氢燃料电池汽车不同制氢方案的全生命周期评价及情景模拟研究（双语出版）

氢燃料电池汽车作为新能源汽车领域未来的重要方向已成为行业共识，为评估氢燃料电池汽车不同制氢方案对资源、能源和环境的影响，构建氢燃料电池汽车燃料循环以及4种制氢方案的全生命周期评价数学模型，选取代表世界先进水平的丰田Mirai燃料电池汽车作为评价对象，应用GaBi软件的基础数据库对其进行全生命周期评价，同时对甲烷催化重整法、甲醇催化裂解法、电解水法和氨裂解法4种制氢方案的全生命周期能耗、排放进行量化计算。最后，以电力结构作为关键因素对当前最常用的电解水法进行情景模拟并与其他3种方案进行对比分析。评价计算结果表明：电解水法制氢的矿产资源消耗、化石能源消耗和环境影响均最高；甲醇催化裂解法制氢的矿产资源消耗和化石能源消耗均为最低，仅分别为电解水法的2%和3%；甲烷催化重整法制氢的环境影响最低，仅为电解水法的1.6%。情景模拟结果表明：电解水法的环境影响在煤电比例降低到41.6%的情况下仍然在4种制氢方案中最大，然而在水力单一清洁能源发电的极限情况下环境影响最小，但基于中国的资源禀赋，全面实现水力发电并不可行。因此，须从提升电解水法的能源利用效率、改进关键技术等方面有所突破才能使其成为未来大规模制氢的可行方案。     

不同动力电池新能源货运配送车辆节能减排绩效评价研究

为研究新能源货运车辆装配不同动力电池对节能减排的影响,选取某款新能源货运配送车辆为研究对象,利用GaBi软件建立了3种常用动力电池的整车生命周期评价模型,从原材料获取、生产制造、装配、运行使用、报废回收5个阶段进行节能减排差异分析,并对全球变暖潜值 （Global Warming Potential,GWP） 等环境影响类型进行归一化处理和量化计算处理。结果表明,分别装配3种电池整车的化石能源消耗以煤炭为主、环境排放以CO2为主;纯电动汽车的能源消耗、污染物排放集中在运行使用阶段;综合比较,装配了三元锂电池的整车,其全生命周期节能减排效果最佳,装配了锰酸锂电池的整车则表现最差。加大清洁能源的使用力度、减少用于电力生产的化石能源消耗、提高回收率等措施,可以显著减少污染物排放。     

氢燃料电池汽车不同制氢方案的全生命周期评价及情景模拟研究

氢燃料电池汽车作为新能源汽车领域未来的重要方向已成为行业共识,为评估氢燃料电池汽车不同制氢方案对资源、能源和环境的影响,构建氢燃料电池汽车燃料循环以及4种制氢方案的全生命周期评价数学模型,选取代表世界先进水平的丰田Mirai燃料电池汽车作为评价对象,应用GaBi软件的基础数据库对其进行全生命周期评价,同时对甲烷催化重整法、甲醇催化裂解法、电解水法和氨裂解法4种制氢方案的全生命周期能耗、排放进行量化计算。最后,以电力结构作为关键因素对当前最常用的电解水法进行情景模拟并与其他3种方案进行对比分析。评价计算结果表明:电解水法制氢的矿产资源消耗、化石能源消耗和环境影响均最高;甲醇催化裂解法制氢的矿产资源消耗和化石能源消耗均为最低,仅分别为电解水法的2%和3%;甲烷催化重整法制氢的环境影响最低,仅为电解水法的1.6%。情景模拟结果表明:电解水法的环境影响在煤电比例降低到41.6%的情况下仍然在4种制氢方案中最大,然而在水力单一清洁能源发电的极限情况下环境影响最小,但基于中国的资源禀赋,全面实现水力发电并不可行。因此,须从提升电解水法的能源利用效率、改进关键技术等方面有所突破才能使其成为未来大规模制氢的可行方案。     

