作为移动排放源，汽车的二氧化碳排放控制比固定排放源（如电厂）更加困难，目前几乎没有有效的控制措施。我国私人汽车正处在快速普及阶段，2040年前汽车保有量将持续大规模增长，并带来汽车排放的二氧化碳数量成倍增加。这对我国而言，不仅将带来能源、环境生态、能源安全等多方面的问题，而且意味着一项重要的政治挑战，关乎我国在全球气候治理中的承诺是否能够如期兑现，并影响我国在全球政治格局中的领导力和大国形象。
因此，我国汽车部门控制二氧化碳排放的任务非常重要且艰巨，探索未来的汽车二氧化碳减排路径成为一项重要的研究命题，也成为汽车、能源、环境、气候变化、管理等学科交叉领域培养研究生的重要内容。本书从解决能源安全、环境保护、气候变化、产业发展等多重角度出发，探索能够顺应世界绿色化、低碳化、智能化发展潮流的，不同于发达国家的绿色低碳的发展路径。
本套丛书可作为汽车设计的参考工具，也可作为车辆工程、机械工程、环境工程等专业研究生的专门教材及学习参考书。相信本套丛书对汽车行业相关领域的研究生、企业研发人员和科研工作者会产生重要的启发作用。
前言
2016年11月4日正式生效的《巴黎协定》提出，将21世纪内全球平均升温控制在工业化前水平2℃以内，并努力追求1.5℃以内的目标。这标志着全球气候治理已经走出低谷，再次回到国际政治舞台的前端。作为世界上二氧化碳排放最大的国家，中国积极参与减排行动，提出二氧化碳排放在2030年左右达到峰值并争取尽早达到峰值等一系列量化目标。
以汽车为代表的交通部门，是我国重要的二氧化碳排放来源。作为移动排放源，汽车的二氧化碳排放控制比固定排放源（如电厂）更加困难，目前几乎没有有效的控制措施。加之我国私人汽车正处在快速普及阶段，2040年以前汽车保有量将持续大规模增长，并带来汽车排放的二氧化碳数量成倍增加。这对我国而言，不仅将带来能源资源、环境生态、能源安全等多方面的问题，而且意味着一项重要的政治挑战，关乎我国在全球气候治理中的承诺是否能够如期兑现，并影响我国在全球政治格局中的领导力和大国形象。因此，我国汽车部门控制二氧化碳排放的任务非常重要且艰巨，探索未来的汽车二氧化碳减排路径成为一项重要的研究命题，也成为汽车、能源、环境、气候变化、管理等学科交叉领域培养研究生的重要内容。
不同于系统介绍成熟理论和方法的传统教材，本书试图为读者展现的是当前热门研究领域的方法学及其应用。第一章从气候变化的科学背景开始介绍，展现了全球气候治理的发展历程和最新进展，并进行了研究意义上的评述。同时，引出我国交通部门在应对气候变化过程中所面临的挑战。第二章主要介绍交通用能和二氧化碳排放的研究思路、研究方法、典型模型及重要研究成果。第三章是第二章方法学的应用实例，对我国交通部门的二氧化碳的直接排放和生命周期排放进行了估算，并介绍了交通部门排放在全国排放中的贡献率。第四章和第五章是本书的核心内容，介绍了一种将全球排放目标与某个部门的减排路径相结合的研究方法，并展示了该方法在我国轻型车部门的实际应用。这种将从上至下的目标与从下至上的技术路径相结合的研究方法可扩展到电力、建筑等其他主要用能和排放部门。第六章以重型货车为重点，介绍了其他类型车辆的二氧化碳减排潜力。第七章对除道路以外的其他交通部门的二氧化碳减排潜力进行了阐述。
本书是基于作者的博士论文撰写而成的。在成书过程中，作者尽最大努力将自己在汽车用能和二氧化碳减排领域的理解与经验融入其中。作者感谢韩维建博士、张阿玲教授、David P.Chock博士、Joseph M.Norbeck教授对方法学和内容的悉心指导，以及申威博士、柴沁虎博士、黄诗尧博士等在交流和讨论中提供的有益参考，同时感谢家人和朋友的理解、支持与陪伴。由于时间仓促和作者阅历所限，本书中的疏漏和不妥之处在所难免，欢迎读者提出批评和修改意见。
