ISO 23274-22021 混合动力道路车辆.废气排放和燃油消耗测量.第2部分外部充电车辆标准立项发展报告

混合动力道路车辆废气排放和燃油消耗测量第2部分：外部充电车辆标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Hybrid-electricRoadVehicles—ExhaustEmissionsandFuelConsumptionMeasurements—Part2:ExternallyChargeableVehicles摘要随着全球汽车产业向低碳化、电动化方向加速转型，混合动力电动汽车（HEV）和插电式混合动力电动汽车（PHEV）作为传统燃油车向纯电动车过渡的关键技术路径，其能耗与排放的准确测量日益成为国际标准化工作的重要议题。ISO23274-2:2021《混合动力道路车辆废气排放和燃油消耗测量第2部分：外部充电车辆》由国际标准化组织（ISO）于2021年9月8日正式发布，取代此前的ISO23274-2:2007版本，是当前国际社会针对外部充电型混合动力车辆能耗与排放测试方法的核心技术规范。本标准针对可外部充电的混合动力车辆在电量消耗（ChargeDepleting,CD）和电量维持（ChargeSustaining,CS）两种工作模式下的排放与能耗测量方法进行了系统规定，填补了传统底盘测功机测试规程对插电式混合动力车辆适应性不足的技术空白。本报告围绕该标准的立项背景、技术内容、修订要点、国际影响及主要参与单位等方面展开系统梳理与分析，旨在为国内外相关标准制修订工作、检测认证机构及相关企业提供参考与借鉴。报告指出，ISO23274-2:2021在测试规程适用性、边界条件确定、电量修正方法及测量不确定度控制等方面均实现了显著技术提升，对全球范围内插电式混合动力车辆的排放认证、能耗标示及市场监督具有重要指导意义。关键词：混合动力车辆；外部充电；废气排放；燃油消耗；ISO23274；标准化；测试规程Keywords:Hybrid-electricvehicles;Externallychargeablevehicles;Exhaustemissions;Fuelconsumption;ISO23274;Standardization;Testprocedures1引言1.1研究背景全球气候变化问题日益严峻，交通运输领域作为温室气体和大气污染物的重要排放源，其节能减排工作受到各国政府和社会各界的高度关注。为推动汽车产业绿色低碳转型，世界主要经济体纷纷制定了严格的车辆排放法规和燃油经济性标准。在这一背景下，混合动力电动汽车（Hybrid-electricVehicle,HEV）凭借其在节能减排方面的显著优势，已成为当前汽车市场的重要组成部分。特别是插电式混合动力电动汽车（Plug-inHybridElectricVehicle,PHEV），因其兼具纯电行驶能力和内燃机驱动能力，被视为从传统燃油车向纯电动汽车过渡的关键技术路线。与传统混合动力车辆不同，外部充电型混合动力车辆（即插电式混合动力车辆）可通过外部电网对动力电池进行充电，具备较长距离的纯电行驶能力。这一技术特征使得其在实际使用中既可能以电量消耗（CD）模式运行，也可能在电池电量降至一定阈值后切换至电量维持（CS）模式运行。两种模式下的废气排放和燃油消耗特性存在显著差异，如何科学、准确、可重复地测量和评价外部充电型混合动力车辆的排放和能耗水平，成为国际标准化领域亟待解决的技术课题。1.2标准立项的必要性ISO23274-2的最初版本发布于2007年，是国际标准化组织针对外部充电型混合动力车辆排放与能耗测量制定的第一部国际标准。随着全球范围内插电式混合动力车辆技术的快速迭代和市场的迅猛增长，以及各国排放法规的持续加严，2007版标准已难以满足实际应用需求，迫切需要进行技术修订和内容更新。具体而言，以下几个方面凸显了标准修订的紧迫性和必要性：第一，外部充电型混合动力车辆的电池技术、电驱系统技术和能量管理策略在过去十余年间取得了长足进步，车辆的纯电续驶里程显著增加，部分车型的CD模式运行里程已超过100公里，原有测试规程在适用性方面存在明显不足。