)電池管理各階段數(shù)據(jù)的交互融合，使整個動力電池物理全生命周期管理過程協(xié)同運(yùn)行，便于優(yōu)化管控過程中的不利因素。

1.2 動力電池虛擬全生命周期管理

動力電池虛擬全生命周期管理以建模仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，對動力電池物理狀態(tài)進(jìn)行信息空間上的數(shù)字化映射，本質(zhì)是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則、實體要素、特征行為的集合。

在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則上，以動力電池各階段的銜接流程為基礎(chǔ)，以各階段的政策法規(guī)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為管理體系基礎(chǔ)，構(gòu)建評估預(yù)測、服務(wù)優(yōu)化、質(zhì)量溯源的規(guī)則模型。

在實體要素上，根據(jù)動力電池物理全生命周期管理的流程以及各階段動力電池的狀態(tài)、環(huán)境，構(gòu)建動力電池全生命周期管理數(shù)字化模型。

在特征行為上，根據(jù)動力電池全生命周期管理的特點(diǎn)，構(gòu)建對管理過程中各階段工作邏輯性和不確定性進(jìn)行描述的行為模型。

通過動力電池虛擬全生命周期管理中對動力電池各階段各工況的模擬仿真，可以實現(xiàn)對動力電池準(zhǔn)確評估和動態(tài)有效預(yù)測，實現(xiàn)對動力電池生命周期全過程全要素的管理驗證，并獲取動力電池全生命周期的關(guān)鍵信息，實現(xiàn)對動力電池從設(shè)計到回收再生利用的全生命周期優(yōu)化。同時通過對動力電池虛實并行的管理，實現(xiàn)對后者數(shù)據(jù)信息的調(diào)控優(yōu)化，促進(jìn)物理信息的實時交互融合，共同進(jìn)化。

1.3 動力電池全生命周期管理服務(wù)平臺

動力電池全生命周期管理服務(wù)平臺通過對動力電池在物理、虛擬管理過程中的狀態(tài)及各階段間有效銜接進(jìn)行預(yù)判和管控，為動力電池生命周期全過程提供服務(wù)。通過與動力電池全生命周期物理管理進(jìn)行信息交互，管理服務(wù)平臺獲得實時數(shù)據(jù)信息，并對動力電池全生命周期管理進(jìn)行調(diào)控優(yōu)化，實施相應(yīng)的動力電池全生命周期管理方案。通過與動力電池全生命周期虛擬管理進(jìn)行信息交互，管理服務(wù)平臺獲得動力電池生命周期全過程、全要素模擬仿真、檢測評估及分析預(yù)測信息，及時調(diào)整優(yōu)化動力電池全生命周期管理方案。在管理過程中，管理服務(wù)平臺根據(jù)動力電池物理與虛擬管理的仿真、驗證和優(yōu)化結(jié)果，實時調(diào)整計劃、做出反饋，對動力電池全生命周期過程實施管理，確保整個過程安全、高效、綠色和環(huán)保。

1.4 動力電池全生命周期管理孿生數(shù)據(jù)

動力電池全生命周期管理孿生數(shù)據(jù)包括動力電池物理/虛擬全生命周期管理相關(guān)數(shù)據(jù)、動力電池全生命周期管理服務(wù)數(shù)據(jù)及3種數(shù)據(jù)融合衍生的數(shù)據(jù)4部分。動力電池物理全生命周期管理數(shù)據(jù)主要包括3部分：

（1）動力電池在實際應(yīng)用各階段內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

（2）動力電池在各階段間流轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的過程數(shù)據(jù)。

（3）國家政策法規(guī)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系要求，以及企業(yè)工藝文件、作業(yè)規(guī)范和管理規(guī)范文件要求。

動力電池虛擬全生命周期管理數(shù)據(jù)主要包括動力電池在全生命周期管理中所需的數(shù)據(jù)以及在全生命周期流轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，比如模擬仿真數(shù)據(jù)、檢測評估數(shù)據(jù)、質(zhì)量溯源數(shù)據(jù)等。動力電池全生命周期管理服務(wù)數(shù)據(jù)主要涵蓋管理服務(wù)平臺對動力電池管控、預(yù)測、優(yōu)化、服務(wù)支持動力電池全生命周期管理所需要和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，如動力電池在各階段和流轉(zhuǎn)周期中的信息服務(wù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、運(yùn)行維護(hù)優(yōu)化數(shù)據(jù)等。以上3種數(shù)據(jù)通過整合、統(tǒng)計、分析后將產(chǎn)生衍生數(shù)據(jù)。由于動力電池全生命周期管理過程的復(fù)雜性，這4部分?jǐn)?shù)據(jù)具有海量性、多樣性、高速性的特征。動力電池全生命周期管理孿生數(shù)據(jù)通過以上4部分?jǐn)?shù)據(jù)交互融合，成為動力電池物理/虛擬全生命周期管理與服務(wù)平臺運(yùn)行的驅(qū)動引擎。