杨晶
2017年6月于北京
◆推荐序◆
丛书总序
中国的汽车产业发展迅速，已经成为我国国民经济的支柱产业之一。随着家庭平均汽车保有量的迅速增长，汽车给整个社会带来的能源、环境、交通和安全的压力日益加大。尽管汽车在轻量化、电动化、排放控制技术和安全技术方面已经有了长足的进步，尤其是近几年互联网和通信技术在汽车的独立驾驶和智能化方向提供了极大的发展和创新的空间，但诸多的发展给汽车产业带来无限的挑战和机遇。因此，行业的快速变化急需培养一大批不仅懂专业技术，更熟悉跨界知识的创新型人才。
重庆大学汽车协同创新中心认识到人才培养的迫切需求，组织我们为新成立的汽车学院编写一套教材。参与这套教材编写的所有作者都身在汽车行业的科研和技术开发的第一线，其中大部分作者是近年海归的年轻博士。教材的选题经过专家在传统学科和新兴学科中反复地论证和研讨，遴选了汽车行业面临紧迫挑战性的技术和话题。第一批教材有八本，包括《汽车材料及轻量化趋势》《汽车设计的耐久性分析》《汽车动力总成现代技术》《汽车安全的仿真与优化设计》《汽车尾气排放处理技术》《汽车系统控制及其智能化》《中国汽车二氧化碳减排路径》和《汽车制造系统和质量控制》。
这套教材的一个共同特点就是与国际发展同步、内容新颖。编著者对于比较传统的学科，在编写过程中尽可能地把最新的技术和理念包括进去，比如在编写《汽车材料及轻量化趋势》的过程中，不仅介绍了各种轻量化材料的特点和动向，而且强调了轻量化材料的应用必须系统地考虑材料的性能、部件的加工方法和成本。有些选题针对汽车行业发展的新的技术动向，比如《汽车安全的仿真与优化设计》主要介绍汽车安全仿真的模型验证和优化，这是汽车产品开发采用电子认证的必经之路；而《汽车系统控制及其智能化》概括了汽车的主要系统及其控制，以及智能化技术在各个系统中的应用，这些都是汽车自动驾驶的基础。
这套教材的另一个突出的特点是实用，比如一般汽车设计要求非磨损件的寿命是24万公里。《汽车设计的耐久性分析》着重介绍了汽车行业用于耐久性分析的主要工具和方法，以及这些方法的理论基础。这是进行汽车整车和零部件寿命耐久性正向设计的基础。随着环境保护的法规日益严格，汽车排放控制技术也在不断发展提高。汽车动力技术已经形成化石燃料到其他燃料的多元化发展，《汽车尾气排放处理技术》和《中国汽车二氧化碳减排路径》介绍了排放控制技术的进程和法规实施的协调，以及达到法规要求的不同技术路线。汽车质量一直是热门话题，也是一个汽车企业长期生存的关键问题之一。《汽车制造系统和质量控制》介绍了现代汽车制造系统与质量控制的基本概念和实践。
本套丛书不仅对汽车专业的学生大有裨益，也可以作为汽车从业人员和所有对汽车技术感兴趣者的参考读物。由于时间有限，选题的范围还不全面。每本书的内容也会反映出作者的知识和经验的局限性。在此，真诚地希望广大读者提出意见，供我们不断修改和完善。
2016年8月5日
推荐序一
随着我国汽车工业的快速发展，先进的汽车设计理论和技术在车身开发中越来越受到重视。同时，汽车发展遇到了环保、能源、交通等各个方面的诸多问题，在这种新形势下，从业者掌握和熟练运用核心设计技术显得尤为重要。
汽车的设计与制造是一个非常复杂的系统工程，需要考虑零件、子系统、系统，乃至整车等各个层面，综合运用材料科学、能源科学、信息科学和制造科学的相关知识、理论和方法。本套“汽车工程专业系列丛书”涵盖了汽车制造系统和质量、汽车动力总成、汽车材料及轻量化、车身耐久性、汽车安全仿真与优化、汽车系统控制及其智能化、汽车尾气排放处理与二氧化碳减排等多个方面的内容，涉及汽车轻量化、安全、环保、电子控制等关键技术。
