Alumobility是一家全球性組織，旨在促進(jìn)領(lǐng)先的鋁業(yè)公司與致力于為汽車制造商和消費(fèi)者創(chuàng)造價(jià)值的下游支持技術(shù)合作伙伴之間的合作。

最近，該組織于10月18日至20日在德國巴特瑙海姆舉行的EuroCarBody第24屆歐洲車身會(huì)議上展示了最后一英里運(yùn)載車輛(Last-Mile Delivery Vehicle，LMDV)概念。LMDV概念旨在突出鋁制車身的卓越經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性性能（圖1），包括擁有成本和生命周期分析。報(bào)告人包括三位代表:Constellium Bowling Green公司技術(shù)總監(jiān)Andreas Afseth、Novelis高級(jí)技術(shù)開發(fā)工程師Karisma Leftinger和Alumobility董事總經(jīng)理Thomas Rudlaff博士。

“在EuroCarBody會(huì)議上向國際汽車工程師、設(shè)計(jì)師和制造商展示這項(xiàng)重要研究的結(jié)果對Alumobility來說非常有意義，”Rudlaff說?！拔覀兊氖滓繕?biāo)是與汽車界分享最新的鋁制汽車技術(shù)，包括成型和連接，以推動(dòng)鋁成為車身的首選材料?！?/span>

圖1.最后一英里運(yùn)載車輛(Last-Mile Delivery Vehicle，LMDV)概念車

最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV）概念研究

由于過去幾年電子商務(wù)需求的顯著增長，對可持續(xù)運(yùn)輸解決方案的需求不斷增加，尤其是商用車輛。一般而言，在電子商務(wù)系統(tǒng)中，客戶線上下訂單，然后將訂單交付到制造商的遠(yuǎn)程配送中心，由制造商通過貨船、飛機(jī)或鐵路將產(chǎn)品運(yùn)送到區(qū)域倉庫。產(chǎn)品從倉庫進(jìn)入“中間一英里”，通過半卡車運(yùn)送到當(dāng)?shù)氐呐渌椭行摹Ｈ缓笫褂米詈笠挥⒗镞\(yùn)載車輛（例如UPS、亞馬遜或郵政卡車）將產(chǎn)品直接運(yùn)送到客戶的家中或辦公室。

由于最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV）在城市和社區(qū)街道上行駛，它們通常在57英里（92公里）的平均每日距離內(nèi)以12英里/小時(shí)（19公里/小時(shí)）的平均速度行駛。考慮到道路上運(yùn)貨卡車的數(shù)量，這些車輛是可能實(shí)現(xiàn)輕量化和減少排放的最佳應(yīng)用。

在其最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV）研究中，Alumobility旨在展示輕量化如何使這些運(yùn)載車輛受益。該研究的重點(diǎn)是開發(fā)一種鋁密集型最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV），以滿足內(nèi)燃機(jī)(ICE)和電池電動(dòng)汽車(BEV)設(shè)計(jì)中類似鋼制基準(zhǔn)車輛的要求。該研究的關(guān)鍵要求是優(yōu)化有效載荷的尺寸和重量、里程范圍、耐用性和駕駛和交付的人體工程學(xué)。

為了準(zhǔn)備設(shè)計(jì)鋁制最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV），Alumobility研究了市場上現(xiàn)有的車輛（圖2）。該研究提供了每輛車的白車身(BIW)的平均質(zhì)量及其立方體尺寸（通過乘以車輛外部的寬度x長度x高度來測量）。這項(xiàng)研究表明，梅賽德Sprinter（一款配備混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)選項(xiàng)的鋼制ICE車輛）和大眾Crafter（一款配備ICE和BEV選項(xiàng)的鋼制車輛）是最高效的車輛。因此，這些被用作研究的基準(zhǔn)模型。

