Come viene calcolata l’autonomia WLTP dei veicoli elettrici

L’autonomia WLTP è il risultato finale di una catena di misurazione controllata, non la distanza percorsa in un solo giro del ciclo. La catena unisce configurazione definita del veicolo, resistenza all’avanzamento, scarica della batteria, energia elettrica misurata e calcoli regolamentati.

WLTC è il tracciato; WLTP è la procedura

Il Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle, WLTC, indica all’operatore del banco a rulli come deve variare la velocità nel tempo. Il Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure, WLTP, definisce il sistema più ampio: classificazione, massa di prova, resistenza all’avanzamento, condizioni di laboratorio, preparazione della batteria, misure, calcoli, interpolazione e conformità.

Per le autovetture ad alte prestazioni che costituiscono la maggior parte dei confronti attuali, il WLTC classe 3b ha quattro fasi:

bassa: 589 secondi;
media: 433 secondi;
alta: 455 secondi;
extra-alta: 323 secondi.

Insieme durano 1,800 secondi, coprono circa 23,27 km e raggiungono 131,3 km/h. La velocità media, incluse le soste, è circa 46,5 km/h. Questi numeri descrivono il tracciato, non un limite di 23 km alla prova. Un veicolo elettrico a batteria deve essere scaricato abbastanza da determinare energia utilizzabile e consumo necessari al calcolo dell’autonomia. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure

La distinzione evita anche un errore comune: un valore giapponese detto “WLTC” non usa necessariamente la stessa combinazione di quattro fasi di un valore WLTP europeo. Le regole di ciascun mercato determinano fasi e calcoli del valore dichiarato.

Passaggio 1: definire il veicolo certificato

Un tipo di veicolo può avere varie ruote, pneumatici, allestimenti e opzioni. Provare ogni configurazione sarebbe impraticabile, ma pubblicare un solo risultato ottimale per tutte sarebbe fuorviante.

WLTP usa quindi famiglie e, ove consentito, interpolazione. Il Veicolo H rappresenta la configurazione a maggiore domanda energetica della famiglia; il Veicolo L quella a minore domanda. I veicoli limite provati e i risultati di resistenza ed energia sono la base per calcolare i valori delle configurazioni intermedie.

La massa è specifica della configurazione. Si parte dalla massa in ordine di marcia e si aggiungono gli elementi di carico regolamentari per ottenere la massa di prova. Differenze aerodinamiche e di rotolamento dovute a ruote, pneumatici e dotazioni sono riflesse da resistenza, dati dichiarati e regole della famiglia.

Perciò due versioni con stessa batteria e motori possono avere autonomie WLTP diverse. Una ruota maggiore può aumentare resistenza al rotolamento, modificare il flusso frontale e aumentare le perdite rotazionali. Le dotazioni possono accrescere massa o raffreddamento. Il valore certificato appartiene a una configurazione definita o posizione interpolata, non al solo nome del modello.

Passaggio 2: determinare la resistenza all’avanzamento

WLTC specifica velocità e tempo, ma non la forza che un determinato veicolo deve vincere sul banco. Questa è determinata separatamente come resistenza all’avanzamento.

La configurazione è preparata alla massa applicabile con pneumatici, pressione, allineamento, altezza e stato aerodinamico prescritti. Un metodo comune è il coastdown stradale: il veicolo caldo decelera in folle o modalità dedicata mentre si registrano velocità e tempo. Passaggi opposti e correzioni riducono gli effetti di vento, pendenza, densità dell’aria e temperatura.

L’obiettivo è spesso rappresentato così:

F(v) = f0 + f1 × v + f2 × v²

I termini inferiori contengono gran parte delle resistenze di rotolamento, cuscinetti e trasmissione. Il termine quadratico è dominato dalla resistenza aerodinamica. La forma entra quindi nel risultato prima del WLTC: maggiore area frontale, coefficiente meno favorevole, raffreddamento aperto, diverso flusso sulle ruote o maggiore altezza possono aumentare la curva.

L’obiettivo viene tradotto nelle impostazioni del banco. Rulli e pneumatici creano già resistenza, quindi il freno elettrico aggiunge la forza necessaria a far corrispondere il sistema all’obiettivo stradale. Un coastdown sul banco verifica la tolleranza. Una ventola può raffreddare il veicolo fermo, ma il carico aerodinamico calibrato è riprodotto dai rulli, non dalla forza della ventola. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure EUR-Lex: Commission Regulation (EU) 2017/1151, consolidated WLTP requirements

La resistenza è centrale anche nell’interpolazione. H e L definiscono i limiti di domanda alta e bassa e il valore di ogni versione è calcolato nella famiglia regolamentata. Ruote, pneumatici, dotazioni e dispositivi aerodinamici attivi devono essere rappresentati dalle regole applicabili.

Una resistenza sottostimata ridurrebbe l’energia misurata in ogni fase, con effetto aerodinamico maggiore nelle fasi alta ed extra-alta. La normativa controlla preparazione, dati, coastdown e verifica del banco perché questo parametro è troppo influente per restare indefinito.

Passaggio 3: preparare batteria e laboratorio

Il veicolo è caricato completamente, condizionato e stabilizzato termicamente. La procedura normale avviene attorno a 23 °C in condizioni controllate. La sequenza comprende tolleranze, pause e regole di arresto; non equivale ad avviare l’auto di un proprietario in un giorno qualsiasi a 23 °C.

Si seguono le regole dei modi selezionabili. Accessori e climatizzazione sono controllati dalla procedura, non scelti per imitare un viaggio familiare. Il risultato è un confronto standardizzato a temperatura normale, non una previsione invernale.

