Kiểm soát nhiệt độ PID truyền thống trong xe điện hoạt động giống như "lái xe bằng cách nhìn vào gương chiếu hậu" - nó phản ứng với những thay đổi nhiệt độ sau khi chúng đã xảy ra. Đối với ô tô chở khách, cách tiếp cận này thường là đủ. Nhưng đối với các xe điện thương mại mang bộ pin 200–400 kWh và yêu cầu sạc nhanh 4C, hệ thống làm mát phản ứng đơn giản là không thể theo kịp.
Đây là nơi Kiểm soát dự đoán mô hình (MPC) thay đổi mọi thứ.
Điều khiển dự đoán mô hình là một chiến lược điều khiển nâng cao sử dụng mô hình toán học của hệ thống để dự đoán hành vi trong tương lai của nó và tối ưu hóa các hành động điều khiển tương ứng. Trong nghiên cứu học thuật, MPC đã được chứng minh là giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng trong hệ thống quản lý nhiệt pin trong khi vẫn duy trì kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ hơn so với các phương pháp thông thường.
NEWBASE đã trở thành công ty đầu tiên triển khai thành công thuật toán MPC trong lĩnh vực BTMS (Hệ thống quản lý nhiệt pin) cho xe thương mại — chuyển quản lý nhiệt từ điều chỉnh phản ứng sang dự đoán chủ động.
Thiết bị làm mát bằng nước BTMS dựa trên MPC hoạt động theo chu trình thông minh gồm ba bước:
1. Mô hình song sinh kỹ thuật số có thể dự đoán
Một mô hình song sinh kỹ thuật số kết hợp nhiệt-điện của pin được thiết lập trong thời gian thực, dự đoán quỹ đạo nhiệt độ của pin trong 30–60 giây tiếp theo. Mô hình này liên tục cập nhật dựa trên phản hồi thực tế của cảm biến, đảm bảo độ chính xác của dự đoán ngay cả khi tình trạng pin thay đổi trong suốt vòng đời của nó.
2. Tích hợp đầu vào đa chiều
Hệ thống không chỉ nhìn vào nhiệt độ pin hiện tại. Nó tính đến điều kiện đường xá, cấu hình nguồn điện sạc, dự báo nhiệt độ môi trường và thậm chí cả kiểu lái xe dự kiến. Bằng cách kết hợp các đầu vào này, thuật toán MPC lên kế hoạch cho chiến lược làm mát tối ưu trước khi nhiệt trở thành vấn đề.
3. Tối ưu hóa cuộn với hiệu chỉnh phản hồi
Trong mỗi chu kỳ điều khiển, hệ thống thực hiện tối ưu hóa luân phiên - liên tục so sánh kết quả dự đoán với các phép đo thực tế và điều chỉnh mô hình của nó theo thời gian thực. Vòng kín "dự đoán-thực hiện-đúng" này đảm bảo rằng hệ thống làm mát luôn đi trước một bước so với các sự kiện nhiệt.
Kết quả của việc triển khai MPC trong các thiết bị làm mát bằng nước BTMS của NEWBASE có thể đo lường được và có ý nghĩa quan trọng:
Khi thị trường xe điện thương mại chuyển sang tiêu chuẩn sạc cực nhanh 4C và 5C, tải nhiệt trên bộ pin tăng lên đáng kể. Sạc 4C mang lại công suất hiện tại gấp bốn lần pin — tạo ra nhiều nhiệt hơn so với sạc thông thường. Nếu không quản lý nhiệt thông minh, lượng nhiệt này có thể làm suy giảm tế bào pin, giảm hiệu suất sạc và thậm chí gây ra hiện tượng thoát nhiệt.
Quản lý nhiệt dựa trên MPC rất phù hợp để giải quyết thách thức này vì nó có thể dự đoán tải nhiệt trước khi bắt đầu sạc và làm mát trước bộ pin đến nhiệt độ khởi động tối ưu. Trong quá trình sạc, nó tự động điều chỉnh cường độ làm mát dựa trên dự đoán nhiệt độ theo thời gian thực — ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt và làm mát quá mức.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí World Electric Vehicle Journal (2025) của MDPI xác nhận rằng chiến lược MPC cho BTMS có thể tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng trong khi vẫn duy trì nhiệt độ pin trong khoảng thời gian vận hành an toàn. Nhiều nghiên cứu học thuật từ các tổ chức bao gồm Viện Công nghệ Bắc Kinh đã xác nhận rằng quản lý nhiệt dựa trên MPC vượt trội hơn các phương pháp tiếp cận dựa trên quy tắc và PID thông thường về cả hiệu suất năng lượng và độ chính xác kiểm soát nhiệt độ.
Thành tựu của NEWBASE nằm ở việc chuyển những tiến bộ học thuật này thành một hệ thống sẵn sàng sản xuất, khả thi về mặt thương mại cho các ứng dụng hạng nặng - trong đó độ tin cậy, độ bền và hiệu quả chi phí là không thể thương lượng.
MPC không chỉ là bản nâng cấp thuật toán điều khiển — nó còn là nền tảng của việc quản lý nhiệt pin thực sự thông minh. Khi xe điện thương mại trở nên mạnh mẽ hơn và sạc nhanh hơn, khả năng dự đoán, lập kế hoạch và ngăn chặn các vấn đề về nhiệt trước khi chúng phát sinh sẽ tạo nên sự khác biệt giữa các công ty dẫn đầu ngành với phần còn lại.
