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復(fù)雜系統(tǒng)方法在2020～2025年輕型車輛CO2減排中的應(yīng)用

美國環(huán)境保護(hù)署、美國交通運(yùn)輸部門的國家公路交通安全管理局和加利福尼亞空氣資源委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布了一項(xiàng)擬定的新法規(guī)，法規(guī)中將對2017～2025年的輕型汽車及載貨汽車溫室氣體排放和燃油經(jīng)濟(jì)性做出規(guī)定。這些擬議法規(guī)旨在目前的基礎(chǔ)上進(jìn)一步大幅減少溫室氣體排放并改善燃油經(jīng)濟(jì)性，預(yù)計(jì)2025年新車的溫室氣體排放將比當(dāng)前汽車降低50%。同時(shí)，全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使原油的需求增加，油價(jià)將進(jìn)一步升高。以上兩點(diǎn)都需要輕型汽車在未來5～15年大幅改善其溫室氣體排放來滿足法規(guī)和消費(fèi)者的要求。介紹了改善輕型汽車燃油消耗的技術(shù)路線，以及用來估計(jì)未來技術(shù)組合的復(fù)雜系統(tǒng)方法。

里卡多不斷地開發(fā)和使用復(fù)雜系統(tǒng)方法，該方法利用專業(yè)知識把先進(jìn)車輛技術(shù)信息合成為一個(gè)工具，該工具可以讓專業(yè)或非專業(yè)的技術(shù)人員制定高水平的決策。給出了一系列技術(shù)的有效性估計(jì)，包括動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)(常規(guī)和混合動(dòng)力)、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和其它車輛屬性，如發(fā)動(dòng)機(jī)排量、最終傳動(dòng)比、車重、8個(gè)LDV級別的滾動(dòng)阻力。此方法利用基于物理的建模工具來測量上述設(shè)計(jì)空間。試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DoE）方法用來高效取樣設(shè)計(jì)空間，其分析的結(jié)果可用來生成高效計(jì)算的響應(yīng)面，利用數(shù)據(jù)可視化工具可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)空間的快速檢測。車輛性能的仿真模型來自于里卡多的發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛數(shù)據(jù)庫，包括從公開的文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)庫中獲得的燃油消耗圖、技術(shù)修改以及里卡多和美國環(huán)境保護(hù)署的工程師們對未來技術(shù)狀態(tài)的專業(yè)判斷。

當(dāng)分析結(jié)果受到大量因素影響時(shí)，復(fù)雜系統(tǒng)建模是高水平?jīng)Q策的客觀科學(xué)方法，比如輕型汽車的性能提升和減排都可用該方法進(jìn)行優(yōu)化。為了評估溫室氣體排放減少量，需要對大量的技術(shù)進(jìn)行估計(jì)，有時(shí)還會(huì)對這些技術(shù)進(jìn)行分組估計(jì)以便做進(jìn)一步的分析。對設(shè)計(jì)空間抽樣后進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果用來產(chǎn)生響應(yīng)面，其把溫室氣體排放、車輛性能與車輛配置聯(lián)系起來。

復(fù)雜系統(tǒng)建模方法可以創(chuàng)建決策者用來檢查設(shè)計(jì)空間的工具，從而評估車輛的不同配置對車輛性能的影響。利用此工具可以更容易地評估特殊車輛設(shè)計(jì)或更廣泛地開發(fā)設(shè)計(jì)空間。通過此工具，使用者可以識別所選擇技術(shù)的最優(yōu)組合，預(yù)測動(dòng)力組合的未來性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。利用該工具，可以分析各種不同技術(shù)組合，改善排放和燃油經(jīng)濟(jì)性的效果。

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

編譯：陳健