Procedure separate a bassa temperatura sono in evoluzione, ma non vanno confuse con la nota autonomia WLTP combinata. Nome della prova, temperatura e tipo di valore devono accompagnare il numero.

Passaggio 4: scaricare la batteria

La normativa prevede una prova convenzionale a cicli consecutivi e una procedura abbreviata.

Nel metodo consecutivo il veicolo ripete la sequenza mentre lo stato di carica scende. Il ciclo finale segue le regole di interruzione e calcolo. È concettualmente diretto, ma un veicolo di grande autonomia può richiedere molti cicli e ore.

La procedura abbreviata conserva segmenti misurati ad alto e basso stato di carica:

Iniziare con batteria carica e condizionata.
Percorrere il primo segmento WLTC ad alto stato di carica.
Usare un segmento regolamentato a velocità costante, almeno 100 km/h se possibile, per consumare energia più rapidamente.
Percorrere un altro segmento WLTC a basso stato di carica.
Continuare fino al criterio di interruzione.
Ricaricare e registrare i dati richiesti.

Il tratto costante non conta come normale WLTC: serve ad accelerare la scarica. I segmenti WLTC determinano il consumo, l’intera prova l’energia utilizzabile. Le equazioni considerano distanza, variazione di carica e segmento finale incompleto. La procedura evita decine di cicli identici ai veicoli di autonomia crescente. UNECE: Development of the WLTP shortened test procedure for electrified vehicles

Quando termina esattamente la prova di scarica WLTP?

Lo 0% sul quadro non è il criterio. Nella procedura abbreviata il termine arriva quando il veicolo supera la tolleranza del tracciato per quattro secondi consecutivi o più nel secondo tratto costante finale. L’acceleratore è disattivato e il veicolo fermato entro 60 secondi. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure UNECE: Development of the WLTP shortened test procedure for electrified vehicles

È un termine operativo a una domanda di potenza definita. Non significa zero elettrochimico: il sistema di gestione conserva un margine sopra la zona dannosa di bassa tensione.

Se il quadro raggiunge 0% prima che l’auto perda la capacità di seguire il tracciato, l’energia CC usata dopo lo 0% resta inclusa. Se la propulsione viene limitata prima dell’ultimo wattora estraibile a carico minore, rimane energia fisica.

La distinzione conta perché la tensione cala sotto carico. Vicino al limite, la batteria può sostenere bassa velocità ma non maggiore velocità o accelerazione. Un tratto costante vicino al taglio riduce questa variabilità rispetto a un punto arbitrario del ciclo.

Passaggio 5: misurare l’energia utilizzabile

Durante la scarica si misurano tensione e corrente CC. Integrando la potenza nel tempo si ottiene l’energia prelevata dal sistema.

In forma semplificata:

Energia CC = integrale della tensione batteria × corrente batteria nel tempo

L’energia utilizzabile è procedurale. Dipende da carica completa e criterio di arresto prescritti. Non è automaticamente la capacità lorda pubblicizzata né deve equivalere sempre all’energia tra 100 e 0 indicati.

Può includere una riserva sotto lo 0% se il veicolo segue ancora il tracciato. Esclude l’energia protetta sotto il taglio della propulsione. Il solo valore non rivela la riserva: servono stato indicato o dati di gestione insieme alla scarica CC.

Dopo la scarica, il veicolo viene ricaricato. L’energia CA di rete può misurare il consumo includendo le perdite di ricarica. Il calcolo dell’autonomia usa il rapporto tra energia utilizzabile e consumo CC del ciclo. Occorre quindi sapere se un consumo WLTP è CC o CA prima di dedurne la capacità.

Passaggio 6: calcolare consumo e autonomia

La procedura abbreviata combina i consumi dei segmenti WLTC ad alta e bassa carica con la ponderazione normativa:

Autonomia elettrica WLTC = energia utilizzabile / consumo CC WLTC ponderato

Con energia in kWh e consumo in kWh/km, il risultato è in chilometri. La normativa include fasi, correzioni, ponderazioni, interruzioni e arrotondamenti; l’equazione illustra la fisica, non sostituisce l’omologazione.

Il combinato usa l’intera combinazione di fasi. Il valore urbano deriva dalle parti urbane, soprattutto bassa e media. Ogni valore risponde a un diverso profilo di velocità.

Per una famiglia, i risultati H e L determinano il valore di ogni configurazione. Il costruttore presenta valori che devono rispettare misure e requisiti dell’autorità. WLTP è omologazione regolamentata, non stima libera del costruttore.

Perché WLTP differisce spesso dall’autonomia autostradale

Il ciclo include soste, bassa velocità e rigenerazione. La fase extra-alta raggiunge velocità autostradale, ma i 30 minuti non sono una crociera continua a 120 o 130 km/h. Ad alta velocità può dominare l’aerodinamica e mancare energia da recuperare.

La prova normale esclude anche il riscaldamento continuo di abitacolo e batteria in inverno. Al contrario, un veicolo efficiente può superare WLTP in città con clima mite.

La differenza varia per veicolo. Una regola come “sottrarre 20%” elimina proprio le differenze utili.

Come confrontare valori WLTP

Verificare che siano:

della stessa applicazione di mercato e generazione;
entrambi combinati o entrambi urbani;
della corretta configurazione di ruote, pneumatici e propulsione;
certificati, non provvisori;
con lo stesso confine di consumo.

WLTP è valido come confronto controllato tra configurazioni equivalenti, meno come promessa per un percorso con velocità, clima e carichi termici diversi.