增程式电动汽车全生命周期节能减排绩效评价

采用全生命周期评价(LCA)一整套方法和理论,基于德国开发的生命周期评价专用软件GABI,选取国内市场上某款增程式电动汽车,建立该车全生命周期评价模型,从而对增程式电动汽车的节能减排绩效进行研究。根据增程式电动汽车结构特点,将整车划分为发动机、发电机等10大部件,从原材料获取、制造装配、运行使用和报废回收4个阶段进行节能减排绩效研究。结果表明,原材料获取阶段矿产资源消耗最多,运行使用阶段化石能源消耗占比最高,而报废回收阶段均产生了明显的正效益。从提高增程式电动汽车能源转换效率,优化电能结构和建立完善的报废回收体系等方面提出建议,以达到增程式电动汽车节能减排的目的。     

匹配不同动力电池的纯电动汽车全生命周期节能减碳评价研究

为评估匹配不同动力电池的纯电动汽车 （Battery Electric Vehicle,BEV） 全生命周期环境影响,以某款已上市纯电动汽车为研究对象,分别匹配 4款常用动力电池,基于 GaBi软件搭建生命周期评价模型,对其进行 2021年与 2030年全生命周期能源消耗与环境排放研究,并选取关键参数因子进行敏感性分析。研究表明,匹配钛酸锂电池的纯电动汽车化石能源消耗（ADP（f））与全球变暖潜值 （Global Warming Potential,GWP） 均为最高;纯电动汽车在运行使用阶段与生产制造阶段具有较高的能耗与排放;到2030年,纯电动汽车全生命周期ADP（f）与GWP将显著降低,同时随着电力结构的优化与动力电池充电效率的提升,匹配不同动力电池的整车ADP（f）与GWP也将随之降低。     

汽车产品生态设计现状及在中国实施的思考

通过调研国外汽车产品生态设计的成功先进经验,并结合国内的汽车产业现状,采用全生命周期的分析方法,研究汽车产业在原材料的生产、零部件的生产、整车生产、汽车使用阶段、以及报废回收等全生命周期的资源、能源消耗,以及对环境的污染,推动循环经济和节能减排在汽车行业的开展,促进汽车产业的转型升级。     

基于结构轻量化的城市客车车身生命周期评价

为某12 m全承载混合动力城市客车建立车身有限元模型,通过强度、刚度、模态分析、结构轻量化和生命周期评价,分析车身结构优化对整车节能减排效果的影响。结果表明,与原车身骨架相比,结构优化后车身骨架质量减轻了52.5 kg,弯曲与极限扭转两种工况下均满足强度、刚度要求,且具有良好的固有振动特性。就全生命周期而言,轻量化后矿产资源消耗减少了0.4E04 kg Sb-eq.,化石能源消耗减少0.7E04 MJ,综合环境影响值减少0.42E11,减低率分别为3.81%、4.46%和4.56%。     

纯电动汽车与传统汽车轻量化全生命周期多目标优化研究

汽车轻量化虽然能够有效降低使用阶段的能耗和排放,但如果把涵盖材料获取、材料加工、零部件加工制造、整车装配、使用和回收利用的全生命周期都考虑进去,轻量化并不一定节能减排,成本也可能增加。以往评价汽车产品的轻量化效果主要关注汽车的运行使用阶段,而未能从整个汽车生命周期的各个阶段予以综合考虑,也未进行汽车轻量化全生命周期多目标优化研究。针对此问题,本文中提出在轻量化设计阶段协同考虑轻量化后的全生命周期能耗、环境排放和成本变化,并进行轻量化全生命周期多目标优化研究,达到在轻量化的同时汽车全生命周期的能耗、环境排放减少和成本不增加的目标。选取某公司生产的传统汽油车和在此平台上开发的纯电动汽车作为实证研究对象,基于静态生命周期评价模型,选择钢质量减少比例、铝质量增加比例和镁质量增加比例作为设计变量,全生命周期能耗、温室效应(GWP)和生产成本作为3个目标。通过多目标优化,当纯电动汽车和传统汽油车钢质量分别减少6.44%和6.41%、铝质量均增加1%、镁质量分别增加0.44%和0.41%时,全生命周期能耗分别减少3.20%和3.21%,GWP分别减少2.84%和2.88%,生产成本不增加。     