1.5 管理架構(gòu)各模塊之間的相互連接

通過以管理架構(gòu)各模塊之間相互連接的方式進(jìn)行信息交互，動力電池全生命周期管理形成一個協(xié)同運(yùn)行的整體。

動力電池物理全生命周期管理過程中，以射頻識別（Radio Frequency Identification,RFID）、無線傳感網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network, WSN)、傳感器采集物理實時信號后，通過消息隊列遙測傳輸(Message Queuing Telemetry Transport, MQTT)和Modbus 協(xié)議方式傳輸給動力電池虛擬全生命周期管理模塊，對模擬仿真進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，同時以調(diào)控指令方式傳輸給動力電池物理管理模塊，進(jìn)而改進(jìn)實際物理運(yùn)行、維護(hù)和作業(yè)方式。

動力電池物理/虛擬全生命周期管理與動力電池全生命周期管理過程孿生數(shù)據(jù)間通過數(shù)據(jù)庫連接（Ja?va Database Connectivity, JDBC)、開放數(shù)據(jù)庫連接（Open Database Connectivity,ODBC)接口，以可擴(kuò)展通訊和表示協(xié)議（Extensible Messaging and Presence Pro?tocol, XMPP）、受限應(yīng)用協(xié)議（Constrained Application Protocol,CoAP）、MQTT協(xié)議方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)在匯總并迭代優(yōu)化后反饋給物理/虛擬作業(yè)過程，分別驅(qū)動動力電池全生命周期管理過程進(jìn)行規(guī)范運(yùn)維和動態(tài)仿真優(yōu)化。

動力電池物理/虛擬全生命周期管理與服務(wù)平臺之間通過消息隊列（Microsoft Message Queue, MSMQ)和Socket通信方式，以MQTT、面向?qū)崟r系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分布服務(wù)（Data Distribution Service for Real-Time Sys?tems, DDS）、先進(jìn)消息隊列協(xié)議(Advanced Message Queuing Protocol, AMQP）方式進(jìn)行信息交互，根據(jù)動力電池運(yùn)維、作業(yè)狀態(tài)調(diào)整服務(wù)，優(yōu)化物理和信息管理過程中的運(yùn)維作業(yè)和仿真分析。

動力電池管理過程孿生數(shù)據(jù)與服務(wù)平臺間的連接，以JDBC 和ODBC 為數(shù)據(jù)接口，將動力電池全生命周期的服務(wù)數(shù)據(jù)存儲到孿生數(shù)據(jù)庫中，與動力電池物理/虛擬全生命周期管理數(shù)據(jù)融合，驅(qū)動并優(yōu)化動力電池全生命周期管理過程服務(wù)。

2 數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理模式

數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理架構(gòu)的構(gòu)建是基于動力電池全生命周期流程，流程包括6個階段，即設(shè)計階段、制造階段、首次使用階段、再制造階段、梯次利用階段和回收再生利用階段。各階段均以動力電池全生命周期管理過程孿生數(shù)據(jù)為核心，驅(qū)動動力電池各階段的運(yùn)行與優(yōu)化。下面分別對各部分進(jìn)行闡述。

2.1 動力電池設(shè)計階段

動力電池設(shè)計是滿足動力電池性能參數(shù)要求的關(guān)鍵，如圖2所示。在信息空間中構(gòu)建動力電池虛擬設(shè)計模型，通過動力電池設(shè)計管理服務(wù)平臺提供技術(shù)資料、計算資源、優(yōu)化算法服務(wù)對電池的設(shè)計過程進(jìn)行連續(xù)模型仿真優(yōu)化。物理空間中的動力電池在設(shè)計管理服務(wù)平臺的支持下，通過與信息空間中的電池設(shè)計過程信息交互融合，實現(xiàn)動力電池設(shè)計、試驗和優(yōu)化過程，完成動力電池物理原型設(shè)計。

圖2 動力電池設(shè)計階段管理架構(gòu)

