新能源电动车辆的能源管理策略优化研究

新能源电动车辆的能源管理策略优化研究

唐晟桓

攀枝花学院，四川省攀枝花市 617000

摘要：新能源电动汽车凭借其环保、高效等优势，已成为全球汽车产业发展的重要方向。然而，受技术水平和成本等因素制约，新能源电动车在续航里程、能耗水平等方面还存在不足。优化能源管理策略，提高能源利用效率，已成为新能源电动车发展的关键课题。本文拟在分析新能源电动车发展形势和能源管理面临挑战的基础上，重点探讨电池管理、电机控制、制动能量回收等方面的能源优化策略，为新能源电动车实现节能增效、提质增量提供决策参考。

关键词：新能源电动车；能源管理；优化策略；节能增效

引言：随着全球能源危机和环境污染问题日益突出，发展绿色低碳经济已成为国际共识。在此背景下，以纯电动、插电式混合动力为代表的新能源汽车凭借其环保、高效、节能等优势，已成为全球汽车产业转型升级的重要方向。近年来，在政策支持和市场需求的双重驱动下，我国新能源汽车产业发展迅速，产销量连创新高，技术水平不断提升，在全球新能源汽车领域已占据重要地位。

一、新能源电动车辆的发展现状

近年来，在全球能源革命和产业变革的浪潮中，新能源电动车发展如火如荼，从全球来看，各主要汽车大国和地区纷纷出台扶持政策，大力推动新能源汽车的研发应用。美国提出了雄心勃勃的新能源汽车发展规划，力争到2030年新能源汽车占轻型车新车销量的50%。欧盟提出2030年实现交通领域碳排放较1990年下降60%的目标，新能源车将成为实现该目标的重要抓手。日本提出2050年实现碳中和，新能源汽车是其落实绿色出行理念的重要载体。在政策激励下，各大车企不断加大研发投入，新能源车型日益丰富，电池、电机等核心技术不断突破，续航里程持续提升，能耗水平逐步降低，推动全球新能源电动车保有量和销量持续增长。其中，中国已成为全球最大的新能源电动车市场，2021年新能源车销量首次突破350万辆，连续7年居世界首位。随着新能源汽车下乡和进城、充电基础设施加快建设等利好政策出台，未来新能源电动车市场将进一步扩大，发展前景广阔。

二、能源管理策略优化的必要性与紧迫性

尽管新能源电动车发展势头迅猛，但仍面临诸多制约因素，影响其大规模商业化应用和产业化发展，受动力电池能量密度、使用寿命等技术瓶颈制约，目前新能源电动车的续航里程普遍偏低，难以满足消费者的长途出行需求，电池技术有待进一步突破，由于缺乏精细化的能源管理手段，新能源电动车的能耗水平仍有较大优化空间。据测算，目前电动汽车从电网取电到驱动车轮的总体效率仅为50%左右，远低于燃油车的效率水平，由于电池、电机等电驱动系统效率不高，部分电能在传递过程中损耗严重。在制动、下坡等工况下，传统电动车大量制动能量并未得到有效回收利用，能量浪费问题突出。能耗高、里程短已成为制约新能源电动车推广应用的关键瓶颈。因此，需加强电池管理、电机控制、制动能量回收等方面的能源优化管理，在提高电驱动系统效率的同时，实现动力电池的高效充放电，最大限度减少电能损耗，提升新能源电动车的经济性和可用性。这不仅关系到新能源电动车产业的健康可持续发展，也是建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系的内在要求，对于促进汽车与能源革命协同发展，推动绿色低碳转型具有重要意义。

三、新能源电动车辆的能源管理策略优化

(一) 电池管理系统的优化

电池作为新能源电动车的“心脏”，其性能的优劣直接决定了整车的续航里程和能耗水平。电池管理系统(BMS)是保障电池安全、高效运行的关键，其核心任务是实现电池的智能化管理和控制。针对当前BMS存在的充放电控制粗放、均衡管理不足、故障诊断滞后、热管理不完善等问题，需优化BMS策略，提升电池系统效率。充放电控制方面，借助模糊控制、自适应控制等智能算法，根据电池荷电状态(SOC)、温度等关键参数，实时调节充放电电流，动态匹配电池最佳工作区间，在防止过充过放时，延长电池的循环使用寿命。

