Slik beregnes CLTC-rekkevidde for elbiler

CLTC-rekkevidde avfeies ofte med en omregningsprosent, men en slik snarvei skjuler hvorfor tallet er annerledes. Den kinesiske prosedyren bruker en egen hastighetsfordeling og en regulert metode for utlading av batteriet. Avviket fra en annen syklus avhenger derfor av kjøretøyet.

To standarder utgjør kjernen

GB/T 38146.1-2019 definerer den kinesiske kjøresyklusen for lette kjøretøy. GB/T 18386.1-2021 definerer hvordan energiforbruket og rekkevidden til et lett elektrisk kjøretøy skal testes og beregnes. Sistnevnte standard er gjeldende og har fått en senere endring. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

CLTC er dermed ikke bare en multiplikator for reklameformål. Kjørekurven, kjøremotstanden, klargjøringen av batteriet, avslutningen av testen, målingene og beregningsreglene inngår alle i det sertifiserte resultatet.

Det finnes to relevante sykluser for lette kjøretøy:

CLTC-P for personbiler i kategori M1
CLTC-C for lette nyttekjøretøy i kategori N1 og kvalifiserte M2-kjøretøy opp til den angitte massegrensen

Oppgitt rekkevidde for elektriske personbiler viser normalt til CLTC-P. En sammenligning bør angi syklusvarianten fremfor å bruke «CLTC» som om alle lette kjøretøy fulgte samme kurve.

Slik ble CLTC-P konstruert

China Automotive Technology and Research Center utviklet syklusen ut fra omfattende kjøredata som skulle representere kinesisk trafikk. Utviklingsarbeidet grupperte driften i forhold med lav, middels og høy hastighet og konstruerte en dynamisk kurve med en betydelig andel kjøring ved lav hastighet og tomgang. China Automotive Technology and Research Center: Development of the China automotive test cycle

CLTC-P-kurven har tre faser:

lav hastighet: 674 sekunder og omtrent 2,45 km
middels hastighet: 693 sekunder og omtrent 5,91 km
høy hastighet: 433 sekunder og omtrent 6,12 km

Hele syklusen varer 1,800 sekunder og dekker omtrent 14,48 km. Maksimal hastighet er 114 km/t. Gjennomsnittshastigheten inkludert stopp er omtrent 29 km/t, og tomgang utgjør cirka 22% av tiden.

Disse egenskapene forklarer mye av den velkjente retningen på resultatet. Sammenlignet med Europas fire-fasede WLTC for personbiler dekker CLTC-P kortere avstand på samme tid, mangler en ekstra høy-fase på 131,3 km/t og legger større vekt på dynamisk kjøring ved lav hastighet.

Trinn 1: Velg og klargjør kjøretøyet

Testen bruker den aktuelle kjøretøykategorien, testmassen og konfigurasjonen. Produsenten leverer påkrevde opplysninger om kjøretøyet og den elektriske rekkevidden, mens testorganet følger vilkårene og toleransene i standarden.

Førervalgte moduser følger de foreskrevne utvalgsreglene. Dekk, kjøretøymasse og konfigurasjonen som resultatet representerer, er viktige fordi de påvirker både motstanden og batteribehovet. En oppgitt rekkevidde bør derfor knyttes til den aktuelle hjul-, dekk- og drivlinjeversjonen.

Kjøretøyet lades, kondisjoneres og temperaturstabiliseres etter prosedyren før testing. Omgivelses- og batteriforhold kontrolleres. Det gir repeterbarhet, men gjenskaper ikke en vilkårlig varm, kald eller høyhastighetstur.

Trinn 2: Gjenskap kjøremotstanden på dynamometeret

Hastighetskurven for CLTC-P er bare førerens mål. Chassisdynamometeret må separat gjenskape motstanden til kjøretøykonfigurasjonen som representeres.

