基于物理模型的汽車輕量化生命周期評估

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基于物理模型的汽車輕量化生命周期評估

輕量化是用于改善車輛燃油經濟性的一種關鍵策略。使用更輕的材料（如鋁、鎂和復合材料）代替傳統材料（如鋼），減少了車輛使用時的能量消耗和溫室氣體（GHG）排放，但輕質材料在生產和車輛制造中通常會增加能量消耗和溫室氣體排放。對車輛使用期間質量減輕的生命周期引起的燃油消耗進行定量評估。提出了一種新的基于物理方法來評估由質量引起的燃油消耗（MIF）。基于美國環境保護局對2013年車輛燃油經濟性試驗的106條記錄，在0.2～0.5L/（100km·100kg）范圍內通過使用公開可用的數據來計算MIF值，說明了該方法的實用性。當輕量化應用到高燃油消耗和高功率的車輛上時，效果更加顯著。使用所提到的基于物理的模型，為未來的車輛輕量化生命周期評估研究打下了堅實的基礎。

在車輛零部件生命周期評估（LCA）中，對于階段存儲分析，建議使用MIF值來計算由質量引起的MIF。MIF值等于燃油消耗減少量（FRV）除以總機械效率。該模型的優勢是，在一個輕量化的實際范圍中，有、無動力系統調整下的總機械效率幾乎相等，可以使用無動力系統調整下的MIF值代替有動力系統調整下的MIF值。該模型關鍵的策略含義是輕量化取決于車輛燃油經濟性和功率。具有先進傳動系統的車輛，如混合動力電動汽車（HEV）、電池電動汽車（BEV）和燃料電池汽車（FCV）等，會有不同范圍的效率參數（如熱力學效率和機械效率）。

刊名：Environmental Science & Technology（英）

刊期：2013年第47期

作者：Hyung Chul Kim et al

編譯：王欣欣