Como é calculada a autonomia WLTP dos veículos elétricos

A autonomia WLTP é o resultado final de uma cadeia de medição controlada, não a distância percorrida numa única volta de um ciclo. A cadeia reúne uma configuração definida do veículo, resistência ao avanço, descarga da bateria, energia elétrica medida e cálculos regulamentados.

WLTC é o traçado; WLTP é o procedimento

O Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle, WLTC, indica ao operador do dinamómetro como a velocidade do veículo deve variar ao longo do tempo. O Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure, WLTP, define o sistema de ensaio mais amplo: classificação do veículo, massa de ensaio, determinação da resistência ao avanço, condições laboratoriais, preparação da bateria, medição, cálculos, interpolação e requisitos de conformidade.

Para os automóveis de passageiros de elevado desempenho que constituem a maioria das atuais comparações de veículos elétricos, o WLTC de classe 3b tem quatro fases:

baixa: 589 segundos;
média: 433 segundos;
alta: 455 segundos;
extra-alta: 323 segundos.

No total, duram 1,800 segundos, cobrem cerca de 23,27 km e atingem 131,3 km/h. A velocidade média, incluindo paragens, é de aproximadamente 46,5 km/h. Estes números descrevem o traçado, não um limite de 23 km para o ensaio de um veículo elétrico. Um veículo elétrico a bateria tem de ser descarregado o suficiente para determinar a energia utilizável da bateria e o consumo energético necessários ao cálculo da autonomia. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure

A distinção também evita um erro comum: um valor japonês descrito como “WLTC” não tem necessariamente a mesma combinação de quatro fases que um valor WLTP europeu. As regras de aplicação de cada mercado determinam que fases e cálculos formam o valor declarado.

Passo 1: definir o veículo certificado

Um tipo de veículo elétrico pode ter vários tamanhos de jante, pneus, níveis de equipamento e combinações de opções. Ensaiar todas as configurações seria impraticável, mas publicar um único resultado ótimo para todas seria enganador.

Por isso, o WLTP utiliza famílias de veículos e, quando permitido, interpolação. O Veículo H representa a configuração com maior procura de energia no ciclo dentro de uma família de interpolação; o Veículo L representa a de menor procura. Os veículos-limite ensaiados e os respetivos resultados de resistência ao avanço e energia servem de base ao cálculo dos valores das configurações individuais entre eles.

A massa é específica da configuração. O procedimento parte da massa do veículo em ordem de marcha e adiciona os elementos de carga regulamentares para obter a massa de ensaio aplicável. As diferenças aerodinâmicas e de resistência ao rolamento devidas a jantes, pneus e equipamento são refletidas através da resistência ao avanço, dos dados declarados e das regras da família.

É por isso que duas versões com a mesma bateria e motores podem ter autonomias WLTP diferentes. Uma jante maior pode aumentar a resistência ao rolamento, alterar o fluxo de ar frontal e aumentar as perdas rotacionais. Equipamento adicional pode aumentar a massa ou a necessidade de arrefecimento. O valor certificado pertence a uma configuração definida ou posição interpolada, não apenas ao nome de um modelo.

Passo 2: determinar a resistência ao avanço

O WLTC especifica velocidade em função do tempo, mas não diz ao dinamómetro quanta força um veículo específico deve vencer. Essa força é determinada separadamente como resistência ao avanço.

A configuração representada é preparada com a massa de ensaio aplicável e os pneus, pressão, alinhamento das rodas, altura ao solo e estado aerodinâmico especificados. Um método comum é a desaceleração livre em estrada: o veículo aquecido desacelera em ponto morto ou num modo próprio enquanto se registam velocidade e tempo. Passagens em sentidos opostos e correções regulamentadas reduzem os efeitos do vento, declive, densidade do ar e temperatura.

