DETA蓄电池影响微型纯电动汽车锂离子电池容量衰减的驾驶与环境因素
发布时间：2026-03-28 09:44:15 点击： 次
本研究实证探究了影响微型纯电动汽车(MBEVs)电池容量衰减的车辆层面参数。通过收集多辆MBEV与乘用BEV的实际行驶与充电数据进行对比，并整合气象、地理及道路数据集以考察环境影响，开发了基于恒流充电时长的回归模型来量化衰减程度。该模型展现出高度可靠性(R² > 0.9)，揭示MBEVs的衰减速率比传统BEVs快1.8倍，其中频繁浅循环充电与高温工况被确认为关键诱因。研究进一步通过多性向分析证实，车辆重量与任务工况对燃料费消耗模式的影响会间接加剧容量衰减。这些发现为优化微型电动车电池管理系统提供了实证依据。2在68款纯电动车型(BEV)中建立了具有高度预测效度(<i>R</i><sup>2</sup> = 0.967)的容量衰减模型。通过该模型对性能衰减与非衰减BEV进行分类后，统计分析表明微型纯电动车(MBEV)比私人纯电动车(PBEV)更易受外部环境条件和驾驶动态导致的容量衰减影响。进一步发现，性能衰减的MBEV通常运行于高速、地形多变且频繁加减速的工况下，导致功率需求和能量吞吐量增大。研究证实，与非衰减MBEV相比，这些驾驶行为会加速容量衰减进程。本研究证实，车辆级运行数据能有效反映实际运营MBEV车队的长期电池健康状态，为MBEV的数据驱动诊断和全生命周期管理策略提供了理论支撑。
微型电池电动汽车(MBEVs)近期作为一种可持续解决方案崭露头角，为中程环保交通服务提供了新选择。该技术为公共交通基础设施欠发达的农村地区提升出行能力提供了可行替代方案，同时有助于减少温室气体排放。通过为中程出行提供经济型清洁移动服务，MBEVs在经济效益、环境效益和社会效益三个维度展现出显著优势[[1], [2], [3], [4], [5]]。
在纯电动汽车(BEVs)中，电池组占系统总成本的最大比重。因此，微型纯电动汽车(MBEVs)采用小容量电池有助于降低整体运营成本。然而，电池系统本身具有有限的使用寿命，其容量会随时间推移逐渐衰减。这种容量衰减直接导致续航里程下降，成为影响MBEVs可持续运营的关键技术挑战。因此，必须在整车层面建立有效的管理策略和运营规范，以确保MBEVs长期运行的可持续性与可靠性。
为制定此类策略与指导方针，必须识别影响车辆层面电池退化的关键运行因素。这需要全面理解驾驶行为、环境条件及车辆使用模式如何共同作用于退化进程。通过量化这些车辆层面的影响效应，可开发更高效且数据驱动的管理框架，从而延长电池寿命并提升多性向纯电动车辆（MBEV）任务运营的可持续性。
先前研究已分析了在纯电动车辆(BEV)系统中对电池容量衰减产生物理影响的整车级参数[[6], [7], [8], [9], [10], [11]]。例如，Jafari等[7]通过车辆软件模拟和基于物理原理的电池容量衰减模型，定量研究了加速容量退化的影响因素。该分析涵盖了多种整车级参数——包括加速度、放电深度(DoD)、电池功率、充电类型及交通状况等——从而推动了对驾驶行为如何影响容量衰减的更深入物理解读。Ou[9]与Bamdezh及Molaeimanesh[11]进一步证明，除充电类型的影响外，热管理与环境温度同样是导致电池性能衰退的关键因素。然而，如表1所示，他们的分析主要集中于具有较长续航里程的乘用纯电动车型（PBEV）的整车级参数。
相比之下，微型电动汽车（MBEVs）的显著特征在于其电池容量明显更小，通常低于20千瓦时，这从根本上改变了其运行特性与衰减敏感性。Etxandi-Santolaya等学者[12]通过研究证实，电池容量约24千瓦时的短程电动车在高功率驾驶工况下，其衰减速率会不成比例地高于中程（约50千瓦时）与长程（约100千瓦时）车型，这表明电池容量大小对衰减机制具有关键调控作用。
