Clear Sky Science
הסברים מבוססי ראיות, עם מעט ז'רגון

Clear Sky Science · he

בקרות חכמות במערכת רכב חשמלי עם מערכת סוללה כפולה (DBS) וניהול סוללה (BMS) לפתרון בר קיימא

· חזרה לאינדקס

למה סוללות חכמות חשובות לרכבים חשמליים

רכבים חשמליים מבטיחים אוויר נקי יותר ורחובות שקטים יותר, אך הצלחתם עדיין תלויה בחלק אחד עקשן של המערכת: הסוללה. נהגים דואגים לטווח הנסיעה, לזמן הטעינה ולחיי הסוללה לפני שתצטרך החלפה. מחקר זה בוחן דרך חדשה להפעיל רכב חשמלי באמצעות שתי סוללות שמשתפות פעולה, מערכת בקרה חכמה וסיוע מהשמש — כולם פועלים יחד כדי להפיק יותר אנרגיה שימושית מכל טעינה ולשמור על מארז הסוללות בריא יותר לאורך זמן.

שתי סוללות טובות יותר מאחת

החוקרים מציעים מערכת סוללה כפולה שבה הרכב החשמלי משתמש בשני מארזי סוללות נפרדים במקום להסתמך על אחד בלבד. יחידת בקרה ייעודית, הידועה כמערכת ניהול סוללה (BMS), עוקבת כל הזמן אחרי המתח, הטמפרטורה ורמת הטעינה של שני המארזים. במקום למשוך כוח באופן שווה או עיוור, המערכת מחליטה בזמן אמת איזו סוללה צריכה לספק כוח ואיזו תירגע או תיטען. באמצעות חלוקת העומס נמנעים שניהם מפריקה עמוקה ותנאי פעולה לחוצים שמקצרים בדרך כלל את חיי הסוללה ומגבילים את טווח הנסיעה.

Figure 1
Figure 1.

איך הבקרה החכמה משמרת איזון אנרגיה

בלב הגישה עומד בקר אינטליגנטי המבצע איזון עומס דינמי. הוא מודד את מצב הטעינה של כל סוללה ומשווה את המתח ביניהן, ולאחר מכן משתמש במפסקי אלקטרוניקה כדי לנתב כוח למקום שבו הוא נדרש. כאשר סוללה אחת חלשה יותר, הבקר יכול להעדיף את המארז הבריא יותר או לטעון את החלש במידה ויש אנרגיה זמינה ממקורות אחרים. הצוות בנה ובדק את הלוגיקה הזו באמצעות סימולציות MATLAB/Simulink וערכת חומרה בקנה מידה קטן המבוססת על מיקרו-בקר Arduino, חיישנים, ממסרים ותאי ליתיום-יון. בפרוטוטייפ יכולה סוללה אחת להסיע את הרכב בעוד השנייה מתמלאת, והמערכת מחליפה תפקידים אוטומטית ככל שרמות הטעינה משתנות.

להוסיף שמש לתערובת האנרגיה

עיצוב הרכב כולל גם אינטגרציה של פאנלים סולאריים לתמיכה בסוללות. מודולים פוטו-וולטאיים המותקנים חיצונית מספקים כוחם דרך ממיר שמחפש ברציפות את נקודת ההפעלה הפרודוקטיבית ביותר של הפאנל — שיטה הידועה כמעקב אחר נקודת ההספק המקסימלית. אנרגיית השמש שנקלטת מנותבת למערכת הסוללה הכפולה דרך אותו בקר חכם שמנהל את כוח הנסיעה. למרות שהתרומה הסולארית צנועה לעומת קיבולת הסוללה הראשית, היא יכולה להאריך את זמן הנסיעה, לסייע לשמור על רמת טעינה בריאה יותר בשימוש יומי ולצמצם את התלות בחשמל מהרשת, במיוחד באזורים שמשיים.

Figure 2
Figure 2.

ממדגם מעבדה לנסיעה בעולם האמיתי

כדי לבחון כיצד הרעיון מתנהל לאורך זמן, המחברים מדדו תחילה כיצד סוללת ליתיום-יון אחת של 12 וולט מתרוקנת בזמן הפעלת עומס חשמלי המדמה רכב קטן. המתח ומצב הטעינה ירדו באופן יציב לאורך מספר שעות. לאחר מכן חזרו על הבדיקות עם מערכת הסוללה הכפולה פעילה. במקרה זה, סוללה אחת החלה לספק כוח בעוד השנייה הטענתה שוב ושוב על ידי הפאנלים הסולאריים והוכנסה לשירות ברגע שהגיעה למטרת רמת טעינה. במשך תקופת פעולה של שמונה שעות שמרה המערכת המשולבת על רמות טעינה בריאות יותר ופרופיל מתח יציב יותר ממה שסוללה בודדת יכלה להשיג, תוך שמירה על אספקת כוח למנועים.

מה המשמעות של התוצאות עבור משתמשים יומיומיים

בהסתכלות פשוטה, המחקר מראה שטיפול במארז הסוללות כצוות מנוהל במקום כעובד יחיד יכול להשתלם. על ידי תיאום שתי סוללות, ניהול אנרגיה בחוכמה והוספת זרם סולארי קבוע, הפרוטוטייפ השיג יעילות כוללת גבוהה יותר (כ-85%), הפחית בזבוז אנרגיה ושמר את הסוללות בטווח טעינה בטוח יותר של כ-60% במקום לאפשר תנודות מקרוב ל־100% ועד כמעט ריק. עבור הנהגים, השילוב הזה עשוי להתבטא בטווח נסיעה ארוך יותר לכל טעינה, פחות עצירות להטענה והאטת הזדקנות הסוללות. למרות שעבודה זו עדיין בשלב הניסיוני, היא מצביעה על רכבים חשמליים עתידיים שיתמרנו בשקט בין מקורות אנרגיה מרובים ברקע כדי לספק נסיעה חלקה, אמינה ובר־קיימא יותר.

ציטוט: Prashant, Verma, G., Virmani, R. et al. An intelligent controlling in electric vehicle system with integrated DBS and BMS for sustainable solution. Sci Rep 16, 13734 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42354-w

מילות מפתח: רכבים חשמליים, ניהול סוללה, מערכת סוללה כפולה, טעינה סולארית, יעילות אנרגטית