Riktig testmasse, hjul, dekk, dekktrykk og aerodynamisk tilstand fastsettes etter de kinesiske bestemmelsene for testing av lette kjøretøy. Kjøremotstanden bestemmes med den tillatte metoden og representeres av koeffisienter som prinsipielt kan uttrykkes som:

F(v) = f0 + f1 × v + f2 × v²

Ledd av lavere orden inneholder mye av rullemotstanden og den mekaniske motstanden. Det kvadratiske leddet domineres av aerodynamisk luftmotstand. Karosseriform og frontareal er derfor fortsatt viktige, selv om CLTC-P legger større vekt på kjøring ved lav hastighet enn europeisk WLTC.

Målkjøremotstanden omsettes til innstillinger for dynamometerets kraftbrems. Fordi dekk og ruller allerede skaper et visst laboratorietap, tilfører bremsen resten som trengs for at hele systemet skal gjenskape målet. Prosessen kontrolleres gjennom relevante utrullings- og toleransekontroller. Kjøleluft fra en vifte brukes ikke som erstatning for den kalibrerte aerodynamiske kraften. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods China National Standard GB/T 38146.1-2019: China automotive test cycle for light-duty vehicles

Dette skillet er viktig når to CLTC-verdier sammenlignes. Kjøretøyene kan følge nøyaktig samme hastighetskurve, samtidig som dynamometeret krever ulik effekt ved hjulene fordi kjøremotstandskurvene, testmassene og konfigurasjonene er forskjellige. Den lavere gjennomsnittshastigheten i CLTC-P reduserer den aerodynamiske andelen av det kombinerte resultatet, men høy-fasen når fortsatt 114 km/t.

Trinn 3: Velg full eller forkortet utladingsmetode

GB/T 18386.1 angir en konvensjonell syklusmetode og en forkortet metode for å fastsette energiforbruk og elektrisk rekkevidde.

I den konvensjonelle metoden følger en fulladet elbil den aktuelle CLTC gjentatte ganger til den når den foreskrevne avslutningsbetingelsen. Avstand og elektrisk energi registreres, og den ufullstendige siste kjøringen behandles etter standardens beregningsregler.

Den forkortede metoden reduserer laboratorietiden for kjøretøy med lang rekkevidde. Hovedsekvensen er:

Start med et fulladet og kondisjonert kjøretøy.
Kjør to CLTC-sykluser i det første dynamiske testsegmentet.
Lad ut batteriet raskere i et segment med konstant hastighet, normalt minst 100 km/t når kjøretøyets kapasitet tillater det.
Kjør ytterligere to CLTC-sykluser i et andre dynamisk segment ved lavere ladetilstand.
Fortsett gjennom den siste delen med konstant hastighet til testens avslutningsbetingelse.
Lad kjøretøyet opp igjen og registrer den påkrevde energien.

Delene med konstant hastighet fremskynder utladingen. De erstatter ikke bare energiforbruket til CLTC-kurven. Beregningen bruker det foreskrevne forholdet mellom de dynamiske segmentene, batterienergien og avstanden.

Denne strukturen ligner ingeniørproblemet som løses av den forkortede WLTP-prosedyren, men likheten gjør ikke resultatene utskiftbare. Hver standard har sin egen kurve, sine egne definisjoner, toleranser og ligninger.

Hva betyr tomt i CLTC-testing?

Vist 0% er ikke en universell definisjon av et tomt batteri. GB/T-prosedyren bruker den foreskrevne avslutningsbetingelsen og måler batterienergien frem til dette sluttpunktet. Batteristyringssystemet beskytter fortsatt cellene mot skadelig dyputlading. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Hvis visningen når 0% mens kjøretøyet fortsatt klarer å fortsette den regulerte utladingssekvensen, kan energi brukt etter 0% inngå i den testmålte brukbare energien. Energi som er igjen under utkoblingsgrensen for fremdrift, er ikke tilgjengelig for testen, selv om den er fysisk lagret i cellene.

Resultatet for brukbar energi viser derfor ikke i seg selv størrelsen på en reserve under null. Da må vist ladetilstand, likestrømsenergien som lades ut, og batteristyringens endelige grenser observeres sammen. En forskjell mellom oppgitt kinesisk kapasitet og kapasiteten i et utenlandsk marked er ikke tilstrekkelig bevis for at CLTC ladet batteriet lenger ut.