圖2.對現(xiàn)有LMDV的分析以確定用于與鋁密集型LMDV概念進(jìn)行比較的基準(zhǔn)模型

研究結(jié)果

與鋼制BEV版本相比，鋁制最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV）的設(shè)計(jì)總體重量減輕了22%（圖3）。在自下而上的分析（包括BIW、封閉件和螺栓連接部件）中，鋁制BIW比鋼制BEV BIW的重量減輕了47%，而在自上而下的分析（還包括動(dòng)力總成、底盤、懸架和車輪），鋁制版本至少減輕了13%的車輛重量。

圖3.鋁制BEV和鋼制BEV的重量比較

一般來說，更高的重量會(huì)減少BEV的車輛續(xù)航里程，并減少ICE的0-60 mph加速時(shí)間。因此，除了比較車輛重量外，Alumobility還考慮了車輛的電池和電機(jī)優(yōu)化。為鋼制最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV）模型計(jì)算了各種電池尺寸和電機(jī)功率，以便找到鋁制版本的可比范圍和加速度。由于鋁制LMDV需要比鋼制車輛更小的電池和更少的電機(jī)功率（表I），因此鋁制設(shè)計(jì)還可以提供二次重量和成本節(jié)約。

表I.鋁制和鋼制車型的整備質(zhì)量、電池重量和電池功率的比較

Alumobility還根據(jù)當(dāng)前的最佳實(shí)踐對鋁制和鋼制最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV）模型（圖4）進(jìn)行了生命周期分析。該分析考慮了每輛車124,000英里（200,000公里）的行駛距離，以及在這兩種金屬的制造中使用50%的原生金屬和50%的廢料。鋁的碳足跡列為8.51 kg CO 2 e/kg Al（初級(jí)）和0.51 kg CO 2 e/kg Al（回收材料）。鋼材的碳足跡列為初級(jí)鋼材2.08 kg CO 2 e/kg鋼和0.48 kg CO 2e/kg鋼用于回收材料。每種金屬的碳足跡信息均來自鋁業(yè)協(xié)會(huì)2022年半成品LCA報(bào)告和世界鋼鐵協(xié)會(huì)2017年LCI報(bào)告。請注意，兩份報(bào)告均代表初步結(jié)果，并且符合ISO標(biāo)準(zhǔn)。這些報(bào)告目前正在進(jìn)行第三方嚴(yán)格審查，因此數(shù)據(jù)可能會(huì)發(fā)生變化。

圖4.鋁和鋼最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV）的生命周期分析

雖然眾所周知，車輛可以通過從ICE轉(zhuǎn)向BEV動(dòng)力總成來顯著減少排放，但鋁制BEV概念顯示比鋼制BEV模型的排放量減少了4%。Alumobility研究還表明，提高鋁的回收率能夠進(jìn)一步提高鋁密集型車輛相對于鋼材的生命周期排放優(yōu)勢。

除了使用鋁的生命周期優(yōu)勢外，該研究還表明，鋁密集型車輛為汽車制造商帶來了成本節(jié)約優(yōu)勢。由于電池成本高，鋁制車輛上減小的電池尺寸使汽車制造商能夠降低制造成本。此外，最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV）所有者有機(jī)會(huì)在車輛的整個(gè)生命周期內(nèi)節(jié)省運(yùn)營成本（圖5），因?yàn)樗梢越档湍芎?、提高有效載荷、減少維護(hù)并延長車隊(duì)壽命。因此，鋁制LMDV比鋼制ICE模型可節(jié)省45%的生命周期成本，比鋼制BEV模型可節(jié)省5%的成本。

圖5.按距離劃分的最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV）總運(yùn)營成本，不包括勞動(dòng)力（每英里美元）

總結(jié)

Alumobility開展了最后一英里運(yùn)載車輛（LMDV）研究，以幫助加速鋁在汽車應(yīng)用（尤其是商用車）中的使用。正如本研究的結(jié)果所示，鋁為商用車市場提供了重要的價(jià)值主張（表II）。鋁制LMDV概念的顯著減輕重量與電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合，使車輛在所有測量方面的CO 2 e都低得多。同時(shí)，與鋼制ICE或鋼制BEV相比，LMDV為車輛所有者提供了更低的擁有成本。

表二鋁密集型LMDV的價(jià)值主張

來源：汽車材料網(wǎng)編譯