第二，各国在车辆排放认证和能耗标识方面逐步采用了更加严格和精细化的测试要求，如世界统一轻型车辆测试规程（WLTP）的推广实施，要求国际标准与新的法规体系保持协调一致。第三，测量仪器设备和数据分析技术的进步为更加精确、高效的排放和能耗测量提供了技术支撑，标准的技术内容需要及时吸收这些新成果。2标准概述2.1标准基本信息ISO23274-2:2021《混合动力道路车辆废气排放和燃油消耗测量第2部分：外部充电车辆》由国际标准化组织道路车辆技术委员会（ISO/TC22）下设的“车辆测试规程分技术委员会”（SC5，后调整为SC33等相关分委会）负责制定。该标准为ISO23274系列标准的第2部分，与其配套的第1部分ISO23274-1《非外部充电车辆》共同构成了混合动力车辆排放与能耗测量的完整国际标准体系。本标准为现行有效版本，采用英文作为官方语言，以电子版加密PDF格式发行。标准发布日期为2021年9月8日，取代了ISO23274-2:2007版本。2.2标准适用范围ISO23274-2:2021适用于所有可外部充电的混合动力道路车辆，即通常所称的插电式混合动力电动汽车（PHEV），包括乘用车和轻型商用车。标准规定的测量方法涵盖了车辆在电量消耗（CD）模式和电量维持（CS）模式下的废气排放和燃油消耗测量，以及两种模式之间的过渡过程处理。标准对车辆的基准质量、动力系统构型（串联、并联、混联）、电池类型等均不作限制性规定，具有良好的技术中立性和广泛的适用性。值得注意的是，本标准仅涵盖装备内燃机和可再充电储能系统（RESS）的混合动力车辆。对于纯电动车辆（BEV）、燃料电池车辆（FCEV）以及仅装备内燃机的传统车辆，不适用本标准。此外，标准主要针对M1类和N1类车辆（即乘用车和轻型商用车），对于重型车辆另有相应的国际标准加以规范。3标准主要技术内容3.1测试条件与设备要求ISO23274-2:2021对测试条件提出了明确规定，涵盖环境条件、车辆预处理、燃料和电能质量、测试设备等方面。标准要求测试应在受控的环境温度和湿度条件下进行，环境温度通常控制在20℃至30℃范围内，以确保测试结果的可比性和重复性。对于车辆预处理，标准规定了电池初始荷电状态（SOC）的设定要求，明确在进行CD模式测试前电池应处于完全充满状态（SOC为100%），而在CS模式测试前电池SOC应处于正常管理策略所维持的水平范围内。在测试设备方面，标准对底盘测功机、排放分析系统、燃油消耗测量装置和电能测量设备等提出了明确的技术要求。底盘测功机应能够模拟车辆的实际行驶阻力，并具备足够的功率吸收能力以覆盖被测车辆的最大功率需求。排放分析系统应满足ISO16183等相应国际标准的规定，能够对气态污染物（CO、HC、NOx、CO₂）和颗粒物排放进行精确测量。3.2测试规程ISO23274-2:2021的核心内容之一是系统规定了外部充电型混合动力车辆的排放和燃油消耗测试规程。标准将测试过程清晰划分为CD模式测试和CS模式测试两个阶段，并对测试循环的选择、测试顺序、循环数量及测试终止条件的判定等关键技术参数进行了明确。在CD模式测试中，车辆从电池完全充满状态出发，按照规定的测试循环（如WLTC或相应工况）连续运行，直至电池SOC降至电量维持阈值。标准详细规定了CD模式测试的循环执行方式，即车辆应连续完成若干规定的测试循环，每个循环之间允许有规定的间隔时间。CD模式的终止条件根据车辆的实际运行特征确定——当电池SOC降至制造商规定的电量维持触发点，或车辆的内燃机启动时间占比达到规定阈值时，判定CD模式测试结束。通过对CD模式各循环的加权处理，最终获得CD模式下的排放因子和电能消耗量。在CS模式测试中，电池SOC基本维持在一定范围内波动，车辆的能量管理策略以维持电池电量为目标，内燃机在高效区间运行并为电池补充电量。标准规定CS模式测试应至少连续进行规定的循环次数，以确保测试结果的统计有效性。