节能电动车：贴有“节”字标识的电动车

　　“节能电动车”是由中国质量认证中心认证，并贴有“节”字标识的电动车。其认证依据为中国质量认证中心2020年3月20日发布实施的CQC31-499111-2020《摩托车和电动自行车节能认证实施规则》。
　　2020年8月5日，在第五届华南国际电动车及零部件展览会，台铃举办了2020中国电动车节能白皮书暨台铃节能产品新闻发布会。会上，台铃一次性发布了近50款已获认证的节能电动车，这是《摩托车和电动自行车节能认证实施规则》实施后，电动车行业首批真正合规的节能电动车。
　　“节能电动车”首次让消费者购买节能产品，有了简单直观的标准：贴有“节”字标识的电动车才是真正更远续航的电动车。
　　节能电动车认证规则主要修订内容：
　　1、实施规则名称和编号改为CQC31-499111-2020摩托车和电动自行车节能认证规则”;
　　2、适用范围增加电动自行车;
　　3、第3.1条单元划分增加了电动自行车的单元划分要求;
　　4、第4.2条依据标准，增加CQC3174-2020《电动自行车节能认证技术规范》;
　　5、增加4.4.3节电动自行车技术要求;
　　6、增加附加2、PSF499111.12《电动自行车节能认证产品描述》;
　　节能电动车的发展意义
　　1、减少交通能耗
　　当前，世界各国都在积极推动新能源出行工具的推广和普及。相对于传统燃油车的耗能大、排放多的问题，电动车清洁、高效、节能、经济、便捷等优势十分明显。无论是面对城市交通拥堵，还是节能减排需求，电动车都有着非常积极的作用。
　　(1)燃油汽车能耗
　　为了便于电动车与燃油车辆的比较，将燃油车辆、电动汽车、电动车的油耗折算为标准煤的消耗。
　　数据显示，2019年度中国乘用车企业平均燃料消耗量实际值为5.56升/100公里，一升汽油质量为0.74kg。依据GB/T2589-2008《综合能耗计算通则》，每千克的汽油折算为标准煤1.4714kg。
　　燃油车辆每百公里油耗等效的标准煤为:5.6Lx0.74kg/Lx1.4714=6.09kg
　　(2)电动汽车能耗
　　根据国家标准GB2589-81规定，每千克标准煤燃烧的热值为29271kJ，火力发电的标准煤的消耗量0.349kg/(kW.h)，1kW.h电力当量值为3600kJ。
　　由上可得出我国火力发电的平均发电热效率为：
　　(3600kJ/kW.h)/(0.349kg/(kW.h) × 29271kJ/kg)×100%=35.24%
　　又根据《电动汽车能量消耗率限值》要求电动汽车，能量消耗率限值应在13.1kW.h/100km。
　　则有该电动汽车每行驶一百公里消耗标准煤为:
　　(13.1kW.h×3600kJ/kW.h) / (29271kJ/kg×35.24%) =4. 572kg
　　(3)节能电动车能耗
　　相比燃油车和电动汽车，节能电动车优势非常明显。根据CQC31-499111-2020《摩托车和电动自行车节能认证规则》要求，电动自行车节能评价值K应满足≥75km/kW.h。
　　使用下式计算节能评价值 K，单位 km/(kW.h)。一般修约到整数。
　　K=S/E
　　(式中：S—试验总行驶里程，单位为 km;E—再次充电时来自电网的能量，单位为 kW.h)
　　可以得出每行驶75公里消耗标准煤为
　　(1kW.h×3600kJ/kW.h) / (29271kJ/kg×35.24%) =0.349kg
　　由上分析可知，单从能源消耗上看，节能电动车能耗远远低于燃油汽车和电动汽车，对降低城市交通能耗效果显著。
　　以上研究计算方式来自《电动汽车汽油车节能减排比较研究》，数据来自工业和信息化部、财政部、商务部、海关总署、市场监管总局公布数据。
　　2、降低环境污染
