汽車產品ELV性能評價體系研究

中汽數據有限公司 天津 300300

前言

汽車工業造成的污染已開始威脅自然環境和人類生存，引起了越來越多的關注[1]。一方面是因為汽車是一個復雜的系統，包含眾多材料，其中不乏一些含有對環境和人類健康存在重大危害的物質；另一方面由于我國汽車保有量巨大，有害物質總量殊為可觀，一旦處理不當污染環境，將造成災難性的后果。為了減少汽車中有害物質的使用量，歐盟早于2006年就頒布了ELV指令，對汽車用材中的禁用物質和回收利用率提出了要求[2]，禁止在汽車產品中使用鉛、鎘、汞、六價鉻，同時要求報廢汽車可再利用率不得低于85%，可回收利用率不得低于95%。2015年6月工信部發布了《汽車有害物質和可回收利用率管理要求》，自2016年1月1日起，M1類汽車新產品有害物質使用必須符合GB/T30512-2041的要求，并依據GB/T19515-2015進行兩率的計算，在產車延后兩年于2018年1月1日起開始執行。

據統計，目前我國汽車產品中主要的有害物質為鉛，其他有害物質如汞、多溴聯苯、多溴二苯醚、六價鉻由于基本不存在豁免項，整體含量已很少。以鉛為例，鉛對土壤、水源等會造成嚴重污染，我國飲用水中鉛含量限值為0.01mg/L，人體每周的鉛攝入量不應超過0.025mg/kg，且重金屬在土壤和生態系統中會進行殘留、累積和遷移，對植物、動物和人類造成嚴重的危害。鉛對人體的主要影響是神經系統、造血系統和腎臟的損壞，尤其對兒童危害極大，可造成兒童智力低下和多動癥等多種疾病。因此，對于汽車產品中鉛的使用限制尤為必要。

本文主要分析了我國乘用車產品ELV管控現狀，并提出衡量汽車ELV性能的評價指標體系，為汽車產品的綠色發展提供借鑒。

1 我國ELV管理要求

1.1 可再利用率和可回收利用率

汽車可再利用率（Rcyc）和可回收利用率（Rcov）（以下簡稱“兩率”）是衡量汽車產品可回收性的主要判定依據，依據的標準為GB/T 19515-2015《道路車輛可再利用率和可回收利用率計算方法》。該標準規定汽車兩率的計算須以車輛質量，即處于運行狀態的車輛質量，沒有駕駛員、乘客和貨物，但燃油箱加入占總容量90%的燃料，并帶有隨車工具和備胎（如果這些有車輛制造廠作為標準裝備提供）作為計算基礎[3]，是衡量汽車資源可回收性的指標。同時，考慮到汽車報廢后的材料識別問題，要求汽車產品中＞100g的塑料件和＞200g的橡膠和熱塑性彈性體部件必須依據QC/T797-2008《汽車塑料件、橡膠件和熱塑性彈性體件的材料標識和標記》進行聚合物標識的打印，以便于分類回收。

1.2 有害物質

汽車有害物質的管控要求依據的是GB/T30512-2014《汽車禁用物質要求》。該標準涉及6種有害物質，即鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯和多溴二苯醚，要求均質材料中6種有害物質的含量不能高于標準限值，即鉛、汞、六價鉻、多溴聯苯和多溴二苯醚在均質材料中的質量百分比不超過0.1%，鎘在均質材料中的質量百分比不能超過0.01%，否則視為不合規。對于部分零部件和材料，由于技術和成本的原因，無法實現完全替代的，標準中給予豁免，其中仍豁免有效的有10項，鋼材中鉛的豁免限值為小于等于0.35%，鋁材中鉛的豁免限值為小于等于0.35%，銅合金中鉛的豁免限值為小于等于4%，其他豁免項無限值要求。另外，根據實測結果來看，目前鉛（Pb）和六價鉻（Cr6+）兩種物質容易在一致性方面存在風險[4]，企業在產品管控過程中應重點關注。

2 我國ELV管理現狀

2.1 我國乘用車兩率水平

2016年到2019年，我國乘用車的兩率水平穩中有升，平均值均超過90%?？稍倮寐蕪?016年的91.5%提高到2019年的92.6%，可回收利用率從2016年的96.4%小幅提升至2019年的96.9%，兩率的平均年增長率分別為1.2%，0.5%。雖然目前我國兩率還未進行限值要求，但是基于歐盟對于汽車兩率的限值，即車輛的可再利用率≥85%，可回收利用率≥95%進行評估，2019年，我國乘用車有97.3%的車型能夠滿足歐盟RRR形式認證對于兩率的限值要求。

