I modelli di digital twin basati sull’intelligenza artificiale nel cloud mirano a migliorare l’autonomia, l’efficienza, la sicurezza e la durata delle batterie dei veicoli elettrici e annunciano molteplici nuove applicazioni.
NXP Semiconductors ha sviluppato una soluzione per collegare il suo sistema di gestione della batteria ad alta tensione (HVBMS) al cloud tramite l’S32G GoldBox per creare un gemello digitale della batteria alimentato dall’intelligenza artificiale (AI).
Utilizzando la tecnologia EVE-Ai360 Adaptive Controls di Electra Vehicles, NXP libera la potenza dei gemelli digitali nel cloud per prevedere e controllare meglio e in tempo reale il BMS fisico al fine di migliorare le prestazioni della batteria, lo stato di salute della stessa e abilitare nuove applicazioni, come la gestione della flotta di veicoli elettrici.
NXP presenterà una demo di questa soluzione durante la manifestazione electronica 2022 in programma a Monaco di Baviera dal 15 al 18 novembre presso lo stand 578 Padiglione C2.
Le batterie sono l’elemento più costoso di un veicolo elettrico ed è logico che tutti i sistemi più avanzati siano focalizzati su questo elemento. I servizi cloud digital twin basati sull’intelligenza artificiale offrono la possibilità di migliorare notevolmente le stime dello stato di salute (SOH) e dello stato di carica (SOC) della batteria, per una maggiore efficienza, durata e costo. I gemelli digitali della batteria si adattano ai continui cambiamenti della salute della batteria dovuti alle condizioni operative e forniscono dati aggiornati al BMS per migliorare in tempo reale le informazioni fornite su questo fondamentale elemento della vettura.
Queste informazioni avanzate consentono di fornire al conducente consigli più puntuali e precisi in merito all’autonomia e allo stile di guida da mantenere. Inoltre, il controllo adattivo della batteria può migliorare le prestazioni, garantire una maggiore sicurezza, prolungare la durata e ridurre i costi complessivi. Un’altra potenziale applicazione riguarda la gestione delle flotte di veicoli elettrici con informazioni più precise sull’utilizzo, ad esempio sulle modalità di ricarica, ma con informazioni relative alla diagnostica predittiva. I centri di gestione delle batterie possono utilizzare queste informazioni per ridurre i tempi di inattività e velocizzare la diagnostica mentre gli operatori delle stazioni di servizio possono ottimizzare efficacemente il servizio di ricarica e l’efficienza energetica.
Con la crescita del mercato dei veicoli elettrici, si svilupperà anche il mercato del fine vita automobilistico delle batterie, che non coincide affatto col fine vita della batteria. Raggiunta infatti una capacità residua (RUL) dell’80%, che le esclude dal mercato primario automobilistico, le batterie usate possono trovare applicazione nei sistemi di accumulo di energia (ESS) per le abitazioni dove le performance non sono così stringenti come in auto.
I modelli digital twin di Electra Vehicles
La soluzione digital twin di Electra Vehicles offre un vantaggio in termini di prestazioni grazie ad un completo ed accurato ecosistema composto da sensori di qualità, verifica in tempo reale del BMS, connettività di rete di grande affidabilità e precisi algoritmi predittivi.
La soluzione comprende tre elementi. Il primo fa riferimento al design HVBMS basato su S32K3 di NXP, che offre alta precisione e accuratezza per prolungare la durata della batteria in modo sicuro. Disporre di misurazioni precise di SOH e SOC della batteria consente di ottenere una diagnostica accurata e massimizzare l’autonomia di guida.
Il secondo elemento riguarda le soluzioni di elaborazione della rete dei veicoli basate su S32G di NXP. NXP GoldBox offre capacità di elaborazione ad elevate prestazioni e connettività di rete sicura e in tempo reale, per servizi automobilistici basati su cloud.
Il terzo elemento riguarda l’implementazione del gemello digitale e l’analisi dei dati e della progettazione basata sull’intelligenza artificiale che NXP sta portando avanti con Electra Vehicles.
“Il contributo di NXP alla tecnologia del gemello digitale riguarda l’accesso ai dati accurati dei sensori, il controllo in tempo reale del BMS, l’elaborazione ad alte prestazioni a bordo del veicolo e la connettività sicura al cloud con aggiornamenti sicuri over-the air (OTA) del sistema. Integrando l’architettura EVE-Ai di Electra, affrontiamo le due principali sfide associate all’approccio del gemello digitale: l’abbondanza dei dat,i che vanno selezionati con funzionalità appropriate, e i numerosi, differenti, caso d’uso, che richiedono la selezione del modello più adatto e un addestramento adattivo”. Ha dichiarato il Dr. Andreas Schlapka, Direttore e responsabile del segmento Sistemi di gestione della batteria presso NXP Semiconductors.
Da parte sua, Fabrizio Martini, co-fondatore e CEO di Electra Vehicles ha dichiarato: “Electra si è sempre concentrata sull’utilizzo di un approccio basato sul software per affrontare i problemi più urgenti di autonomia, durata e sicurezza del settore delle batterie per veicoli elettrici. Ora abbiamo l’opportunità di dimostrare la nostra tecnologia di gemello digitale adattivo insieme a NXP. NXP ha dimostrato di essere il partner perfetto in questo sforzo in quanto fornisce hardware di integrazione all’avanguardia che ne fa la società leader nella tecnologia di connettività cloud e nel gemello digitale BMS per l’elettrificazione”.
L’architettura EVE-Ai di Electra elabora i dati per realizzare un modello digitale sia della batteria che del veicolo. La tecnologia del sistema di modellazione cellulare adattiva seleziona quindi dinamicamente il modello più appropriato per un profilo di utilizzo specifico.