　　当前，城市交通引起的噪声、有害废气、烟尘和油污等，影响城市生态系统，愈发损害市民的出行生活。公安部交通管理局公布数据显示，截至2020年6月，全国机动车保有量达3.6亿辆，其中，汽车保有量达2.7亿辆，占机动车总量的75%。汽车是机动车大气污染排放的主要贡献者，其排放的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)超过80%，氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)超过90%。
　　相对于汽车，节能电动车一度电行驶75公里，且在用车中实现了零排放，对降低城市污染极具意义。
　　3、效降低交通出行成本
　　自2020年3月后，中国质量认证中心发布了CQC31-499111-2020《摩托车和电动自行车节能认证规则》可以看到电动两轮摩托车能量消耗率(C)应满足标准 GB/T 24157-2017《电动摩托车和电动轻便摩托车续驶里程及残电指示试验方法》。以市场上应用最为广泛的1200W及以下的电机，能量消耗应该小于或等于34W.h/km，按照目前上海梯度电价第一档0.617元/kW.h，则每公里消耗电费用为0.02元。根据台铃技术中心调研数据显示，电动车日常购物距离以3km-10km以内为主，采取最远10km，一周出行总里程为50KM，一年出行总里程为2704KM，总电费为54.08元。
　　计算公式：每公里耗电费用=每公里耗电量×1度电费用
　　年耗电费用=年总行驶里程×每公里耗电费用
　　按照驱动电机额定输出功率(P)不同，工况法条件下应满足：

额定输出功率（P）	P＜1200W	1200W≤P＜1500W	1500W≤P＜2000W	2000W≤P＜3000W	3000W≤P＜4000W	4000W≤ P＜5000W	P≥5000W
能量消耗率（C）	C≤33	C≤34	C≤35	C≤46	C≤52	C≤57	C≤83

　　等速法条件下应满足：

额定输出功率（P）	P＜1200W	1200W≤P＜1500W	1500W≤P＜2000W	2000W≤P＜3000W	3000W≤P＜4000W	4000W≤ P＜5000W	P≥5000W
能量消耗率（C）	C≤29	C≤30	C≤31	C≤35	C≤41	C≤50	C≤53

　　注： C≤53 或(V-80)中较大值，(V 为最高车速)
　　同样根据台铃参与起草的CQC 3174-2020《电动自行车节能认证技术规范》要求电动自行车节能评价值K应满足≥75km/kW.h。按照目前上海梯度电价第一档0.617元/kW.h，则每公里电费为0.008元。
　　根据台铃技术中心调研数据显示，电动车日常购物距离以3km-10km以内为主，采取最远10km，一周出行总里程为50KM，一年出行总里程为2704KM，总电费为21.632元。
　　对比2020年7月上海95号汽油价格6.01元/升，按照2019年度中国乘用车企业平均燃料消耗量实际值为5.56升/100KM计算，则100KM油费为33.4元，按照每年10000KM行驶里程计算，油费需要3340元。
　　计算公式：
　　每百公里油费=企业平均燃料消耗量实际值(2019)×每升油价(上海2020年6月)
　　每年油费=每百公里油费×年行驶里程
　　可以看出，节能电动车每年21.632元电费，要比燃油汽车每年3340元油费，同时，汽车用户还要承担车辆使用过程的附加费用，如车辆保养、停车费用等，动辄上千元，综合对比，不难看出节能电动车更加经济实惠。
　　4、能有效缓解交通拥堵
　　公安部交通管理局公布数据显示，截至2020年6月，全国机动车保有量达3.6亿辆。全国汽车保有量超过100万辆的城市共有69个，超过200万辆城市31个，超过300万辆城市12个。《2019年度中国城市交通报告》分析表明，巨大的机动车总量，以及集中出行需求让交通拥堵已经影响市民出行生活。
