来源：快猛电池 发布日期：2026-05-29 13:36:47

混合动力轿车（HEVs）可以下降燃油耗费与排放，但和谐的热-能量办理日益遭到动力电池的约束，其可行性取决于荷电状况（SoC）边界、温度依赖的功率才能以及辅佐热负载下的充电承受度。当时多数研讨仍将热办理系统（TMS）与能量办理系统（EMS）分裂处理，这削弱了在实践工况变异性下同步完成燃油经济性、排放合规性、舒适性及储能耐久性的或许性。本总述从以电池储能为中心的视角，总结了经颅磁影响-能量办理协同战略。首先说明了电池相关热途径及其与功率分配和荷电状况（SoC）调控的交互效果，包含与电力电子器件、废热使用、以及重塑能量收回功率与运转裕度的座舱暖通空调或热泵系统的关联。随后从束缚执行与可布置性角度比照了典型操控办法族，涵盖根据规矩的监控、根据优化的办法（动态规划DP与等效耗费最小战略ECMS）、翻滚时域模型猜测操控（MPC）以及根据学习的操控。最后探讨了工程差距与研讨需求，包含跨时间尺度的电-热-老化耦合建模、在线核算资源分配，以及经过模型在环（MiL）、软件在环（SiL）、硬件在环（HiL）和车-云联合模仿的验证办法。研讨特别着重了以储能为中心的基准测试和充电感知的热预处理作为有用发展方向。

引言

近年来，破纪录的热浪和极端高温加剧了公众要求快速减排的压力[1]。全球评价标明，当时升温幅度已挨近（有时乃至超过）工业化前水平的1.5°C[2]。交通运送部门仍是温室气体的首要来源：2022年其占全球CO₂排放量的很大比重，其间路途运送（首要是乘用车和重型货车）占该总量的绝大部分[3]。因而，路途运送脱碳已成为气候动作的中心焦点，这既需要技能创新，也需要支持性政策。一条远景广阔的途径是车辆动力系统的电气化，该技能依托车载储能系统来代替或辅佐内燃机（ICE）。跟着发电变得更加清洁，电气化车辆可明显下降客运出行的单位里程排放量。具体而言，混合动力轿车（HEV）经过将内燃机与电池驱动电机相结合，已成为传统内燃机轿车与纯电池电动轿车之间的有用跨链桥。
在此布景下，电动化出行——尤其是电动驱动车辆的大规模普及——已成为下降路途交通排放的要害途径[4]。最新销售数据显示，全球纯电动乘用车市场份额继续攀升[5]。与此一起，混合动力轿车（HEVs）作为内燃机（ICEs）向全面电动化过渡的技能计划，估计仍将坚持可观的市场占有率[6]。图1概括了全球混合动力轿车市场的最新增加态势，凸显出经过系统集成与协同操控技能进步混动功率的继续需求[7]。 %%
混合动力轿车因其可灵活运用多种驱动形式[8]，被公认为改善燃料经济性和下降排放的有用手段。这些优势的完成得益于车载电池储能系统的装备，该系统可以缓冲功率需求并收回再生制动能量。经过电力辅佐，混合动力轿车一般比同级别传统汽油车耗费更少燃料。表1总结了轻度混合动力、全混合动力及插电式混合动力构型在燃料经济性方面的典型差异[9][10][11][12]。值得注意的是，可完成的效益受限于电池在运转边界内的有用使用程度，特别是实践驾驶条件下影响再生能量存储的答应荷电状况窗口、温度相关功率才能及充电承受极限等要害参数。
要害之处在于，混合动力轿车（HEV）和插电式混合动力轿车（PHEV）并非电动轿车（EV）与内燃机（ICE）动力系统的简单叠加。经过整合两种推动源，这类车型重构了能量活动与运转功率系统，其间牵引电池作为中心能量缓冲设备发挥着要害效果。在实时运转中，电池荷电状况（SoC）与温度窗口一起约束着电动助力与再生能量收回的协同运作。针对城市启停工况，电动机一般承当起步与低速驱动功能，并将制动能量收回存储，这种规划有用减少了发动机低效工况运转时长，从而完成燃油耗费与排放的双重下降。在高速公路安稳行进工况下，其优势较为有限且更依赖于发动机功率以及能量办理系统（EMS）对动力源的分配效能。因而，实践燃油经济性改善程度会随电气化水平、再生制动才能及热办理效能而变化[13][14]。当电池处于过热或过冷状况时，其输出功率与充电承受才能均会下降，导致助力功能与能量收回一起削弱。因而对动力电池施行严格的热办理操控，是保证安全性、耐久性及继续高效运转的要害[15]。规划优秀的电池热办理系统（BTMS）能使电池一直作业在适合温度区间，并保障全工况下的可用功率。