2.2 動力電池制造階段

根據(jù)設(shè)計物理原型，動力電池在數(shù)字孿生的生產(chǎn)車間完成其制造過程。如圖3所示，動力電池虛擬制造模型與動力電池虛擬生產(chǎn)車間通過數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)動力電池虛擬制造的全過程、全要素仿真優(yōu)化。動力電池虛擬模型、虛擬生產(chǎn)車間與動力電池物理原型、物理生產(chǎn)車間之間兩兩交互，實現(xiàn)信息實時交互反饋。動力電池物理原型在與虛擬制造過程數(shù)據(jù)交互下實現(xiàn)生產(chǎn)全過程調(diào)控優(yōu)化。動力電池制造管理服務(wù)平臺將為動力電池的生產(chǎn)制造提供工藝優(yōu)化、質(zhì)量溯源、車間設(shè)備管理優(yōu)化、車間物流軌跡優(yōu)化和車間能耗管理服務(wù)。

圖3 動力電池制造階段管理架構(gòu)

2.3 動力電池首次使用階段

動力電池首次使用過程中的實時性能參數(shù)監(jiān)測與反饋是確保其安全高效使用的關(guān)鍵（圖4）。動力電池在物理空間中的荷電狀態(tài)（State Of Charge, SOC）、電池健康度（State Of Health, SOH）、電池功率狀態(tài)（State Of Power,SOP）、電壓、電流、溫度重要參數(shù)在信息空間中得到實時仿真監(jiān)測，并通過與動力電池物理模型實時交互，實現(xiàn)對電池工況精準(zhǔn)監(jiān)測。同時，信息空間中的動力電池運(yùn)維多元融合模型與物理空間中的電池運(yùn)行維護(hù)網(wǎng)絡(luò)交互，根據(jù)天氣狀態(tài)、充換電站位置、車端狀態(tài)、電網(wǎng)信息完成電池充換電和電池故障狀態(tài)下的運(yùn)維，并優(yōu)化動力電池運(yùn)行維護(hù)過程。動力電池運(yùn)維服務(wù)平臺通過與電池運(yùn)維的物理/信息過程實時交互，對電池使用運(yùn)維全過程提供數(shù)據(jù)處理、分析、應(yīng)用及電池安全風(fēng)險決策評估服務(wù)。

圖4 動力電池首次使用階段管理架構(gòu)

2.4 動力電池再制造階段

當(dāng)動力電池的SOH[16]下降到80%時，可用于梯次利用，梯次利用前需要對動力電池進(jìn)行回收再制造，如圖5所示。

圖5 動力電池再制造階段管理

動力電池再制造過程在數(shù)字孿生車間中進(jìn)行，動力電池虛擬再制造過程將實時模擬物理制造過程，物理空間中廢舊動力電池的回收、拆解、篩選、再制造過程數(shù)據(jù)將實時傳遞給動力電池虛擬再制造過程，實現(xiàn)對動力電池再制造的實時調(diào)控優(yōu)化。再制造過程中，由動力電池再制造服務(wù)平臺提供動力電池離散整合、安全監(jiān)管和工藝流程優(yōu)化服務(wù)。

2.5 動力電池梯次利用階段

動力電池梯次利用[17]主要包括發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)3 種應(yīng)用場景（圖6）。在梯次利用過程中，SOC、SOH、SOP、溫度、電流、電壓參數(shù)仍然是監(jiān)測重點(diǎn)，信息空間中的梯次利用電池工況模型對實時工作狀態(tài)和工作環(huán)境進(jìn)行仿真，同時與物理空間數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)動力電池梯次利用的實時監(jiān)測、反饋、仿真和優(yōu)化。動力電池梯次利用運(yùn)維服務(wù)平臺將提供數(shù)據(jù)處理、分析、應(yīng)用及數(shù)據(jù)安全網(wǎng)聯(lián)傳輸和梯次利用溯源管理服務(wù)。

圖6 動力電池梯次利用階段管理

2.6 動力電池回收再生階段

在動力電池生命周期末端，動力電池的有害性將進(jìn)一步提高，以一種利于環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的方法實現(xiàn)動力電池的回收再生利用是未來發(fā)展的必然要求。如圖7所示，以動力電池虛擬回收再生過程仿真物理回收再生過程，以動力電池虛擬回收再生車間模擬物理回收再生車間，通過兩兩之間實時交互、調(diào)控優(yōu)化實現(xiàn)對動力電池的回收再生。動力電池回收再生管理服務(wù)平臺為回收再生的整個過程提供安全監(jiān)管、工藝優(yōu)化、能耗管理、污染管控服務(wù)，確?；厥赵偕^程的安全、綠色、環(huán)保。

圖7 動力電池回收再生階段管理

3 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用分析

數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理模式中涉及多種關(guān)鍵技術(shù)，從管理架構(gòu)考慮，主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)有：

（1）動力電池全生命周期管理數(shù)據(jù)實時感知與采集。

（2）動力電池全生命周期管理過程建模與仿真技術(shù)。

（3）數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期數(shù)據(jù)管理與服務(wù)技術(shù)。