标准的CS模式测试方法相较于2007版进一步细化了测试条件控制要求，提高了测试的可重复性和实验室间的可比性。3.3排放与能耗计算ISO23274-2:2021规定了CD模式和CS模式下废气排放量和燃油消耗量的计算方法，并引入了一系列关键修正因子以提高计算结果的准确性。标准采用“电量修正法”对CD模式和CS模式下的排放和能耗测量结果进行加权和修正计算，从而获得能够反映车辆实际使用特征的综合性排放和能耗指标。具体而言，标准的计算方法考虑了车辆在实际使用中CD模式行驶里程（纯电行驶距离）与CS模式行驶里程的占比关系。标准引入了“效用因子（UtilityFactor,UF）”概念，用以表征车辆在实际使用中CD模式所占的行驶比例。UF的确定基于车辆的纯电续驶里程，通常参考SAEJ2841等标准中规定的方法和数据集。通过将CD模式和CS模式的测量结果按照UF进行加权，最终获得车辆的综合排放量和燃油消耗量。这一方法已被联合国欧洲经济委员会（UNECE）的法规体系和欧盟的相关法规广泛采纳。标准同时规定了电能消耗量的测量和计算方法，以kWh/100km为单位表征车辆的纯电能耗水平。在碳平衡法计算燃油消耗方面，标准对碳平衡计算公式中的关键参数进行了更新，以反映现代车用燃料（包括含氧燃料和生物燃料组分）的实际碳氢比和氧碳比特性。3.4测量不确定度与数据质量ISO23274-2:2021新增了对测量不确定度分析和数据质量控制的系统性要求。标准要求测试实验室应按照ISO/IEC17025等质量管理体系的要求开展测量不确定度评估，在测试报告中给出测量结果的扩展不确定度。标准对不同排放组分和燃油消耗量的目标不确定度提出了建议值，以促进各实验室间测试结果的一致性和可比性。此外，标准增设了数据有效性判定规则，对于异常数据点、测试循环偏离度、设备漂移等情况规定了具体处理方法和判定准则，从而有效提升了测试结果的可靠性和可追溯性。这些新增内容充分体现了国际标准化工作对测量结果质量和实验室能力认可要求的持续强化。4标准修订要点分析4.1相较于2007版的主要技术变更ISO23274-2:2021相较于ISO23274-2:2007进行了多方面的重要技术修订，主要体现在以下几个维度：（1）测试规程适用性扩展。2007版标准主要基于新欧洲驾驶循环（NEDC）设计测试规程，而2021版标准全面兼容了世界统一轻型车辆测试循环（WLTC），并提供了对全球不同测试工况的适配方案。这一变化反映了全球轻型车排放法规从NEDC向WLTC过渡的趋势。（2）CD模式测试方法优化。新版标准对CD模式测试的起始条件、循环间处理方式以及CD模式终止判据进行了更加细化的规定，有效减少了因车辆能量管理策略差异带来的测试结果离散性，提高了CD模式测试结果的重复性和再现性。（3）边界条件与电量修正方法完善。标准对CD/CS模式边界条件（如发动机启动判据、SOC波动范围等）的确定方法进行了补充和完善，修订了电量修正公式中的关键系数，使修正后的结果更贴近车辆实际使用中的排放和能耗水平。（4）测量不确定度内容新增。这是本次修订最为重要的技术增量之一，显著提升了标准的科学严谨性，也为实验室认可和比对试验提供了技术依据。（5）与法规体系协调性增强。新版标准充分考虑了与UNECER83、R101等技术法规以及欧盟Regulation(EU)2017/1151等法规体系的衔接需要，增强了国际标准与区域法规之间的技术协调性。4.2标准的技术创新ISO23274-2:2021在技术内容上的创新性主要体现在引入了更加灵活和精细化的测试流程设计。传统的排放测试方法通常基于固定测试循环和固定测试步骤，而外部充电型混合动力车辆因能量管理策略的复杂性，需要更加灵活的测试设计来捕捉其在不同工作模式下的排放和能耗特征。新版标准允许根据车辆的技术特征和纯电续驶里程，合理选择测试策略，增强了标准的实用性和可操作性。5标准实施意义与应用前景5.1对行业的技术引领作用ISO23274-2:2021的发布与实施，对全球混合动力汽车产业具有重要的技术引领和规范作用。