在均衡管理方面，采用均流板、飞梭电容等均衡电路拓扑，有效削减电池组中各单体电池因一致性差异导致的电压不平衡问题，避免“木桶效应”，最大限度提升电池组的能量利用率和工作寿命。故障诊断方面，加快构建完善的电池故障诊断模型，综合运用多传感器信息融合、机器学习等技术手段，实现对电池健康状态的实时监测和多模式故障诊断，做到故障早发现、早预警、早隔离，全面提升电池安全运行水平。热管理方面，着眼于电池系统全生命周期，优化热管理系统的结构布局和工作模式，灵活采取液冷、风冷、相变等多样化散热措施，实现电池组温度的多区域、精确控制，防止因温度失衡而引发的电池老化或性能衰减问题，通过上述BMS策略的系统优化，预计可使电池系统效率提升2%-5%，进而显著提高新能源电动车的整车能量利用效率。

(二) 驱动电机控制策略的优化

驱动电机是新能源电动车的核心执行部件，其动力性能和能量损耗直接影响整车的经济性和续驶里程，受限于控制策略的局限性，电机能耗问题仍较为突出，为充分发挥电机的高效节能优势，优化驱动电机控制已成为新能源车企的重要课题。转矩控制层面，采用自适应神经网络、滑模变结构等智能控制算法，根据驾驶员意图和工况需求，实时调节电机输出转矩，精准匹配负载需求，在满足动力性的同时实现能耗最小化，让电机始终工作在最佳效率区间。转速控制层面，通过分析电机效率图谱，确定电机在不同工况下的最优效率区间，并结合整车控制需求，实时调节电机工作转速，使其始终运行在高效区，从而降低电机能量损耗。加强电机自身损耗机理的研究，针对电机铁耗、铜耗、机械损耗等构建高精度的数学模型，在效率优化控制中充分考虑电机自身的特性约束，提高优化控制的针对性和有效性，通过驱动电机控制策略的多维度优化，使电机系统效率整体提升3%-8%，从而在降低整车能耗的同时，显著提升新能源电动车的续驶里程。

(三) 再生制动能量回收策略的优化

再生制动是新能源电动车实现能量回收利用、提升能源经济性的关键技术，合理设计再生制动策略，协调好制动力分配和能量回收强度，对提高整车效率至关重要。优化制动力分配控制，综合考虑制动力需求、电机工作状态、电池荷电状态(SOC)等因素，合理分配再生制动力和机械制动力，在保证制动性能的同时，最大化提高能量回收效率。优化能量回收强度控制，根据制动工况和车速需求，实时调节再生制动扭矩，低速时适度减小再生制动强度，高速时适度增大再生制动强度，在满足制动力需求的同时提高能量回收效率。协同高效回收剩余能量，针对下坡、怠速等工况下回收不足问题，引入超级电容作为辅助能量回收装置，充分回收剩余制动能量，提高能量利用率，再生制动策略优化提高制动能量回收效率10%-20%，大幅提升整车能源经济性。

结语

新能源电动车作为推动汽车与能源变革的重要力量，大有可为、大有作为，但面对能源利用效率不高等发展瓶颈，必须加快核心技术突破，完善能源管理体系，优化能源利用策略，推动电池、电机、电控等关键系统的集成优化，最大限度提升新能源汽车的能源利用效率，不断拓展其应用场景和市场空间。通过能源管理水平的持续提升，我国新能源电动车产业必将实现更大发展，为建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系作出更大贡献。在新时代能源变革的伟大实践中，新能源电动车产业必将以更加优异的成绩，书写高质量发展的崭新篇章。

参考文献

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[2] 葛显龙，竹自强，金渊智.基于两阶段求解策略的动态电动车辆路径优化研究[J].运筹与管理， 2022， 31(8):57-63.