基于使用阶段能耗概率图形建模的轻量化车辆实例



基于使用阶段能耗概率图形建模的轻量化车辆实例

尽管产品使用中的能耗可能对环境产生重大影响，但产品使用环境与其环保性能之间的关系在设计评价（工程设计）中却很少被考虑。传统分析依赖广泛、平均的使用条件，并且在环保性能方面不区分哪些设计决策对环境非常有益，哪些决定可能提供有限的益处，甚至是对环境有害。相比之下，概率图形模型（PGM）提供了建立处于变化因素下的使用环境模型的能力。这项研究为将使用环境表示为一个概率图形模型（PGM）提出了一种方法，以一个轻量化汽车设计为例来具体解释。驾驶员表现行为、驾驶时间表和居住密度等因素通过与公开数据源的条件概率分布联系起来。独特的场景被定义为一些条件，这些条件能够针对上述因素了解使用期能源变化的来源。车辆的例子表明，实际使用场景是通过一个PGM实现的，关于使用阶段节能的调研可在文献中找到，这个PGM可以提供更高的真实度，甚至在有益设计决策的情况下，不同的环境可以对轻量化汽车设计的有效性产生不同的影响。

生命周期库存（LCI）常用于评估产品的能量消耗。从材料提取到产品提交过程，这些库存建立能量输入的模型，对应于一个产品生命周期的每个进程，并帮助设计师量化权衡不同的生命周期阶段。对于汽车的轻量化材料，提出了产品制造和材料生产之间的权衡。能源LCI指数通常表明用铝取代钢能更节省燃料，但铝在生产过程中消耗5倍多的能源。虽然较轻的车辆总是能使用更少的能源，但能源投资的回报是不确定的，而且取决于很多使用因素（如驾驶的时间表和使用期的里程等），这些因素在LCI中不能完全被体现出来。

刊名：Journal of Mechanical Design（英）

刊期：2014年第10期

作者：Cassandra Telenko et al

编译：李古建