O objetivo resultante é frequentemente representado por:

F(v) = f0 + f1 × v + f2 × v²

Os termos de ordem inferior contêm grande parte da resistência de rolamento, rolamentos e transmissão. O termo quadrático é dominado pela resistência aerodinâmica. A forma do veículo entra, portanto, no resultado WLTP antes de este seguir o WLTC: maior área frontal, coeficiente aerodinâmico menos favorável, circuito de refrigeração aberto, fluxo diferente junto às rodas ou maior altura ao solo podem elevar a curva de resistência.

A resistência-alvo é depois convertida em definições do dinamómetro. Os rolos e pneus já criam alguma resistência laboratorial, pelo que o travão elétrico fornece a força adicional para o sistema completo corresponder ao alvo de estrada. Uma desaceleração livre no dinamómetro verifica a definição dentro da tolerância prescrita. Uma ventoinha pode mover ar sobre o veículo parado, mas a carga aerodinâmica calibrada é reproduzida pelos rolos, não pela força da ventoinha. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure EUR-Lex: Commission Regulation (EU) 2017/1151, consolidated WLTP requirements

A resistência ao avanço também é central na interpolação WLTP. Os Veículos H e L definem os limites de maior e menor procura para configurações elegíveis, e o valor declarado de cada versão é calculado dentro dessa família regulamentada. Jantes, pneus, equipamento e dispositivos aerodinâmicos ativos devem ser representados através das regras aplicáveis de ensaio, cálculo e família.

Uma resistência subestimada reduziria a energia da bateria medida em cada fase, com o maior efeito aerodinâmico nas fases alta e extra-alta. A regulamentação controla preparação, tratamento de dados, desaceleração e verificação do dinamómetro porque este parâmetro é demasiado influente para ficar indefinido.

Passo 3: preparar a bateria e o laboratório

O veículo é totalmente carregado segundo o procedimento prescrito, condicionado e estabilizado termicamente antes do ensaio. O procedimento a temperatura normal decorre perto de 23 °C sob condições controladas. A sequência exata inclui tolerâncias, pausas e regras de término; não equivale a ligar o automóvel de um proprietário num dia qualquer a 23 °C.

O veículo segue as regras aplicáveis aos modos selecionáveis pelo condutor. Acessórios e cargas de climatização são controlados pelo procedimento, em vez de escolhidos para imitar uma viagem familiar específica. O resultado deve ser lido como comparação normalizada à temperatura normal de ensaio, não como previsão de autonomia no inverno.

Procedimentos separados a baixa temperatura estão a evoluir no quadro regulamentar, mas não devem ser misturados sem indicação com a conhecida autonomia WLTP combinada. Nome do ensaio, condição de temperatura e tipo de valor devem acompanhar o número.

Passo 4: descarregar a bateria

A regulamentação prevê um ensaio convencional de ciclos consecutivos e um procedimento abreviado para veículos elétricos a bateria.

No método de ciclos consecutivos, o veículo repete a sequência aplicável à medida que o estado de carga diminui. O ciclo final é tratado segundo as regras prescritas de interrupção e cálculo. O método é conceptualmente direto, mas um veículo de grande autonomia pode exigir muitos ciclos e horas de laboratório.

O procedimento abreviado reduz esse tempo, mantendo segmentos medidos com estados de carga alto e baixo. A sequência geral é:

Começar com uma bateria totalmente carregada e condicionada.
Percorrer o primeiro segmento WLTC com estado de carga alto.
Usar um segmento regulamentado a velocidade constante, de pelo menos 100 km/h quando o veículo o permita, para retirar energia mais depressa.
Percorrer outro segmento WLTC com estado de carga baixo.
Continuar até ao critério prescrito de interrupção da bateria.
Recarregar e registar os dados energéticos necessários.

A secção intermédia a velocidade constante não é contabilizada como condução WLTC normal. É um segmento de descarga que poupa tempo. Os segmentos WLTC medidos determinam o consumo do ciclo, enquanto o ensaio completo determina a energia utilizável da bateria. As equações detalhadas consideram distância, variação do estado de carga e segmento final incompleto. O procedimento abreviado foi desenvolvido para evitar que veículos de autonomia crescente percorressem dezenas de ciclos idênticos. UNECE: Development of the WLTP shortened test procedure for electrified vehicles

Quando termina exatamente o ensaio de descarga WLTP?