2.2 我國乘用車有害物質情況

自《管理要求》落地以來，我國乘用車有害物質管控效果顯著，從2016年到2019年豁免項含鉛量呈逐年下降趨勢，從12100.2g/車型下降到10823.9g/車型，平均單車型鉛使用量減少了1276.3g，降幅達10.5%；除蓄電池外豁免項含鉛量從2016年的133.6g/車型下降到2019年的116.0g/車型，降幅達13.2%。另外，針對豁免項中有害物質鉛的分布進行分析發現，豁免項蓄電池含鉛占乘用車含鉛總量的98.93%，其次為鋁材，銅合金和焊料中的含鉛量次之，鋼材和電子元件中的鉛含量較為接近，僅高于減震器的0.2g的鉛含量水平。

3 汽車產品ELV性能評價體系構建

3.1 ELV性能指標體系

隨著ELV管理的深入，企業對汽車產品MDS（材料數據）數據的準確性及與實際產品的一致性更加重視，甚至通過實車拆解方式，建立重點零部件 MDS 關注清單，形成一套閉環的零部件MDS管理保障體系，確保MDS數據的準確性和有效性[5]。

因此，基于前端設計和MDS數據管控，結合實車拆解構建汽車新產品的ELV性能評價體系，對于產品開發優化和后端回收拆解具有一定指導意義。

汽車產品的ELV性能主要包括兩率和有害物質，分別反映汽車產品資源、能源循環性及對環境的危害性，可以將之視為一級指標?；谝患壷笜?，通過設定可以量化的二級指標及三級指標構建汽車產品ELV性能評價指標體系，以評價汽車產品的ELV性能，引導企業開展綠色設計。

圖1 汽車產品ELV性能指標體系

3.2 ELV性能評價分析

汽車產品ELV指標體系的構建既考慮汽車產品設計端的資源輸入，也考慮回收端的資源可回收性及環境危害風險性評估。因此，在ELV性能指標體系中，引入了材料種類數量、再生料使用量及比例（聚合物）、可降解材料使用量及比例（聚合物）、貴金屬、稀有金屬使用量及比例、均質材料部件平均重量、可回收材料中的有害物質含量、不可回收材料中的有害物質含量等二級和三級指標，綜合衡量汽車產品ELV性能的優劣。

（1）兩率指標

兩率值：嚴格按照GB/T19515-2015要求進行計算，兩率值越高代表回收性越好；

材料種類數量：指汽車產品使用的材料種類，材料使用的種類越少，其可回收性越好，引導企業減少材料種類的使用，有利于降低回收成本，提升回收價值；

再生料使用量及比例（聚合物）：指汽車聚合物材料中再生量使用總重量及比例。再生料在材料中的使用比例越高，回收性能越好，汽車設計制造成中使用再生材料，便于回收，減少資源浪費，提高回收效率[6]。

可降解材料使用量及比例（聚合物）：指汽車聚合物材料中可降解材料使用總重量及比例?？山到獠牧鲜褂帽壤礁撸洵h境危害性越小；

貴金屬、稀有金屬使用量及比例：貴金屬及稀有金屬的用量對于汽車回收價值及回收的經濟性具有積極影響；

整車均質部件平均重量：主要對純金屬件和聚合物部件平均重量進行計算，鼓勵零部件一體化設計，減少零部件數量；

聚合物標識打印數量及重量比例：聚合物標識的打印有利于后端回收的材料辨識，提高材料回收率。

（2）有害物質指標

有害物質總含量：6種有害物質含量值之和；

Pb、Hg、Cd、Cr6+、PBBs、PBDEs：各有害物質含量；

除蓄電池外Pb含量：指除起動鉛蓄電池外的汽車含鉛情況，汽車起動電池中的鉛大約占整車含鉛總量的95%以上[7]。蓄電池含鉛的多少和電池容量息息相關，且蓄電池一般作為整體進行回收。因此，除蓄電池外含鉛量是衡量汽車產品含鉛水平的一個重要指標。

單位質量含Pb、Hg、Cd、Cr6+、PBBs、PBDEs量:體現整車有害物質含量水平的重要指標；

含有害物質部件數量及平均含量：該指標主要評價汽車有害物質分布的集中度，越集中越容易回收處理，對環境危害風險越低；

可回收材料中的有害物質含量：可回收材料中的有害物質較容易隨材料一并回收利用，對環境危害較小，如鋼材、鋁材和銅合金中的鉛；

不可回收材料中的有害物質含量：不可回收材料中的有害物質較易進入環境，導致危害，是汽車產品中應重點關注和管控的有害物質，如傳統壓電陶瓷采用的是鋯鈦酸鉛型（PZT），其氧化鉛含量在60%左右[8]。

4 結束語

本文同時考慮汽車產品設計端的資源輸入和報廢汽車回收端的資源回收及環境危害，進行汽車產品ELV性能指標體系的構建，該指標體系由三級性能指標組成。從汽車用材、產品設計、有害物質含量及集中度等方面綜合評價汽車產品綠色設計水平，旨在為汽車產品環保設計提供評估方法和改進途徑，實現我國汽車產品ELV水平的提升。