基于GREET汽车全生命周期能耗排放研究

本文借助GREET软件,深入剖析GREET2的计算原理,构建单位质量原生与再生材料能耗、排放差异模型。通过调整再生材料比例,发现随着再生材料比例的增加,能耗与排放逐渐降低。在此基础上,从汽车全生命周期角度研究轻量化设计、新能源汽车对节能减排的影响。通过分析计算表明,轻量化汽车、新能源汽车固然在汽车行驶过程中减少了能源消耗、降低了排放,但在汽车生产过程中需要消耗更多的能源,排放更多的温室气体。     

LCA与汽车开发协同路径研究——以客车轻量化为例

为探究汽车生态协同设计,将生命周期评价 （Life Cycle Assessment,LCA） 与汽车产品开发相结合,提出串行开发和并行开发两种协同路径。以12 m纯电动客车底架的轻量化开发为例,研究了串行开发方案下客车底架轻量化对我国资源、能源和环境的影响。结果表明,与原客车底架相比,结构优化后客车底架质量减轻52.5 kg,且经校验轻量化后客车底架的刚度、强度及固有动态特性均满足要求;对于全生命周期而言,轻量化后其矿产资源消耗减少 0.4×10-4 kgSb eq.,化石能源消耗减少 0.7×104 MJ,综合环境影响值减少 0.42×10-11,降低比例分别为 3.81%、4.46% 和 4.56%。未 来将在本研究的基础上进行并行开发方案的协同探索,并对研究结果进行比较分析。     

智能网联汽车节能优化关键问题与研究进展

汽车保有量的增加和能耗排放法规日益严格的限制给车辆节能减排提出了巨大挑战，网联化、智能化和电气化是提高未来交通效率和减少公路能源消耗的三大支柱。为了全面了解智能网联汽车节能减排的前沿问题与研究进展，对当前经济驾驶领域的重点问题进行了总体概述。首先，从广义的能量转换角度总结了智能车辆节能优化技术的本质和3个过程，其中Wheels to Distance环节的车辆系统优化是挖掘汽车节能潜力的重要一环，针对其介绍了智能网联汽车节能优化问题的基本数学原理；其次，从智能运输系统的各类非同源异构数据出发，分别从人-车交互、车-车通信、车-路感知三方面阐述来源于"人-车-路"交互体系的智能信息与数据；然后，针对单车智能网联环境下的多维度信息与先进控制技术相结合的关键问题，从考虑道路坡度预测巡航控制、跟车工况预测巡航控制、智能辅助驾驶和车道变换等应用场景进行具体介绍；针对"人-车-路-云"多源异构环境下车辆行为协同节能关键科学问题，从经济驾驶、多车协同节能、道路交叉口车路协同节能和车云协同节能等方面详细介绍研究现状；并进一步介绍电气化公路系统的前瞻性研究，说明融合智能化信息的E-highway节能潜力和智能重型商用车协同节能的未来发展趋势。最后，总结并梳理智能化信息对于提升车辆节能的重要影响，并展望了其在理论与实际层面遇到的挑战。     

汽车空调油耗试验分析及研究

汽车空调作为整车内部主要耗能附件,对用户实际使用油耗的影响巨大,有着很大的节能潜力。文章基于WLTC循环,采用不同试验方案,对多辆轻型车进行空调油耗,考察国内多款主流车型的空调油耗水平及空调制冷效果,验证压缩机排量和车辆前端密封导流对空调油耗的影响。结果表明:1)空调能耗占比较大,不容忽视,不同车辆的空调能耗占比总体分布在22%左右。2)多数车辆无法达到10min时头部平均温度达到23℃的要求,无法获得节能效果值。3)适当降低压缩机排量和增加车辆前端密封导流都具有一定的节油效果。     

