一种集成 DBS 与 BMS 的电动汽车系统中的智能控制用于可持续解决方案

为什么更智能的电池对电动汽车很重要

电动汽车承诺带来更清洁的空气和更安静的街道，但它们的成功仍然取决于一个顽固的硬件：电池。驾驶者关心续航、充电时间以及电池在需要更换前能用多久。本研究探讨了一种新的运行方式：通过两组协同工作的电池、一个智能控制系统以及太阳能辅助，协同工作以从每次充电中榨取更多有用能量，并延长电池组的健康寿命。

两块电池优于一块

研究人员提出了一种双电池系统，电动汽车使用两组独立电池组，而不是仅依赖一组。一个专门的控制单元，即电池管理系统，持续监测两组电池的电压、温度和荷电状态。系统不会盲目或平均地拉取能量，而是实时决定哪一组电池应该供电、哪一组应该休息或充电。通过分担负载，两组电池避免了会缩短寿命并限制续航的深度放电和高应力工作状态。

智能控制如何保持能量平衡

该方法的核心是执行动态负载均衡的智能控制器。它测量每组电池的荷电状态并比较它们的电压，然后使用电子开关将电力路由到需要的地方。当一组电池更为耗尽时，控制器可以优先使用更健康的电池，或者在有其他能源可用时为较弱的电池充电。团队使用 MATLAB/Simulink 仿真以及基于 Arduino 微控制器、传感器、继电器和锂离子电池的小规模硬件装置构建并测试了该逻辑。在原型中，一块电池可以为车辆供电，而另一块被补充电量，随着荷电水平的变化系统会自动交换角色。

将阳光加入电力混合

车辆设计还集成了太阳能电池板以支持电池。外置光伏组件通过一个不断寻找电池板最优工作点的转换器提供电力，这种方法称为最大功率点跟踪。采集到的太阳能随后通过同一管理行驶电力的智能控制器被导入双电池系统。尽管与主电池容量相比，太阳能贡献有限，但它可以延长运行时间，在白天使用时帮助保持更健康的电量，并减少对电网电力的依赖，尤其在阳光充足的地区。

从实验室模型到真实驾驶

为了研究该想法随时间的表现，作者首先测量了一块 12 V 锂离子电池在运行模拟小型车辆的电负载时的放电情况。电压和荷电状态在数小时内稳步下降。随后他们重复了在双电池系统运行下的测试。在这种情况下，一块电池开始供电，而另一块则被太阳能电池板反复充电，并在达到目标电量后切换上场。在八小时的运行期内，组合系统维持了更健康的电量水平和更稳定的电压曲线，同时保持向电机供电。

这些结果对日常用户的意义

简单来说，研究表明将电池组视为一支被管理的团队而不是单一工作单元是有回报的。通过协调两块电池、智能引导能量并加入稳定的太阳能涓流，原型实现了更高的总体效率（约 85%）、减少了能量浪费，并将电池维持在大约 60% 的更安全电量范围内，而不是让电量在几乎满和几乎空之间大幅摆动。对驾驶者而言，这种组合可能意味着每次充电的行驶里程更长、充电次数更少以及电池老化更慢。虽然这项工作仍处于实验阶段，但它指向了未来电动汽车的可能性：在后台悄然调度多种能源，提供更平顺、更可靠、更可持续的出行体验。

引用: 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

关键词: 电动汽车, 电池管理, 双电池系统, 太阳能充电, 能效