[發明專利]基于數字孿生體的管理系統和方法及基于數字孿生體的燃料電池管理系統和方法

有效

• 申請號: 201811464545.2
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109873185B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 王宏剛
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01M8/04298
• 分類號: H01M8/04298;H01M8/04992
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 楊學春;侯穎媖

1.一種基于數字孿生體的管理系統，包括：

調試數字孿生體，所述調試數字孿生體與物理系統相對應，并且在所述物理系統的調試期間基于所述物理系統的調試輸入數據和調試輸出數據進行更新；

調試控制器，所述調試控制器基于所述調試數字孿生體進行初始化，并且配置成在所述調試期間管理和控制所述物理系統；

操作數字孿生體，所述操作數字孿生體基于所述調試數字孿生體生成，并且在所述物理系統的操作期間基于所述物理系統的操作輸入數據和操作輸出數據進行適配，其中所述操作輸入數據覆蓋與所述調試輸入數據不同的數據范圍；以及

操作控制器，所述操作控制器由所述調試控制器進行初始化，并且基于所述操作數字孿生體適配，并且配置成在所述操作期間管理和控制所述物理系統，

其中所述調試數字孿生體基于用戶輸入和母模型生成。

2.根據權利要求1所述的系統，其中所述物理系統為燃料電池系統，并且所述母模型包括所述燃料電池系統中每個資產的時間相關第一原理方程，所述時間相關第一原理方程表示材料、熱、電子、動量和化學反應的物理傳遞過程。

3.根據權利要求1所述的系統，其中所述用戶輸入包括所述物理系統的上下文信息，所述物理系統的所述上下文信息包括所述物理系統的環境信息、地理空間信息和負載需求信息中的至少一者。

4.根據權利要求1所述的系統，進一步包括：

約束生成器，所述約束生成器用于基于所述調試數字孿生體生成所述物理系統的約束；以及

測試信號生成器，所述測試信號生成器用于基于所述約束生成所述物理系統的所述調試輸入數據，并且將所述調試輸入數據提供給所述物理系統。

5.根據權利要求1所述的系統，其中所述調試數字孿生體、所述調試控制器、所述操作數字孿生體和所述操作控制器經由接口彼此通信。

6.根據權利要求5所述的系統，進一步包括所述物理系統的一個或多個關聯系統，其中所述一個或多個關聯系統與所述接口通信并且包括修復系統和采購系統。

7.一種基于數字孿生體的管理方法，包括：

基于用戶輸入和母模型，生成與物理系統相對應的調試數字孿生體；

基于所述調試數字孿生體，對調試控制器進行初始化；

測試所述物理系統，并且通過所述調試控制器管理和控制所述物理系統；

接收所述物理系統的調試輸入數據和調試輸出數據；

基于所述調試輸入數據和所述調試輸出數據，更新所述調試數字孿生體；

基于更新后的調試數字孿生體，生成操作數字孿生體；

通過所述調試控制器對操作控制器進行初始化；

操作所述物理系統，并且通過所述操作控制器管理和控制所述物理系統；

接收所述物理系統的操作輸入數據和操作輸出數據，其中所述操作輸入數據覆蓋與所述調試輸入數據不同的數據范圍；

基于所述物理系統的所述操作輸入數據和所述操作輸出數據來適配所述操作數字孿生體；

基于適配后的操作數字孿生體來適配所述操作控制器；以及

通過適配后的操作控制器來管理和控制所述物理系統。

8.根據權利要求7所述的方法，其中所述用戶輸入包括所述物理系統的上下文信息，所述物理系統的所述上下文信息包括所述物理系統的環境信息、地理空間信息和負載需求信息中的至少一者，所述物理系統為燃料電池系統，并且所述母模型包括所述燃料電池系統中每個資產的時間相關第一原理方程，所述時間相關第一原理方程表示材料、熱、電子、動量和化學反應的物理傳遞過程。

9.根據權利要求8所述的方法，包括：

基于大量歷史數據、第一原理方程或其組合，預先建立所述母模型；以及

將所述母模型存儲在云中，或者將所述母模型部署在靠近所述物理系統的邊緣控制器處。