Интеллектуальное управление в системе электромобиля с интегрированной ДБС и БМС для устойчивого решения

Почему более «умные» батареи важны для электромобилей

Электромобили обещают чище воздух и тише улицы, но их успех по‑прежнему зависит от одного упрямого узла: батареи. Водителей волнуют запас хода, время зарядки и срок службы аккумулятора до замены. В этом исследовании рассматривается новый способ эксплуатации электромобиля с двумя взаимодействующими аккумуляторами, интеллектуальной системой управления и поддержкой от солнца — всё это работает вместе, чтобы извлечь больше полезной энергии из каждого заряда и дольше сохранять здоровье батарейного блока.

Два аккумулятора лучше, чем один

Авторы предлагают систему с двумя аккумуляторными блоками, при которой электромобиль использует два отдельных пакета вместо одного. Специальный блок управления, известный как система управления батареей (БМС), постоянно отслеживает напряжение, температуру и уровень заряда обоих пакетов. Вместо того чтобы распределять нагрузку равномерно или «вслепую», система в реальном времени решает, какой аккумулятор должен подавать энергию, а какой — отдыхать или заряжаться. Разделяя рабочую нагрузку, два аккумулятора избегают глубоких разрядов и стрессовых условий эксплуатации, которые обычно сокращают срок службы и ограничивают запас хода.

Как интеллектуальное управление сохраняет энергетический баланс

В основе подхода лежит интеллектуальный контроллер, выполняющий динамическое балансирование нагрузки. Он измеряет уровень заряда каждого аккумулятора и сравнивает их напряжения, затем с помощью электронных переключателей направляет энергию туда, где это необходимо. Когда один аккумулятор сильнее разряжен, контроллер может отдавать предпочтение более здоровому блоку или подзарядить слабый, если энергия доступна из других источников. Команда разработчиков проверила эту логику в моделях MATLAB/Simulink и на макете на базе Arduino с датчиками, реле и литий‑ионными элементами. В прототипе один аккумулятор может питать автомобиль, пока другой пополняется, и система автоматически меняет роли по мере изменения уровней заряда.

Добавление солнечной энергии в энергетический баланс

Дизайн автомобиля также включает солнечные панели для поддержки аккумуляторов. Фотовольтаические модули, установленные снаружи, подают энергию через преобразователь, который непрерывно ищет наиболее производительную рабочую точку панели — метод, известный как слежение за точкой максимальной мощности. Собранная солнечная энергия затем направляется в систему с двумя аккумуляторами через тот же интеллектуальный контроллер, который управляет энергообеспечением при движении. Хотя вклад солнца невелик по сравнению с основной емкостью батарей, он может продлить время работы, помочь поддерживать более здоровый уровень заряда в течение дня и снизить зависимость от сетевого электричества, особенно в солнечных регионах.

От лабораторной модели к реальной езде

Чтобы изучить поведение идеи во времени, авторы сначала измеряли, как одиночный 12‑вольтовый литий‑ионный аккумулятор разряжается под электропотреблением, имитирующим небольшой автомобиль. Напряжение и уровень заряда стабильно падали в течение нескольких часов. Затем тесты повторили для системы с двумя аккумуляторами. В этом случае один аккумулятор начинал подавать энергию, в то время как другой неоднократно подзаряжался солнечными панелями и вступал в работу, достигнув целевого уровня заряда. В течение восьмичасового рабочего периода объединённая система поддерживала более здоровые уровни заряда и более стабильный профиль напряжения, чем одиночный аккумулятор, при этом обеспечивая подачу энергии к электромоторам.

Что означают результаты для повседневных пользователей

Проще говоря, исследование показывает: если рассматривать батарейный блок как управляемую команду, а не как единичный элемент, это может принести выгоду. Координируя два аккумулятора, разумно распределяя энергию и добавляя устойчивый приток солнечной энергии, прототип продемонстрировал более высокую общую эффективность (около 85%), снизил потери энергии и удерживал батареи в более безопасном диапазоне заряда примерно около 60%, вместо колебаний от почти полного до почти пустого. Для водителя такое сочетание может означать больший запас хода на одну зарядку, меньше остановок для подзарядки и более медленное старение батарей. Хотя работа остаётся экспериментальной, она указывает на будущее электромобилей, которые незаметно управляют несколькими источниками энергии, обеспечивая более мягкую, надежную и устойчивую поездку.

Цитирование: 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

Ключевые слова: электромобили, управление батареями, система с двумя аккумуляторами, солнечная зарядка, энергоэффективность