耦合不同车辆类型的城市道路交通全生命周期评价研究

城市道路交通是我国节能减碳重要领域,如何量化集成道路和车辆的城市道路交通的能源消耗和碳排放成为交通绿色发展的迫切需求。利用全生命周期评价方法,量化评价了城市道路交通原材料获取、施工制造、运行维护和报废拆除阶段的全生命周期化石能源消耗量ADP(f)和全球变暖潜值GWP (以CO_(2)当量计),讨论对比了基于传统燃油汽车(ICEV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、纯电动汽车(BEV)和燃料电池汽车(FCV)的城市道路交通的全生命周期ADP(f)和GWP,并对关键因素年均日通行量、FCV的技术进步和不同车型占比进行了敏感性分析。研究发现,基于ICEV的城市道路交通的全生命周期ADP(f)和GWP分别为3.26E+09 MJ和2.16E+08 kg。相比于ICEV,基于BEV的城市道路交通的全生命周期ADP(f)和GWP分别降低32.5%和36.1%。     

智能网联汽车制动系统关键性技术探究

随着汽车保有量的不断增加,环境污染、能源短缺、交通拥堵、事故频发等现象日益突出,成为汽车产业可持续健康发展的限制因素。智能网联汽车被看做是解决这些社会问题的有效方案,因此智能网联汽车受到了更多人的关注。我国智能网联汽车技术正处在不断研究发展的阶段,智能网联汽车的研究逐渐的专业化、产业化。制动系统对于智能网联汽车的发展有着重要的作用,在一定程度上能够决定智能网联汽车是否可以被高效的应用。本文主要对智能网联汽车和制动系统进行简要介绍,分析了智能网联汽车制动系统关键技术的研究情况,并探究了智能网联汽车制动系统进一步发展的作用,希望能够使智能网联汽车被更加高效的使用,推动汽车技术的发展。     

新能源汽车节能技术的应用

现阶段,人们生活水平的进一步提升,使得汽车行业得到了高速发展。汽车行业不仅给人们带来了生活、生产上的便捷,还潜存着严重的环境污染问题、能源消耗问题。因此,在我国开展可持续发展战略时,亟需解决生产汽车时产生的石油消耗、钢材消耗等问题,以缓解当前这些不可再生资源,出现濒临枯竭的问题。而新能源汽车节能技术的应用和推广,对降低能源的消耗,保护我们赖以生存的自然环境等都具有重要的发展意义。文章在对当前新能源汽车节能技术进行剖析后,将应用的现状、效果等进行总结,以期能够为进一步带动新能源汽车的发展等提供了重要保障。     

A study of the environmental impacts of intelligent automated vehicle control at intersections via V2V and V2I communications

This article presents a novel intersection traffic management system for automated vehicles and quantifies its impact on fuel consumption and greenhouse gas emissions of CO₂ relative to traditional traffic signal and roundabout intersection control. The developed intelligent traffic management (ITM) techniques, which are based on a spatiotemporal reservation scheme, ensure that vehicles proceed through the intersection without colliding with other vehicles while at the same time reducing the intersection delay and environmental impacts. Specifically, the spatiotemporal reservation scheme provides each vehicle a collision-free path that is decomposed into a speed profile along with navigational instructions. The integration of the developed microscopic traffic simulator with instantaneous emission model, provides improved assessments of the environmental impact of traffic control strategies at intersections. The simulator architecture integrates several ITM algorithms, vehicle sensors, V2V/V2I communications, and emission and fuel consumption models. Each vehicle is modeled by an agent and each agent provides information depending on the specific vehicle sensors. The ITM system is supported by V2V and V2I communications, allowing the exchange of information among vehicles and infrastructure. The data include the estimated vehicle position and speed. Compared with traditional traffic management techniques, the simulation results prove that the proposed ITM system reduces CO₂ emissions significantly. The research also shows that these reductions are more significant when the traffic flow increases.