复杂系统方法在2020～2025年轻型车辆CO2减排中的应用



复杂系统方法在2020～2025年轻型车辆CO2减排中的应用

美国环境保护署、美国交通运输部门的国家公路交通安全管理局和加利福尼亚空气资源委员会联合发布了一项拟定的新法规，法规中将对2017～2025年的轻型汽车及载货汽车温室气体排放和燃油经济性做出规定。这些拟议法规旨在目前的基础上进一步大幅减少温室气体排放并改善燃油经济性，预计2025年新车的温室气体排放将比当前汽车降低50%。同时，全球经济的发展，特别是发展中国家经济的飞速发展使原油的需求增加，油价将进一步升高。以上两点都需要轻型汽车在未来5～15年大幅改善其温室气体排放来满足法规和消费者的要求。介绍了改善轻型汽车燃油消耗的技术路线，以及用来估计未来技术组合的复杂系统方法。

里卡多不断地开发和使用复杂系统方法，该方法利用专业知识把先进车辆技术信息合成为一个工具，该工具可以让专业或非专业的技术人员制定高水平的决策。给出了一系列技术的有效性估计，包括动力系统架构(常规和混合动力)、发动机、变速器和其它车辆属性，如发动机排量、最终传动比、车重、8个LDV级别的滚动阻力。此方法利用基于物理的建模工具来测量上述设计空间。试验设计（DoE）方法用来高效取样设计空间，其分析的结果可用来生成高效计算的响应面，利用数据可视化工具可以实现对设计空间的快速检测。车辆性能的仿真模型来自于里卡多的发动机和车辆数据库，包括从公开的文献和数据库中获得的燃油消耗图、技术修改以及里卡多和美国环境保护署的工程师们对未来技术状态的专业判断。

当分析结果受到大量因素影响时，复杂系统建模是高水平决策的客观科学方法，比如轻型汽车的性能提升和减排都可用该方法进行优化。为了评估温室气体排放减少量，需要对大量的技术进行估计，有时还会对这些技术进行分组估计以便做进一步的分析。对设计空间抽样后进行仿真，仿真结果用来产生响应面，其把温室气体排放、车辆性能与车辆配置联系起来。

复杂系统建模方法可以创建决策者用来检查设计空间的工具，从而评估车辆的不同配置对车辆性能的影响。利用此工具可以更容易地评估特殊车辆设计或更广泛地开发设计空间。通过此工具，使用者可以识别所选择技术的最优组合，预测动力组合的未来性能和燃油经济性。利用该工具，可以分析各种不同技术组合，改善排放和燃油经济性的效果。

Anrico F. Casadei et al. SAE 2012-01-0360.

编译：陈健