结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法

本发明涉及汽车碳排放评估，具体涉及一种结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法。

背景技术：

1、交通运输是造成能源消耗和气候变化的主要原因之一，尤其是公路运输。巨大的汽车保有量使得公路运输对资源和环境造成了较大的影响。随着汽车导致的交通碳排放问题日益严峻，不少国家都大力支持并鼓励发展新能源电动汽车，旨在缓解传统内燃机交通运输带来的碳排放压力。但是，针对电动汽车所需的动力电池及相关电子零部件的资源环境和碳排放影响目前仍存在的较大的争议，必须要进一步通过专业碳排放评估技术手段来进行系统的碳排放分析，由此确定未来汽车碳排放优化化改进方向，推进汽车产业向绿色低碳方向转型，走可持续发展之路。

2、当前电动汽车碳排放评估方法多数是基于生命周期评估法来完成的，但生命周期评估法步骤中的清单数据收集需要耗费大量的人力收集，并存在数据不健全、质量差以及不准确等问题。此外，生命周期评估结果需进一步处理方可实现相应的结果展示，并且传统制图结果分析并不能随着电动汽车生命周期内相应环节数据改变而做出及时的相应，并不能满足当前智能化及信息化的发展需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，本发明引入数字孪生技术，提高了分析结果的可靠性，可以实现分析结果的动态展示。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，包括步骤：

4、s1）定义汽车生命周期碳排放评估系统的边界，构建初步框架；

5、s2）结合数字孪生技术分析汽车生命周期碳排放清单数据，构建汽车生命周期碳排放评估系统的完整模型；

6、s3）利用汽车生命周期碳排放评估系统，完成汽车生命周期碳排放评估；

7、s4）分析汽车生命周期碳排放评估结果，明确碳排放内容并做出相应的减排措施建议；

8、s5）基于数字孪生技术，实现汽车生命周期碳排放评估结果的数据动态可视化显示，智能化展示汽车生命周期内的碳排放量、碳足迹以及进一步行为的碳排放量预测。

9、在步骤s1）中，先确定汽车生命周期碳排放评估系统的评估对象，评估对象包括汽车整车碳排放和汽车各类零部件碳排放；再确定汽车生命周期碳排放评估系统的功能单位，根据评估对象类型选择相适应的功能单位；再确定汽车生命周期碳排放评估系统的边界，根据汽车在生产阶段、使用阶段、回收阶段的工艺过程、能源与材料消耗、碳排放过程划定边界。

10、进一步地，汽车整车碳排放依据汽车构成主要零部件类别进行下一级的单元划分，汽车各类零部件碳排放依据零部件成型工艺进行下一级的单元划分。

11、进一步地，针对汽车整车碳排放选用“1辆汽车”为功能单位，针对汽车各类零部件碳排放选用“1kg，1kwh，1件”作为功能单位。

12、在步骤s2）中，先对汽车生命周期碳排放评估系统的初步框架进行数据收集与填充，获得汽车生命周期碳排放清单数据；再结合数字孪生技术建立汽车生命周期碳排放评估系统的孪生模型，包括几何模型、物理模型、行为模型和规则模型，赋予孪生模型动态显示、故障诊断、工况分析、行为预测功能；再运行孪生模型，反哺汽车生命周期碳排放清单数据，结合神经网络和行为预测功能获取完整高质量的汽车生命周期碳排放清单数据，并构建汽车生命周期碳排放评估系统的完整模型。

13、进一步地，汽车生命周期碳排放清单数据包括：汽车在生产阶段的材料消耗、资源消耗、能源消耗、产品运输以及相应的污染排放，汽车在使用阶段的能源与动力消耗、保养维护损耗以及相应的污染排放，汽车在回收阶段的拆卸回收消耗、废料运输消耗、回收利用消耗、废料处理消耗以及相应的污染排放。

14、进一步地，来源于实际工况调查与计算的数据称之为实景数据，来源于参考资料的数据称之为背景数据，汽车生命周期碳排放清单数据应尽可能采用实景数据以提升整体评估结果的可信度，针对难以获得且具备通识属性的数据则能调用背景数据。

15、在步骤s3）中，碳排放量计算方法为；其中， e为汽车生命周期中的碳排放总量，是 i类汽车零部件碳排放的总和； epi为 i类汽车零部件在生产阶段的碳排放量， ebi为 i类汽车零部件在使用阶段的碳排放量， edi为 i类汽车零部件在回收阶段的碳排放量。