　　根据报告造成拥堵的前4位影响集中在产业结构、出行模式、道路容量、交通需求上。根据台铃调研数据显示，电动车总体人群的出行目的中，购物占80%，通勤占76%，社交占49%，上学占30%。节能电动车除了有在经济、环保上的优势，更具有便捷性，对道路容量和路况要求相对较低，出行场景更加丰富，造成拥堵的几率较低，且不用面对停车难、保养贵等烦恼，更能够满足日常生活的各类出行需求，对缓解城市拥堵有着积极作用。
　　节能电动车的发展现状
　　1、电动车行业的节能化探索
　　1983年，上海自行车二厂试制第一款电动自行车。当时它采用150W柱式电机，能量消耗极大。1995年，以清华大学马贵龙教授为首的的研究人员发明了轮毂电机，能量消耗大大降低。
　　在电动车发展早期，大陆鸽、千鹤、绿源、英克莱等行业先锋针对电动车四大件等关键技术进行系统摸索、研究，进一步提高的电动车的能效和品质稳定性，这也使得电动自行车开始进入了消费者的视野，并被消费者逐步认可、接受。
　　2003年以前，电动车采用的都是有刷有齿电机，这种电机会产生大量的摩擦和电磁损耗，2003年，市场开发出了用于电动车的无刷无齿电机(具体发明企业已无从考证)，它采用半导体开关器件来实现电子换向的，具有可靠性高、无换向火花、无电刷和齿轮摩擦、机械噪声低等优点，能效大大提升。此后，新大洋，安乃达等电机企业率先对无刷电机技术进行推广，并不断优化。在台铃、雅迪、爱玛等一批企业推动应用下，采用无刷电机的电动车迅速普及，规模化效应为电动车技术的进一步研发注入新的动力。
　　电动车第一代控制采用的是方波控制器，采用这种控制器的电动车起步噪音大，舒适性差、能耗也大;晶汇、高标研发出正弦波控制器及矢量控制器;正弦波控制器的出现，解决了噪声和能耗问题，矢量控制器的出现则进一步解决了舒适性问题，能耗也进一步降低。
　　2000年左右，早期充电器，实际是恒压限流充电器，一般这类就一个稳定电压值，然而这种充电方式有诸多问题，比如各厂家蓄电池极性不同，容易烧坏充电器、损坏蓄电池;不能定时强制进入浮充状态等。面对这一现状，西普尔、特能等研发的充电器一改常规的充电控制方式，使用单片机作为主控芯片，用计算机程序控制整个充电过程，程序中固化了最佳的充电曲线，在一定程度上解决了充电过程中温度升高的问题，同时充电效率有所提高。
　　铅酸蓄电池充放电的过程是电化学反应的过程，充电时，硫酸铅形成氧化铅，放电时氧化铅又还原为硫酸铅。为提高电池充放电效率，天能、超威都研发了各自独特的技术，如设计新型电池内部结构、增加产品特殊添加剂、采用适量的负极添加剂等，大大提升了电池能量密度和充放电效率。
　　2020年3月，中国质量认证中心发布了新版CQC31-499111-2020 《摩托车和电动自行车节能认证实施规则》，同时，作为电动自行车节能实施依据的《电动自行车节能认证技术规范》(以下简称“《技术规范》”)正式启用。该《技术规范》是新国标实施以来，行业首个电动自行车节能技术认证规范，是行业未来节能化发展里程碑式的新标准。
　　根据《技术规范》要求，电动自行车的节能评价值应满足≥75km/kW.h。也就是说，电动自行车产品在满足标准的前提下，1度电至少实现75公里的续航能力，才能通过节能产品认证，才是合格的节能电动自行车产品。
　　2020年5月，中国质量认证中心为台铃旗下电自产品(型号：TDN188Z)颁发了全球首张《中国节能产品认证证书》。
　　2、电动车节能发展面临的挑战
　　(1)电动车节能认证标准实施力度有待加强
　　目前有电摩和电动自行车节能标准，但没有强制实施。2020年，中国质量认证中心发布了新版CQC31-499111-2020 摩托车和电动自行车节能认证实施规则，修订后内容适用范围更广，并增加了电动自行车单元划分要求、节能认证要求，该规定开始适用于电动自行车产品，但该标准没有强制实施。这一定程度上难以清除部分采用回收旧部件制造和销售能耗高、质量差、安全性能差的产品的电动车企业。