本套丛书的作者既有在汽车相关领域工作多年、有丰富经验的专家，也有学成回国、已崭露头角的后起之秀；内容安排上既有适合初学者学习的大量基础理论知识，也融入了编著者在相关领域多年来的研究体会和经验，从中我们能充分体会到现代汽车技术节能、环保和智能化的发展趋势。丛书结合大量实例，取材丰富、图文并茂。
本套丛书可作为汽车设计的参考工具，也可作为车辆工程、机械工程、环境工程等专业研究生的专门教材及学习参考书。相信该书对于汽车行业相关领域的研究生、企业研发人员和科研工作者会产生重要的启发作用，特作序推荐。
上海交通大学
推荐序二
作为《中国制造2025》战略部署的主要支点之一，汽车业的持续、快速、健康发展将为中国制造业强国目标奠定坚实的基础。面对中国汽车产业大而不强的现状，自主品牌汽车产业的发展壮大时不我待。重庆自主品牌汽车协同创新中心，立足于重庆地区汽车产业，依托国家“2011计划”，以我国自主品牌汽车发展重大需求为牵引，以体制机制创新为手段，探索我国汽车自主品牌的发展模式。中心面向国内自主品牌汽车产业，重点开展培养高端人才，汇聚优秀团队，研发核心技术，推广产业应用，整合优势资源，搭建交流平台等工作。重庆自主品牌汽车协同创新中心瞄准“节能环保、安全可靠、智能舒适”的国际汽车三大发展趋势，凝练学科发展方向，汇聚创新资源和汽车及相关领域的优势学科群，建立了全面涵盖汽车行业研究领域的创新团队。本套丛书由汽车中心特别顾问、福特汽车亚太区技术总监韩维建博士积极推动。丛书主编韩维建博士基于数十年国际一流汽车工程经验以及独到全面的行业技术趋势把握，整合及组建了编著团队进行丛书各个书籍的编著。编著团队的成员主要由具有多年国际汽车公司工作经验，并且在高校及企业科研一线工作的归国人员组成。丛书内容拥有立足成熟技术、紧跟国际前沿、把握领域创新的特点及优势，丛书的成功出版将为国内汽车行业及学科提供全面而翔实的参考材料。
书籍是知识传播的介质，也是人才培养及创新意识传承的基础。正如重庆大学建校宣言“人类之文野，国家之理乱，悉以人才为其主要之因”所阐释的，本套丛书秉承重庆自主品牌汽车协同创新中心人才培养方针，主要面向高校汽车相关学科本科及研究生的教学，同时也可为汽车行业工程人员参考。相信本套丛书会对我国汽车领域学科及行业产生积极良好的推动作用。
江苏省产业技术研究院
主编简介
韩维建
现任美国福特汽车公司亚太区研究与技术主管。自从1995年加入福特以来，在多个国家和地区组织了众多的研究与技术项目。他在交通可持续发展系统分析、汽车轻量化、环境、能源、道路交通安全、政策制定，以及产学研结合等诸多领域都具有丰富的经验和研究成果。
韩维建博士在俄克拉何马州的塔尔萨大学获得机械工程博士学位和工程管理硕士学位，在四川大学获得金属材料工程学士学位。目前是上海交通大学的兼职博士生导师，并在清华大学和重庆大学联合指导博士生。
韩维建博士曾获太平洋地区经济理事会环境银奖、云南省国际合作类科技进步奖、南京航空航天大学校长国际合作奖；在众多汽车专业领域发表国际性论文、演讲、讲座等逾60篇次。
作者简介
杨晶
现就职于国家发改委能源研究所。其研究方向为交通能源和减缓碳排放政策、石油和天然气发展政策、能源经济和发展战略、能源行业体制改革政策、区域能源规划等。
杨晶博士曾就读于清华大学，获工学学士和管理学博士学位。工作期间，主持或参与完成了国家发改委、国家能源局、科技部、财政部、中国工程院委托的20余项课题研究，以及“国家高端智库建设”支持课题、国家发改委宏观经济研究院重点课题专项、基本科研业务课题专项等，发表学术论文10余篇，合著2本。曾获2015年度能源软科学研究优秀成果二等奖、2013年度能源软科学研究优秀成果二等奖、国家发改委宏观经济研究院2012年度基本科研任务专项课题优秀成果三等奖。
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