16、在步骤s4）中，首先，进行汽车生命周期碳排放评估结果的不确定性分析、敏感性分析；然后，针对碳排放量较为突出汽车i类零部件的碳排放量进行统计，拟合汽车生命周期碳足迹，分析碳排放原因并分析相应的低碳优化方法，对低碳优化方法进行说明。

17、本发明的有益效果是：

18、引入数字孪生技术，提高了分析结果的可靠性，可以实现分析结果的动态展示。

技术特征：

1.一种结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，其特征在于：包括步骤，

2.如权利要求1所述的结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，其特征在于：在步骤s1）中，先确定汽车生命周期碳排放评估系统的评估对象，评估对象包括汽车整车碳排放和汽车各类零部件碳排放；再确定汽车生命周期碳排放评估系统的功能单位，根据评估对象类型选择相适应的功能单位；再确定汽车生命周期碳排放评估系统的边界，根据汽车在生产阶段、使用阶段、回收阶段的工艺过程、能源与材料消耗、碳排放过程划定边界。

3.如权利要求2所述的结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，其特征在于：汽车整车碳排放依据汽车构成主要零部件类别进行下一级的单元划分，汽车各类零部件碳排放依据零部件成型工艺进行下一级的单元划分。

4.如权利要求2所述的结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，其特征在于：针对汽车整车碳排放选用“1辆汽车”为功能单位，针对汽车各类零部件碳排放选用“1kg，1kwh，1件”作为功能单位。

5.如权利要求1所述的结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，其特征在于：在步骤s2）中，先对汽车生命周期碳排放评估系统的初步框架进行数据收集与填充，获得汽车生命周期碳排放清单数据；再结合数字孪生技术建立汽车生命周期碳排放评估系统的孪生模型，包括几何模型、物理模型、行为模型和规则模型，赋予孪生模型动态显示、故障诊断、工况分析、行为预测功能；再运行孪生模型，反哺汽车生命周期碳排放清单数据，结合神经网络和行为预测功能获取完整高质量的汽车生命周期碳排放清单数据，并构建汽车生命周期碳排放评估系统的完整模型。

6.如权利要求5所述的结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，其特征在于：汽车生命周期碳排放清单数据包括：汽车在生产阶段的材料消耗、资源消耗、能源消耗、产品运输以及相应的污染排放，汽车在使用阶段的能源与动力消耗、保养维护损耗以及相应的污染排放，汽车在回收阶段的拆卸回收消耗、废料运输消耗、回收利用消耗、废料处理消耗以及相应的污染排放。

7.如权利要求5所述的结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，其特征在于：来源于实际工况调查与计算的数据称之为实景数据，来源于参考资料的数据称之为背景数据，汽车生命周期碳排放清单数据应尽可能采用实景数据以提升整体评估结果的可信度，针对难以获得且具备通识属性的数据则能调用背景数据。

8.如权利要求1所述的结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，其特征在于：在步骤s3）中，碳排放量计算方法为；其中，e为汽车生命周期中的碳排放总量，是i类汽车零部件碳排放的总和；epi为i类汽车零部件在生产阶段的碳排放量，ebi为i类汽车零部件在使用阶段的碳排放量，edi为i类汽车零部件在回收阶段的碳排放量。

9.如权利要求1所述的结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，其特征在于：在步骤s4）中，首先，进行汽车生命周期碳排放评估结果的不确定性分析、敏感性分析；然后，针对碳排放量较为突出汽车i类零部件的碳排放量进行统计，拟合汽车生命周期碳足迹，分析碳排放原因并分析相应的低碳优化方法，对低碳优化方法进行说明。

技术总结
本发明的目的在于提供一种结合数字孪生技术的电动汽车生命周期碳排放评估方法，定义汽车生命周期碳排放评估系统的边界，构建初步框架；结合数字孪生技术分析汽车生命周期碳排放清单数据，构建汽车生命周期碳排放评估系统的完整模型；利用汽车生命周期碳排放评估系统，完成汽车生命周期碳排放评估；分析汽车生命周期碳排放评估结果，明确碳排放内容并做出相应的减排措施建议；基于数字孪生技术，实现汽车生命周期碳排放评估结果的数据动态可视化显示，智能化展示汽车生命周期内的碳排放量、碳足迹以及进一步行为的碳排放量预测。本发明引入数字孪生技术，提高了分析结果的可靠性，可以实现分析结果的动态展示。

技术研发人员：郭巍,冯韬,李伟,华林,孟正华,赵丰,郑子铖
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16