首先，标准为各国制定或修订插电式混合动力车辆排放认证和燃油消耗量标识法规提供了权威的技术参照。欧盟、日本、韩国等主要汽车产业国家和地区在制定相关技术法规时，均在不同程度上采用了ISO23274-2的技术内容。其次，标准为整车企业和零部件供应商的产品开发与验证提供了统一的测试技术依据，有助于降低企业因不同市场法规差异而承担的合规成本。再次，标准为第三方检测认证机构开展插电式混合动力车辆排放和能耗检测提供了权威的技术准则，有利于提升检测结果的一致性和公信力。5.2对全球碳排放控制的贡献从更宏观的视角来看，插电式混合动力车辆在实际使用中是否能够实现预期的节能减排效果，在很大程度上取决于车辆的能耗和排放是否能够得到准确测量和有效监管。ISO23274-2:2021通过对CD和CS两种模式排放和能耗的系统测量以及对综合性能的合理加权评价，为插电式混合动力车辆的“真实排放”评估提供了科学方法。这不仅有助于消费者获得更加客观的车辆能耗信息，促进绿色消费，也为政府制定碳减排政策、实施碳排放交易等提供了数据支撑。5.3应用前景展望随着全球主要汽车市场对插电式混合动力车辆的监管要求日趋严格，ISO23274-2:2021的应用范围预计将进一步扩大。在欧盟“Fitfor55”碳减排一揽子政策框架下，插电式混合动力车辆的CO₂排放认证和实际使用排放核查要求不断提高，ISO23274-2:2021有望在相关法规的更新中发挥更加重要的作用。在中国，随着GB/T19753《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》等国家标准的新一轮修订工作的推进，ISO23274-2:2021的技术内容也将得到积极参考和借鉴。此外，随着车载排放测量（PEMS）技术的不断成熟和实际行驶排放（RDE）法规的逐步推广，如何将实验室测试规程与车辆实际道路行驶条件下的排放表现有效关联，已成为国际标准化研究的前沿方向。ISO23274-2:2021中关于CD/CS模式划分和电量修正的方法，有望为未来混合动力车辆实际行驶排放测试标准的制定提供方法论基础。6主要起草单位和参与机构介绍ISO23274-2:2021的制定工作由国际标准化组织道路车辆技术委员会（ISO/TC22）负责组织。ISO/TC22是国际标准化组织下设的规模最大、最为活跃的技术委员会之一，其秘书处设在法国标准化协会（AFNOR）。在ISO/TC22的框架下，标准的制修订工作由“车辆电气和电子技术分技术委员会”（ISO/TC22/SC32，原SC5更名调整）以及相关工作组（WG）具体承担。在标准制定过程中，各国标准化机构和技术专家积极参与，贡献了大量技术方案和实验数据。其中，日本汽车标准国际化促进中心（JASIC）和日本汽车研究所（JARI）发挥了重要的技术主导作用。这与此前ISO23274-1的制定情况类似，日本作为混合动力汽车技术的先行者，在外部充电型混合动力车辆测试方法领域积累了丰富的技术经验和实验数据。欧洲汽车制造商协会（ACEA）、德国汽车工业协会（VDA）以及美国汽车工程师学会（SAEInternational）等组织和机构也深度参与了标准的讨论和审定工作。此外，中国作为全球最大的新能源汽车市场，高度重视ISO23274-2标准的制修订工作。中国汽车技术研究中心有限公司（CATARC）代表中国参加了该标准制修订工作组的多轮会议和讨论，积极反映中国插电式混合动力车辆产业的技术诉求和测试实践经验，并就标准中的关键技术内容提出了多项合理化建议。CATARC是隶属于国务院国有资产监督管理委员会的中央企业，是中国汽车行业权威的技术研究和检测认证机构。该中心设有国家汽车质量检验检测中心（天津）、国家轿车质量检验检测中心等国家级检测机构，长期承担汽车产品排放和能耗检测、型式认证、标准制定和行业研究工作。CATARC作为全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC114）的秘书处承担单位，深度参与了我国混合动力电动汽车相关国家标准的制修订工