Alumobility展示铝在商用车中的应用价值

Alumobility是一家全球性组织，旨在促进领先的铝业公司与致力于为汽车制造商和消费者创造价值的下游支持技术合作伙伴之间的合作。

最近，该组织于10月18日至20日在德国巴特瑙海姆举行的EuroCarBody第24届欧洲车身会议上展示了最后一英里运载车辆(Last-Mile Delivery Vehicle，LMDV)概念。LMDV概念旨在突出铝制车身的卓越经济性和可持续性性能（图1），包括拥有成本和生命周期分析。报告人包括三位代表:Constellium Bowling Green公司技术总监Andreas Afseth、Novelis高级技术开发工程师Karisma Leftinger和Alumobility董事总经理Thomas Rudlaff博士。

“在EuroCarBody会议上向国际汽车工程师、设计师和制造商展示这项重要研究的结果对Alumobility来说非常有意义，”Rudlaff说。“我们的首要目标是与汽车界分享最新的铝制汽车技术，包括成型和连接，以推动铝成为车身的首选材料。”

图1.最后一英里运载车辆(Last-Mile Delivery Vehicle，LMDV)概念车

最后一英里运载车辆（LMDV）概念研究

由于过去几年电子商务需求的显着增长，对可持续运输解决方案的需求不断增加，尤其是商用车辆。一般而言，在电子商务系统中，客户线上下订单，然后将订单交付到制造商的远程配送中心，由制造商通过货船、飞机或铁路将产品运送到区域仓库。产品从仓库进入“中间一英里”，通过半卡车运送到当地的配送中心。然后使用最后一英里运载车辆（例如UPS、亚马逊或邮政卡车）将产品直接运送到客户的家中或办公室。

由于最后一英里运载车辆（LMDV）在城市和社区街道上行驶，它们通常在57英里（92公里）的平均每日距离内以12英里/小时（19公里/小时）的平均速度行驶。考虑到道路上运货卡车的数量，这些车辆是可能实现轻量化和减少排放的最佳应用。

在其最后一英里运载车辆（LMDV）研究中，Alumobility旨在展示轻量化如何使这些运载车辆受益。该研究的重点是开发一种铝密集型最后一英里运载车辆（LMDV），以满足内燃机(ICE)和电池电动汽车(BEV)设计中类似钢制基准车辆的要求。该研究的关键要求是优化有效载荷的尺寸和重量、里程范围、耐用性和驾驶和交付的人体工程学。

为了准备设计铝制最后一英里运载车辆（LMDV），Alumobility研究了市场上现有的车辆（图2）。该研究提供了每辆车的白车身(BIW)的平均质量及其立方体尺寸（通过乘以车辆外部的宽度x长度x高度来测量）。这项研究表明，梅赛德Sprinter（一款配备混合动力发动机选项的钢制ICE车辆）和大众Crafter（一款配备ICE和BEV选项的钢制车辆）是最高效的车辆。因此，这些被用作研究的基准模型。

图2.对现有LMDV的分析以确定用于与铝密集型LMDV概念进行比较的基准模型

研究结果

与钢制BEV版本相比，铝制最后一英里运载车辆（LMDV）的设计总体重量减轻了22%（图3）。在自下而上的分析（包括BIW、封闭件和螺栓连接部件）中，铝制BIW比钢制BEV BIW的重量减轻了47%，而在自上而下的分析（还包括动力总成、底盘、悬架和车轮），铝制版本至少减轻了13%的车辆重量。

图3.铝制BEV和钢制BEV的重量比较

一般来说，更高的重量会减少BEV的车辆续航里程，并减少ICE的0-60 mph加速时间。因此，除了比较车辆重量外，Alumobility还考虑了车辆的电池和电机优化。为钢制最后一英里运载车辆（LMDV）模型计算了各种电池尺寸和电机功率，以便找到铝制版本的可比范围和加速度。由于铝制LMDV需要比钢制车辆更小的电池和更少的电机功率（表I），因此铝制设计还可以提供二次重量和成本节约。

表I.铝制和钢制车型的整备质量、电池重量和电池功率的比较

Alumobility还根据当前的最佳实践对铝制和钢制最后一英里运载车辆（LMDV）模型（图4）进行了生命周期分析。该分析考虑了每辆车124,000英里（200,000公里）的行驶距离，以及在这两种金属的制造中使用50%的原生金属和50%的废料。铝的碳足迹列为8.51 kg CO 2 e/kg Al（初级）和0.51 kg CO 2 e/kg Al（回收材料）。钢材的碳足迹列为初级钢材2.08 kg CO 2 e/kg钢和0.48 kg CO 2e/kg钢用于回收材料。每种金属的碳足迹信息均来自铝业协会2022年半成品LCA报告和世界钢铁协会2017年LCI报告。请注意，两份报告均代表初步结果，并且符合ISO标准。这些报告目前正在进行第三方严格审查，因此数据可能会发生变化。

图4.铝和钢最后一英里运载车辆（LMDV）的生命周期分析

虽然众所周知，车辆可以通过从ICE转向BEV动力总成来显着减少排放，但铝制BEV概念显示比钢制BEV模型的排放量减少了4%。Alumobility研究还表明，提高铝的回收率能够进一步提高铝密集型车辆相对于钢材的生命周期排放优势。

除了使用铝的生命周期优势外，该研究还表明，铝密集型车辆为汽车制造商带来了成本节约优势。由于电池成本高，铝制车辆上减小的电池尺寸使汽车制造商能够降低制造成本。此外，最后一英里运载车辆（LMDV）所有者有机会在车辆的整个生命周期内节省运营成本（图5），因为它可以降低能耗、提高有效载荷、减少维护并延长车队寿命。因此，铝制LMDV比钢制ICE模型可节省45%的生命周期成本，比钢制BEV模型可节省5%的成本。

图5.按距离划分的最后一英里运载车辆（LMDV）总运营成本，不包括劳动力（每英里美元）

总结

Alumobility开展了最后一英里运载车辆（LMDV）研究，以帮助加速铝在汽车应用（尤其是商用车）中的使用。正如本研究的结果所示，铝为商用车市场提供了重要的价值主张（表II）。铝制LMDV概念的显着减轻重量与电动传动系统相结合，使车辆在所有测量方面的CO 2 e都低得多。同时，与钢制ICE或钢制BEV相比，LMDV为车辆所有者提供了更低的拥有成本。

表二铝密集型LMDV的价值主张

来源：汽车材料网编译