Trinn 4: Mål elektrisk energi

Batterispenning og -strøm registreres slik at likestrømsenergien kan integreres gjennom kjøredelene:

Likestrømsenergi = integralet av batterispenning × batteristrøm over tid

Oppladingen etter utladingen gir den elektriske energien som trengs for standardens fastsettelse av energiforbruk. Vekselstrøm inn og likestrøm ut svarer på ulike spørsmål fordi førstnevnte omfatter ladetap.

Det nøyaktige rapporteringsfeltet må kontrolleres før en CLTC-verdi for energiforbruk sammenlignes med en EPA-etikett eller bilens forbruksvisning. Hvis rekkevidden divideres med energi fra feil systemgrense, kan det gi et tilsynelatende troverdig, men feil anslag for batterikapasiteten.

Trinn 5: Beregn energiforbruk og rekkevidde

Den konvensjonelle prosedyren bygger rekkevidden på avstanden som oppnås gjennom gjentatt CLTC-kjøring frem til den definerte avslutningsbetingelsen, med den påkrevde behandlingen av siste syklus.

Den forkortede prosedyren anslår CLTC-ekvivalent rekkevidde ved å kombinere målt brukbar batterienergi med energibehovet målt i de dynamiske CLTC-segmentene. I forenklet fysisk form:

CLTC-rekkevidde = brukbar batterienergi / CLTC-energiforbruk per kilometer

Den offisielle beregningen inneholder detaljert vekting, korreksjon og behandling av testslutten. Den enkle ligningen forklarer energibalansen, men bør ikke brukes i stedet for sertifiseringsformelen.

Nåværende elbiloppføringer beskriver av og til CLTC som en rå test fulgt av en romslig, universell «korreksjonsfaktor». Denne beskrivelsen er misvisende. Testprosedyren inneholder regulerte beregninger, men det finnes ikke noe faglig grunnlag for å omregne CLTC-rekkevidden til alle elbiler til WLTP eller virkelig rekkevidde med én fast multiplikator.

Hvorfor CLTC-rekkevidden ofte er lengre

Ved lavere hastighet bruker en elbil mindre energi på å overvinne aerodynamisk luftmotstand. Hyppig fartsreduksjon gir muligheter for regenerativ bremsing, og effektive elektriske drivlinjer unngår mye av tapet ved lav belastning som ses i kjøretøy med forbrenningsmotor.

Høy-fasen i CLTC-P er kortere og langsommere enn en vedvarende tur på en kinesisk motorvei. Et høyt kjøretøy med stort frontareal kan derfor se ut til å ligge nærmere en bil med lav luftmotstand i den kombinerte syklusen enn det ville gjort ved jevn 120 km/t. Rangeringen kan endre seg igjen i kaldt vær dersom kjøretøyene har ulike varme- og kjølesystemer for kupé og batteri.

Dette er en virkning av syklusens utforming, ikke bevis for at den målte avstanden er oppdiktet. Det betyr likevel at tallet er dårlig egnet til direkte planlegging av motorveiturer.

Slik sammenligner du en CLTC-verdi

Fastsett først om tallet er:

et sertifisert CLTC-P-resultat etter GB/T 18386.1-2021
et foreløpig produsentmål
en eldre kinesisk NEDC-basert verdi
en test for en annen kjøretøykategori
en oppgitt maksimalverdi fra én hjul- eller utstyrskonfigurasjon

Sammenlign deretter by- og høyhastighetsegenskapene med uavhengige tester. Hold ladetap adskilt fra energiforbruket som vises i bilen. Unngå omregning med et generelt forholdstall med mindre det tydelig merkes som en grov observasjon fra et definert utvalg kjøretøy.

CLTC er nyttig for å sammenligne kjøretøy som er sertifisert etter samme kinesiske prosedyre. Begrensningene blir alvorlige når det kombinerte resultatet presenteres som om det beskriver alle veier, hastigheter og klima.