除电池热办理外，车用热办理系统（TMS）对混合动力功率具有决定性效果[16][17]。相较于纯电动车或传统燃油车，混合动力轿车面临更杂乱的热耦合需求，因其需一起调控发动机、电机、电力电子系统、电池及车厢等具有不同温控方针的多重热源与热沉。这种杂乱性一般导致多套独立冷却与加热回路的并存。这也为热能共享创造了机会，例如在低温环境下使用发动机余热为电池或车厢供暖[18]，以及收回发动机或电机原本耗散的废热以进步能效[19]。但是，现有量产规划仍多将这些回路作为孤立子系统运转，且温度级差约束了直接换热的或许性。若缺少先进架构，余热再使用将一直受限，由于简易布局无法使发动机维持挨近高温最佳工况，一起以明显更低的方针温度调理电池[20]。
为满意差异化的热办理Objective，现代混合动力轿车正从以发动机为中心的冷却系统转向选用主动元件与和谐操控的智能化集成式热办理系统架构。传统发动机冷却经过散热器、水泵、节温器和电扇使发动机维持在高效温度区间，但无法一起满意电池与电驱动系统的差异化需求[21][22]。相比之下，集成式热办理系统选用电驱泵和切换阀，按需在各子系统间分配冷量或热量[23]。由于这些热办理辅佐设备耗费电能，其运转需与电池荷电状况（SoC）及温度限值协同调度，以防止能量过度耗费并维持充电承受才能。与能量办理系统的和谐还源于座舱空调与电池热办理系统对热资源的竞争，尤其在发动机停机时更为明显。与传统车辆依赖发动机余热进行车厢加热[24]不同，混合动力轿车（HEV）一般需要PTC加热器或热泵系统以维持舒适性，这使得热办理决议计划与推动系统及能量办理方针进一步耦合。
近年来，相关研讨探索了一系列混合动力轿车热办理新技能，要点重视系统集成与能效进步。针对多热源异质性传热特性，工程师们提出了创新式冷却回路规划与操控算法。例如，Zhang等[25]开发了根据多形式复合循环的混合动力轿车集中式热办理架构。该规划使用子系统间的能量互补性下降硬件冗余，完成了跨时节及多种行进工况下的安稳柔性运转。测试标明，该集成循环使冬季纯电续驶里程进步超20%，发动机燃热功率进步约5%。另一项研讨中，Wei等[26]构建了根据遗传算法的插电式混合动力轿车集成热办理系统模仿模型。模仿成果标明，车辆能耗受电池温度与荷电状况（SoC）影响明显，这提醒了电池热状况与系统整体功率之间的直接关联。上述事例证明，先进的热交换硬件与协同操控可在子系统层面完成明显效益。但是，此类研讨多数仍孤立优化单一热回路或组件，而非经过整车层面的整体战略和谐一切热源与散热单元。换言之，尽管电池冷却器或发动机冷却液回路等独立子系统或许得到改善，但唯有对混合动力系统中一切热交互进行同步办理，方能完成效益最大化。
这一发现提醒了当时混合动力轿车(HEVs)技能范畴存在的一个要害缺点：热办理系统(TMS)与能量办理系统(EMS)之间缺少系统性和谐。在实践运转中，TMS和EMS并非互相独立，而是严密耦合的，由于某一系统的决议计划会影响另一系统。若缺少恰当和谐，不仅会导致能量浪费（例如当EMS要求电池高功率输出时，仍经过电动电扇对电池进行急进冷却），还会造成系统响应延迟，从而引发功率低下乃至热安全风险。事实上，现在车辆中大多数现有的热办理系统（TMS）操控战略均独立于能量办理系统（EMS）施行，因而忽略了这种耦合效应[27][28]。类似地，多项研讨指出，当时EMS规划——无论是根据规矩仍是选用深度学习等技能——往往忽视热负荷的存在与TMS需求，导致热办理需求未能及时反应至功率分配操控器[29]。