3.1 動力電池全生命周期管理數(shù)據(jù)實時感知與采集

對物理空間中動力電池生命周期管理過程中全要素、全業(yè)務(wù)、全流程的數(shù)據(jù)感知是實現(xiàn)數(shù)字孿生驅(qū)動的重要前提。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新興技術(shù)，在動力電池全生命周期管理過程中起重要作用，以RFID、WSN作為物聯(lián)網(wǎng)感知層，可為動力電池生命周期管理全過程的整體感知提供重要技術(shù)支撐。

3.2 動力電池全生命周期管理過程建模與仿真技術(shù)

動力電池全生命周期管理過程虛擬模型是數(shù)字孿生的核心，主要借助3R（AR/VR/MR）技術(shù)手段，構(gòu)建實體要素的數(shù)字化模型，使物理空間實體完成多維度、多時空尺度的高保真數(shù)字化映射，實現(xiàn)物理/信息空間數(shù)據(jù)實時交互融合，通過考慮動力電池在各階段的特征、行為、環(huán)境，以可視化的方式真實呈現(xiàn)動力電池物理全生命周期管理過程。

3.3 數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期數(shù)據(jù)管理與服務(wù)技術(shù)

數(shù)字孿生驅(qū)動的數(shù)據(jù)管理服務(wù)涉及數(shù)據(jù)的存儲、通訊、計算，是動力電池全生命周期管理服務(wù)實現(xiàn)的重要保障，其中涉及的主要核心技術(shù)有邊緣計算、云計算、5G、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能（AI）。邊緣計算[18]可以對采集到的動力電池在物理空間的實時數(shù)據(jù)在邊緣側(cè)進(jìn)行過濾、規(guī)約和處理，實現(xiàn)快速響應(yīng)執(zhí)行。云計算采用按需使用和分布式共享的模式，具有提供龐大云計算資源的能力，可以動態(tài)滿足數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理模型計算、存儲和運(yùn)行需求。5G技術(shù)[19]具有高速率、大容量、低時延、高可靠的特點(diǎn)，可以更好推動數(shù)字孿生動力電池全生命周期管理應(yīng)用落地。大數(shù)據(jù)能夠從動力電池全生命周期管理的海量數(shù)據(jù)中提取有價值的信息，使數(shù)字孿生高速高效完成分析、預(yù)測、優(yōu)化和決策工作。區(qū)塊鏈技術(shù)[20]具有不可篡改、全程留痕的特點(diǎn)，為動力電池全生命周期管理提供了可靠的數(shù)據(jù)溯源與安全保障。人工智能[21]具有智能匹配最佳算法的功能，能對動力電池全生命周期管理中的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，有效提高數(shù)據(jù)價值。

4 結(jié)束語

通過以孿生數(shù)據(jù)為核心，構(gòu)建了動力電池全生命周期管理架構(gòu)，從設(shè)計、制造、使用、再制造、梯次利用和回收再制造6個場景對數(shù)字孿生技術(shù)在動力電池全生命周期的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。綜合動力電池全生命周期管理架構(gòu)與動力電池在各應(yīng)用階段和場景中的子架構(gòu)，以數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理具有以下特點(diǎn)：

（1）以數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理綜合各應(yīng)用階段實時海量孿生數(shù)據(jù)，以實時海量孿生數(shù)據(jù)驅(qū)動各階段各場景應(yīng)用下的動力電池管理優(yōu)化，對監(jiān)控動力電池運(yùn)行、維護(hù)、安全預(yù)警等提供技術(shù)支撐，為動力電池安全高效的制造、運(yùn)行和維護(hù)提供實時反饋和保障。

（2）數(shù)字孿生驅(qū)動的動力電池全生命周期管理過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，結(jié)合人工智能和云計算高新技術(shù)，為動力電池綠色低碳設(shè)計、安全高效設(shè)計的全局最優(yōu)解提供有效路徑，通過提高設(shè)計質(zhì)量，實現(xiàn)動力電池全生命周期管理的良性循環(huán)。

（3）雖然數(shù)字孿生技術(shù)目前已在動力電池制造階段和首次使用階段有應(yīng)用，但針對數(shù)字孿生技術(shù)在動力電池上的應(yīng)用研究仍處于初級階段，緣計算、云計算、5G、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能在數(shù)字孿生上的應(yīng)用尚待突破。

實現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)在動力電池上的深度應(yīng)用，完成面向動力電池全生命周期的感知反饋、精確控制和精準(zhǔn)執(zhí)行是數(shù)字孿生動力電池研究目前面臨的重大技術(shù)問題。