　　另外，部分电动车企业都宣称自家产品节能省电，高效能，跑得远，但却不做节能产品认证，这种擦边球式的虚假宣传，加剧了行业恶性竞争，也严重影响了消费者权益。
　　(2)节能核心技术相对缺乏
　　提高电动车节能省电的技术方向包括加大电池容量、采用能量密度更高的电池、提高电动车能效，延长续航里程等，这涉及电动车产业上下游的方方面面。目前整车企业和配套企业研发投入不足、人才匮乏、创新力不足，尤其在涉及到电池、电机驱动及其控制、能量管理的关键核心部件和系统软件方面，难以与国外先进企业相抗衡。
　　(3)电动车企业节能科技创新动力不足
　　电动车企业技术准入要求相对不高，商业模式成熟，可复制性很强，厂商依靠走量就能获得较好的利润，导致整个产业节能升级动力不足。在企业层面，电动车企业节能意识缺乏，没有突出绿色发展及建立长效机制，导致节能技术研发投入不高，动力不强。在消费者层面，电动车作为代步工具，消费者对产品价格相对关注度高，造成了产业的低端化发展态势，企业研发投入与市场回报不匹配，影响着企业研发活力。
　　3、电动车节能技术创新成果
　　标准对一个行业乃至国家在规范质量水平、引导技术发展上有着举足轻重的作用。近年来，我国电动车产业发展迅猛，标准化建设变得极为迫切，相关技术和组织工作亦被提上日程。台铃在技术引领方面，长期处于行业前沿，多次被中国质量认证中心等单位指定为各类节能标准的起草单位。同时，也是多项国家或行业标准的制定者，包括《摩托车节能认证规则》、《电动自行车用电池盒尺寸系列及安全要求》、《电动自行车用锂离子蓄电池》、《摩托车和电动自行车节能认证实施规则》《电动自行车节能认证技术规范》、《电动自行车用智能充电柜技术要求及检测规范》、《电动自行车用锂离子蓄电池技术要求及检测规范》、《电动自行车乘员头盔技术要求及检测规范》等等。
　　2020年3月23日中国质量认证中心发布了《摩托车和电动自行车节能认证规则》，同日，作为电动自行车节能实施依据的《电动自行车节能认证技术规范》正式启用。该《技术规范》是新国标实施以来，行业首个节能技术认证规范，是行业未来节能化发展里程碑式的新标准。
　　节能电动车的发展方向
　　1、强化电动车节能市场的培育
　　电动车行业发展至今，愈发成熟，但在节能标准执行，以及节能车型的普及，节能市场的培育上仍需要从国家层面展开规范培育和引导。
　　首先，加强对节能的宣传引导，提高消费者对节能电动车的认同感，如通过政府采购的示范效应，开设节能企业或城市的试点等;
　　其次，鼓励企业加强节能技术研发，设立专项资金支持开发节能电动车技术平台，成立关键技术攻关联盟，引进国际技术，促进产业化合作;
　　第三，鼓励节能电动车制造企业间的竞争与合作，破除节能电动车推广中的恶性竞争和地方保护，完善节能电动车准入管理规则;
　　第四，完善节能电动车的扶持政策，完善市场激励机制，扩大限制政策应用范围。
　　2、推进节能电动车的产业协同发展
　　电动车行业产业链长，上下游企业众多，节能电动车的推广和普及，需要从源头上推动产业协同。电动车整车企业和配件企业，可共同探索和研究节能新科技，打破行业技术壁垒，建立长效合作机制，开展整车企业和配件企业对零部件节能发展需求的调研，分析和研究企业合作有关重点事项，实现节能电动车可持续高质量发展。
　　3、提升电动车节能技术创新
　　核心技术对于保障企业竞争力、行业长远发展以及国家经济安全至关重要，唯有把握节能出行的大势，直面技术难题，瞄准科技前沿，加大研发力度，才能保持企业旺盛的发展活力，实现可持续发展。
　　(1)降低电动车电器系统的能耗，提高能效转换效率
　　电器系统是电动车的核心，发展节能电动车最为关键的提升电器系统电池、电机、充电器等电器件的能效。
　　提升电动车电机效率。目前电动车行业常规电机定子矽钢片大部分采用470的材料，最高效率值83%。电动车电机本身效率受定子、铜线等材料因素决定。超薄高饱和材料硅钢片的选择和使用是提高电机功率体积比和功率密度，提高电机效率的重要途径之一，如果电机定子矽钢片采用更好的材料，在优化磁路设计基础上，进一步降低气隙，效率将有较大提升空间。