实践中，混合动力车辆的发动机、电机、电池组、传动系统与座舱HVAC系统之间存在着杂乱的暖流交互效果。为精确评价热活动对燃油耗费与二氧化碳排放的影响，有必要选用协同方式对一切子系统进行模仿与联合操控。跨范畴协同模仿及暖流-能量流的联合调控可明显进步整车功能与功率[30]。（例如当TMS检测到电池温度过低时，EMS或许决定在市区工况下延长发动机运转时间，从而完成一起充电与使用余热为电池升温。）图2展示了混合动力轿车运转中热-能量耦合起要害效果的若干典型场景。包含电池过热导致功率受限、座舱制冷需求改变电池使用战略、以及根据电池热办理需求对发动机余热进行使用或抛弃等事例。这些场景均标明：要完成最优成果，需保证能量办理系统（EMS）与热办理系统（TMS）协同运作而非互相掣肘。
近期多篇总述文章探讨了电动车辆热办理的不同方面，但各自研讨视角相对约束。例如Jaewan Kim等[31]聚焦于混合动力轿车锂离子电池热办理系统——系统剖析了电池产热特性，比照了主流BTMS架构（如风冷与液冷计划），并评价了其在峰值温度操控与温度均匀性方面的效能。Yuan等则[32]着重了电动轿车(EV)与混合动力轿车(HEV)热办理的重要性，指出协同模仿是处理车辆热电系统多物理场杂乱性的要害东西，并总述了用于热功能剖析的不同建模办法与软件集成战略。Javad等[33]调研了结合相变资料与主动冷却办法的混合式电池热办理系统(BTMS)概念，探讨了使用潜热存储缓冲电池温度的优势与应战。Ankur Dwivedi等[34]对混合动力轿车（HEV）中热管辅佐电池热办理系统进行了全面评述，涵盖系统架构与规划参数，并剖析了热管与空气、液体、相变资料或热电元件相结合的混合冷却构型。这些总述一起印证了学术界对HEV热办理日益增加的研讨爱好。但是，其研讨焦点首要集中在电池冷却的特定硬件解决计划、资料或建模技能上，对于整车层面集成化热办理系统（TMS）与能量办理系统（EMS）的协同操控战略评论较为有限。
跟着混合动力轿车向更高功能和更强系统集成度发展，能量办理与热办理之间的多物理场耦合效果日益凸显。传统的单一学科或单组件研讨办法已不足以精确描绘先进混合动力系统的实践运转特性与优化需求，亟需经过系统层面的和谐式热-能量办理研讨来补偿现有文献中的理论空缺。本研讨作业源于多重现实驱动要素：日趋严格的燃油经济性法规、电池热安全束缚条件的强化，以及减排方针的总体压力。咱们提出混合动力轿车的热办理系统（TMS）与能量办理系统（EMS）应当选用协同规划与运转战略，而非互相孤立运作。
本文总述的奉献可概括如下：

• 1.
  本文选用以电池储能为中心的视角，说明电池相关热途径（包含电池本体、功率电子器件、余热使用系统以及乘员舱HVAC与热泵）怎么与功率分配决议计划及荷电状况（SoC）调理互相效果。总述要点提醒了这些互相效果怎么重塑实践驾驶条件下的充电承受才能、温度依赖功率才能及可行作业裕度。
• 2.
  建立了一致分类系统，将TMS与EMS协同战略概括为根据规矩的耦合、根据优化的耦合（包含动态规划DP、等效油耗最小战略ECMS和翻滚时域模型猜测操控MPC）、根据学习的耦合以及分层式与集成式和谐。该分类系统着重束缚感知才能、实时可行性及工程可布置性。
• 3.
  代表性研讨经过一致的评价维度进行比照剖析，包含核算担负、可解释性和施行准备度。要点比较各战略在和谐牵引与热办理动作时的调度机制，一起考虑储能要害束缚条件（如荷电状况边界、温度相关功率约束及充电承受保护）的强制施行。
• 4.
  研讨整合了模型在环（MiL）、软件在环（SiL）和硬件在环（HiL）作业流程及协同模仿管线中的工程验证与施行要点，并清晰了尚未解决的中心应战。这些应战包含跨时间尺度的电热老化建模、不确定性和猜测误差下的鲁棒和谐操控、在线核算资源分配，以及支持可复现和可迁移评价的以存储为中心的基准测试系统。