Kiểm soát nhiệt độ PID truyền thống trong xe điện hoạt động giống như "lái xe bằng cách nhìn vào gương chiếu hậu" - nó phản ứng với những thay đổi nhiệt độ sau khi chúng đã xảy ra. Đối với ô tô chở khách, cách tiếp cận này thường là đủ. Nhưng đối với các xe điện thương mại mang bộ pin 200–400 kWh và yêu cầu sạc nhanh 4C, hệ thống làm mát phản ứng đơn giản là không thể theo kịp.
Đây là nơi Kiểm soát dự đoán mô hình (MPC) thay đổi mọi thứ.
Điều khiển dự đoán mô hình là một chiến lược điều khiển nâng cao sử dụng mô hình toán học của hệ thống để dự đoán hành vi trong tương lai của nó và tối ưu hóa các hành động điều khiển tương ứng. Trong nghiên cứu học thuật, MPC đã được chứng minh là giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng trong hệ thống quản lý nhiệt pin trong khi vẫn duy trì kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ hơn so với các phương pháp thông thường.
NEWBASE đã trở thành công ty đầu tiên triển khai thành công thuật toán MPC trong lĩnh vực BTMS (Hệ thống quản lý nhiệt pin) cho xe thương mại — chuyển quản lý nhiệt từ điều chỉnh phản ứng sang dự đoán chủ động.
Thiết bị làm mát bằng nước BTMS dựa trên MPC hoạt động theo chu trình thông minh gồm ba bước:
1. Mô hình song sinh kỹ thuật số có thể dự đoán
Một mô hình song sinh kỹ thuật số kết hợp nhiệt-điện của pin được thiết lập trong thời gian thực, dự đoán quỹ đạo nhiệt độ của pin trong 30–60 giây tiếp theo. Mô hình này liên tục cập nhật dựa trên phản hồi thực tế của cảm biến, đảm bảo độ chính xác của dự đoán ngay cả khi tình trạng pin thay đổi trong suốt vòng đời của nó.
2. Tích hợp đầu vào đa chiều
Hệ thống không chỉ nhìn vào nhiệt độ pin hiện tại. Nó tính đến điều kiện đường xá, cấu hình nguồn điện sạc, dự báo nhiệt độ môi trường và thậm chí cả kiểu lái xe dự kiến. Bằng cách kết hợp các đầu vào này, thuật toán MPC lên kế hoạch cho chiến lược làm mát tối ưu trước khi nhiệt trở thành vấn đề.
3. Tối ưu hóa cuộn với hiệu chỉnh phản hồi
Trong mỗi chu kỳ điều khiển, hệ thống thực hiện tối ưu hóa luân phiên - liên tục so sánh kết quả dự đoán với các phép đo thực tế và điều chỉnh mô hình của nó theo thời gian thực. Vòng kín "dự đoán-thực hiện-đúng" này đảm bảo rằng hệ thống làm mát luôn đi trước một bước so với các sự kiện nhiệt.
Kết quả của việc triển khai MPC trong các thiết bị làm mát bằng nước BTMS của NEWBASE có thể đo lường được và có ý nghĩa quan trọng:
Khi thị trường xe điện thương mại chuyển sang tiêu chuẩn sạc cực nhanh 4C và 5C, tải nhiệt trên bộ pin tăng lên đáng kể. Sạc 4C mang lại công suất hiện tại gấp bốn lần pin — tạo ra nhiều nhiệt hơn so với sạc thông thường. Nếu không quản lý nhiệt thông minh, lượng nhiệt này có thể làm suy giảm tế bào pin, giảm hiệu suất sạc và thậm chí gây ra hiện tượng thoát nhiệt.
Quản lý nhiệt dựa trên MPC rất phù hợp để giải quyết thách thức này vì nó có thể dự đoán tải nhiệt trước khi bắt đầu sạc và làm mát trước bộ pin đến nhiệt độ khởi động tối ưu. Trong quá trình sạc, nó tự động điều chỉnh cường độ làm mát dựa trên dự đoán nhiệt độ theo thời gian thực — ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt và làm mát quá mức.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí World Electric Vehicle Journal (2025) của MDPI xác nhận rằng chiến lược MPC cho BTMS có thể tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng trong khi vẫn duy trì nhiệt độ pin trong khoảng thời gian vận hành an toàn. Nhiều nghiên cứu học thuật từ các tổ chức bao gồm Viện Công nghệ Bắc Kinh đã xác nhận rằng quản lý nhiệt dựa trên MPC vượt trội hơn các phương pháp tiếp cận dựa trên quy tắc và PID thông thường về cả hiệu suất năng lượng và độ chính xác kiểm soát nhiệt độ.
Thành tựu của NEWBASE nằm ở việc chuyển những tiến bộ học thuật này thành một hệ thống sẵn sàng sản xuất, khả thi về mặt thương mại cho các ứng dụng hạng nặng - trong đó độ tin cậy, độ bền và hiệu quả chi phí là không thể thương lượng.
MPC không chỉ là bản nâng cấp thuật toán điều khiển — nó còn là nền tảng của việc quản lý nhiệt pin thực sự thông minh. Khi xe điện thương mại trở nên mạnh mẽ hơn và sạc nhanh hơn, khả năng dự đoán, lập kế hoạch và ngăn chặn các vấn đề về nhiệt trước khi chúng phát sinh sẽ tạo nên sự khác biệt giữa các công ty dẫn đầu ngành với phần còn lại.
