国际网站
美国下调插混汽车UF曲线 更准确反映实际排放水平
2024年05月23日
本文作者：崔洪阳、褚一丹
2024年3月20日，美国环保局（EPA）正式发布了最终版的《2027-2032车型年轻型和中型汽车空气污染物和温室气体排放标准》。该标准有诸多亮点，其中之一就是EPA针对插电式混合动力汽车（PHEV）设定了一条新的利用系数曲线（Utility Factor Curve；后简称UF曲线）。新的UF曲线将于2031车型年正式生效，届时现行的UF曲线将被废止。
图1. 美国现行的UF曲线和将于2031年生效的新的UF曲线
图片来源：美国环保局（EPA）
什么是利用系数？
PHEV有两种主要的运行模式，一种是电量消耗模式（charge depleting mode；后简称CD模式），一种是电量保持模式（charge sustaining mode；后简称CS模式）。在CD模式下，PHEV更接近于一辆纯电动汽车（BEV），主要靠电池中的电能驱动车辆行驶，电池剩余电量（SOC）整体上处于下降状态。在CS模式下，PHEV更接近于一辆传统混合动力汽车（HEV），电池剩余电量（SOC）基本保持不变，发动机成为车辆主要的动力源。从节油减排的角度看，CD模式下，PHEV主要用电，油耗和CO2排放趋近于零（虽然在更苛刻的测试循环或更多变的环境条件下CD模式的油耗和CO2排放会显著上升）；而CS模式下，PHEV主要用油，油耗和CO2排放相对较高。
利用系数（Utility Factor）指的是PHEV在CD模式下行驶的里程占总行驶里程的比例。利用系数的大小主要受两个关键因素的影响：一是PHEV车型的CD模式续驶里程（接近于纯电续驶里程），二是PHEV车主的充电频次。通常CD模式续驶里程越高、车主的充电频次越高，PHEV的利用系数就越大。
美国为什么要下调UF曲线？
UF曲线对于车企的排放合规至关重要。针对一个车型年，车企的车队平均CO2排放因子（单位是克CO2/英里）需要低于特定的目标值才能实现合规，无法实现合规的车企将面临民事罚款。在计算车队平均CO2排放因子时，BEV是完全按照零排放进行计算的，而PHEV的CO2排放因子则是按照以下公式计算得到的：
其中：EFPHEV指的是PHEV的综合排放因子（克CO2/英里）；EFCD指的是PHEV在CD模式下的排放因子（克CO2/英里）；EFCS指的是PHEV在CS模式下的排放因子（克CO2/英里）；UF指的是PHEV的利用系数。
美国在进行排放合规计算时，默认PHEV在CD模式下的排放因子为0克CO2/英里（虽然实际上通常并不为零），因此当利用系数的值取得越大时，PHEV零排放的部分就越被放大，其综合排放因子也就越低，越容易帮助车企实现排放合规。
美国现行的UF曲线来自国际自动机工程师学会标准SAE J2841。这条UF曲线是基于美国交通部主导的一次“全美家庭出行调查”得到的出行里程分布数据设定的，其背后有一个关键假设，就是PHEV车主每天都会给PHEV充满电。然而近期诸多的数据和研究（包括ICCT的独立研究，如图2所示）显示，美国PHEV车主的充电频次远没有SAE J2841中假设的一天一次这样高，PHEV实际的利用系数远低于美国现行的UF曲线所给出的数值。这就导致在排放合规计算时，PHEV零排放的部分被高估，相应地，PHEV的综合排放因子就被低估了。
图2. ICCT基于Fuelly和BAR两套数据的美国PHEV UF曲线分析结果
图片来源：国际清洁交通委员会（ICCT）
在这种情况下，美国环保局（EPA）基于加州汽车维修局（BAR）收集的车载自动诊断系统（OBD）数据对美国PHEV的实际利用系数进行了分析。基于EPA自己的分析结果以及现有的其他机构的分析结果，同时综合了各利益相关方所提出的意见和建议，EPA最终敲定了图1所示的新的UF曲线。与现行的UF曲线相比，新的UF曲线在形态上基本保持不变，但在数值上下调了11%左右。这一调整是一个巨大的进步，但同时， ICCT的研究结果（如图2所示）和EPA基于2022和2023年OBD数据（由加州BAR收集）的分析结果都显示，新的UF曲线仍然高于美国绝大多数PHEV车型实际的利用系数, EPA还可以进一步下调UF曲线以在排放合规计算时更准确地反映美国PHEV的实际排放情况。
未来美国还会再次调整UF曲线吗？
美国环保局（EPA）承诺将采用多管齐下的方法对美国PHEV的实际利用系数开展持续的追踪和评估。这里的“多管齐下”包括：
（1）EPA继续基于加州汽车维修局（BAR）收集和提供的OBD数据进行分析；
（2）EPA利用其他数据收集渠道（如美国能源部等）收集数据进行分析；
（3）鼓励车企将其收集的数据分享给EPA进行分析；
（4）鼓励研究机构和各利益相关方将其收集的数据分享给EPA进行分析；
（5）鼓励研究机构和各利益相关方开展独立研究并给出分析结论；
（6）将EPA的分析结果与各利益相关方分享并听取各方的意见等。
基于以上多渠道、多数据源的持续追踪和评估，EPA将对“新的UF曲线是否能够代表2031及之后车型年美国PHEV的技术水平和美国PHEV车主的充电行为特征”做出判断，如果被证明有必要，EPA将基于研究结果再次对2031及之后车型年的UF曲线进行调整。
参考文献：
U.S. Environmental Protection Agency (EPA). (2024). Final Rule: Multi-Pollutant Emission Standards for Model Years 2027 and Later Light-Duty and Medium Duty Vehicles. https://www.epa.gov/regulations-emissions-vehicles-and-engines/final-rule-multi-pollutant-emissions-standards-model
Isenstadt, A., Yang, Z., Searle, S., & German, J. (2022). Real world usage of plug-in hybrid vehicles in the United States. International Council on Clean Transportation. https://theicct.org/publication/real-world-phev-us-dec22/
Searle, S. & Isenstadt, A. (2023). Don’t plug in your plug-in hybrid? EPA will now hold automakers responsible. International Council on Clean Transportation. https://theicct.org/us-phev-usage-regs-jun23/
京ICP备 2021012773 号 -2