　　提升动力电池技术。动力电池的技术进步，主要依赖于化学体系的进步，电池能效的提升一直是困扰全球电池企业的难题，但可以开发新型锂离子电池为重点，从改善电池能量密度，应用轻量化材料降，优化电池尺寸提升能量密度等方式入手，提升安全性和寿命等关键技术，同步开展新体系电池研发。
　　第三，降低高耗能电器件发热损耗。电器件发热损耗对电动车能耗有较大影响，其中灯具的影响较为明显，以目前电动车普遍采用的前照灯为例，目前电动车采用的多是卤素灯，常规能耗为35W， 通过更换10W的LED灯具，可以降低能耗71. 5%能耗。此外，还可通过合理选择和运用电器件材料，提升散热技术，降低电器件发热损耗。
　　第四，提高充电器充电效率。传统的电动车充电器Mos管驱动电路采用的是反激式结构，最高效率值为83%。如果充电器采用半桥谐振LLC架构，则有效地减少Mos管的开关损耗，最高效率可达92%，如果同等输出300W功率充电器，半桥谐振LLC架构的充电器比传统的充电器节能20W左右，能耗减少10%。
　　(2)优化外观系统降，低行驶过程中的能耗
　　为了降低电动车能耗，常规做法往往是聚焦在电器系统及机械系统的减重上，而忽视外观系统改良，尤其是行驶过程中，空气阻力带来的电消耗。
　　首先，通过采用先进的优化设计方法和技术手段，在满足车身强度、模态、刚度和碰撞安全性等诸多方面的性能要求，以及相关的法律法规标准前提下，进而优化车身结构参数，提高材料的利用率，去处零部件冗余部分，同时又使部件小型化、中空化和复合化以减轻重量，最后实现轻量化，降低因车身重量带来的能耗。另外，通过优化车身结构设计，还能使前后车轮受力比重更均衡，降低与路面的摩擦力，从而降低能耗。
　　其次，采用更轻量化的车身材料。对车身材料的选择上，材料轻量化一般是通过采用轻量化的金属和非金属材料实现，主要包括工程塑料以及各种复合材料。在不影响车身强度的情况下，使用更多的铝合金、镁合金、工程塑料等有助于降低车身自重，从而降低能耗。
　　最后，减少主要部件的摩擦损耗。滚动阻力是保障车辆运行必须克服的阻力之一。在中等行驶速度条件下，轮胎内摩擦产生的能量消耗占轮胎总能量消耗的80%以上，降低轮胎滚动阻力主要靠降低轮胎材料的内摩擦阻力。因此在轮胎选择上，可根据《摩托车和轻便摩托车轮胎通用技术条件》规格、尺寸和基本参数，强度性能，高速性能，耐久性能及附着力等方面进行衡量。
　　4、深化电动车节能认证标准的推广和普及
　　节能产品在我国各行各业都都已经展开应用，尤其在家电行业应用最为成熟。我国从80年代开始制定首批家用电器节能标准，并在1995年发布了6个家电能效标准;2003年至2004年，相继实施了冰箱、洗衣机的新国标;2004年国家发改委正式发布《能效标识管理办法》，2005年3月1日起家用电冰箱和房间空调器能效标识制度开始实施;2007年，《中华人民共和国节约能源法》修改版正式公布，对家用电器等使用面广、耗能量大的用能产品实行能源效率标识管理的规定，而后电动洗衣机、单元式空气调节机等电器的能源效率标识实施规则相继出台。而今，随着家电行业节能标准的深度实施，家电产品的耗能得到有效约束，能效标准已经成为消费者选购家用电器的重要依据。
　　电动车行业可借鉴电器行业，从建立强制化标准入手，启用强制认证机制，按照国际上通行的产品质量认证规定与程序，逐步扩大标准适用范围，并根据市场变化，实时调整相关政策条款，让节能产品惠及民生。
　　5、引导消费者使用节能电动车产品
　　目前，《电动自行车节能认证技术规范》及电动摩托车节能相关规定已经出台，但不排除个别企业为了抢占市场、争夺客户，隐瞒能效信息或虚假宣传的行为。电动车品牌应做好消费者的电动车节能普及工作，引导消费者在选购电动车时，认准节能省电标识，共同让节能电动车产品服务更多消费者出行生活。