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

摘要

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。