这表明微型纯电动汽车(MBEV)需要更审慎地考虑电池容量衰减问题，尤其需关注驾驶行为与环境运行条件的影响。然而，现有文献忽视了真实场景中MBEV的车辆级参数，特别是在不同气象与地形环境下异质性驾驶行为的表征。
为填补这些研究空白，本研究聚焦于共享出行场景下的MBEV，系统探究了车辆级驾驶行为与环境应力因子(包括环境温度与路面俯仰角)如何交互影响电池容量衰减。通过这种方法，本研究将现有衰减分析框架从传统BEV/PBEV平台拓展至微型电动车领域，并实证表明：在大容量电池车辆中观测到的衰减机制不能直接外推至微容量电动汽车。
我们的主要贡献总结如下。
图文摘要
引言
在纯电动汽车(BEVs)中，电池组占系统总成本的最大比重。因此，微型纯电动汽车(MBEVs)采用小容量电池有助于降低整体运营成本。然而，电池系统本身具有有限的使用寿命，其容量会随时间推移逐渐衰减。这种容量衰减直接导致续航里程下降，成为影响MBEVs可持续运营的关键技术挑战。因此，必须在整车层面建立有效的管理策略和运营规范，以确保MBEVs长期运行的可持续性与可靠性。
为制定此类策略与指导方针，必须识别影响车辆层面电池退化的关键运行因素。这需要全面理解驾驶行为、环境条件及车辆使用模式如何共同作用于退化进程。通过量化这些车辆层面的影响效应，可开发更高效且数据驱动的管理框架，从而延长电池寿命并提升多性向纯电动车辆（MBEV）任务运营的可持续性。
先前研究已分析了在纯电动车辆(BEV)系统中对电池容量衰减产生物理影响的整车级参数[[6], [7], [8], [9], [10], [11]]。例如，Jafari等[7]通过车辆软件模拟和基于物理原理的电池容量衰减模型，定量研究了加速容量退化的影响因素。该分析涵盖了多种整车级参数——包括加速度、放电深度(DoD)、电池功率、充电类型及交通状况等——从而推动了对驾驶行为如何影响容量衰减的更深入物理解读。Ou[9]与Bamdezh及Molaeimanesh[11]进一步证明，除充电类型的影响外，热管理与环境温度同样是导致电池性能衰退的关键因素。然而，如表1所示，他们的分析主要集中于具有较长续航里程的乘用纯电动车型（PBEV）的整车级参数。
相比之下，微型电动汽车（MBEVs）的显著特征在于其电池容量明显更小，通常低于20千瓦时，这从根本上改变了其运行特性与衰减敏感性。Etxandi-Santolaya等学者[12]通过研究证实，电池容量约24千瓦时的短程电动车在高功率驾驶工况下，其衰减速率会不成比例地高于中程（约50千瓦时）与长程（约100千瓦时）车型，这表明电池容量大小对衰减机制具有关键调控作用。
这表明微型纯电动汽车(MBEV)需要更审慎地考虑电池容量衰减问题，尤其需关注驾驶行为与环境运行条件的影响。然而，现有文献忽视了真实场景中MBEV的车辆级参数，特别是在不同气象与地形环境下异质性驾驶行为的表征。
为填补这些研究空白，本研究聚焦于共享出行场景下的MBEV，系统探究了车辆级驾驶行为与环境应力因子(包括环境温度与路面俯仰角)如何交互影响电池容量衰减。通过这种方法，本研究将现有衰减分析框架从传统BEV/PBEV平台拓展至微型电动车领域，并实证表明：在大容量电池车辆中观测到的衰减机制不能直接外推至微容量电动汽车。
我们的主要贡献总结如下。
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我们通过系统分析微小型纯电动汽车电池退化相关因素（这些因素此前从未被研究过），填补了一项关键的研究空白。 - •
我们利用多模态真实世界运行数据（而非实验室测量数据），对实际运营中的微小型纯电动汽车进行电池容量退化检测与分析。 - •
我们开发了一种基于CCCT的方法论，利用多种纯电动车型的充电数据来识别容量退化状态。 - •
通过统计与实证分析，我们揭示了微型纯电动车中与电池退化相关的关键驾驶及环境因素。