O painel atingir 0% não é o critério de interrupção. No procedimento abreviado, o ponto final ocorre quando o veículo excede a tolerância prescrita do traçado de velocidade durante quatro segundos consecutivos ou mais no segundo segmento de velocidade constante, no fim do ensaio. O acelerador é então desativado e o veículo imobilizado dentro de 60 segundos. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure UNECE: Development of the WLTP shortened test procedure for electrified vehicles

É um ponto final operacional com uma procura de potência definida. Não significa que as células tenham atingido zero eletroquímico. O sistema de gestão da bateria mantém uma margem protetora acima da região prejudicial de baixa tensão.

Se o painel chegar a 0% antes de o automóvel perder a capacidade de seguir o traçado final, a energia de corrente contínua usada depois dos 0% indicados continua incluída no ensaio medido. Se a propulsão for limitada antes de se extrair o último watt-hora disponível a uma carga menor, o ensaio termina com alguma energia ainda fisicamente presente.

A distinção importa porque a tensão terminal baixa sob carga. Perto do limite inferior, uma bateria pode ainda sustentar condução lenta, mas não uma exigência maior de velocidade ou aceleração. Um segmento controlado a velocidade constante perto do corte reduz esta variabilidade face a terminar num ponto arbitrário de um ciclo dinâmico.

Passo 5: medir a energia utilizável da bateria

Durante a descarga medem-se tensão e corrente contínua da bateria. A integração da potência de corrente contínua ao longo do tempo dá a energia retirada do sistema recarregável de armazenamento segundo o procedimento.

De forma simplificada:

Energia CC = integral da tensão da bateria × corrente da bateria ao longo do tempo

A energia utilizável resultante é processual. Depende da condição prescrita de carga completa e do critério de interrupção. Não é automaticamente a capacidade bruta anunciada nem tem de equivaler, em todas as condições, à energia disponível ao condutor entre 100 e 0 indicados.

Um valor WLTP de energia utilizável pode incluir reserva abaixo dos 0% indicados se o veículo continuar capaz de seguir o traçado prescrito. Exclui energia protegida abaixo do corte de propulsão. O valor isolado não revela a reserva abaixo de zero; é necessário registar o estado de carga indicado ou dados de gestão juntamente com a descarga de corrente contínua.

Depois da descarga, o veículo é recarregado segundo a sequência regulamentada. A energia de corrente alternada da rede pode ser medida para comunicar o consumo elétrico, incluindo perdas de carregamento. O cálculo da autonomia usa a relação regulamentada entre energia utilizável e consumo CC do ciclo. Antes de deduzir uma capacidade a partir de um consumo WLTP, deve identificar-se se este é baseado em CC ou CA.

Passo 6: calcular consumo e autonomia

O procedimento abreviado combina o consumo medido nos segmentos WLTC com estado de carga alto e baixo através da ponderação regulamentar. De forma simplificada:

Autonomia elétrica WLTC = energia utilizável da bateria / consumo CC WLTC ponderado

Se a energia for expressa em kWh e o consumo em kWh/km, o quociente é quilómetros. A regulamentação real inclui disposições de fase, correção, ponderação, interrupção e arredondamento; a equação mostra a relação física, não substitui o cálculo de homologação.

O valor combinado utiliza toda a combinação de fases aplicável. Um valor urbano deriva das partes urbanas, sobretudo as fases baixa e média do ciclo de automóveis aplicável. Cada valor responde a uma questão diferente de perfil de velocidade.

Numa família de interpolação, os resultados dos Veículos H e L determinam o valor declarado de cada configuração. O fabricante submete os valores, mas estes têm de cumprir a relação exigida com os resultados medidos e os requisitos de validação e conformidade da autoridade. WLTP é um sistema regulamentado de homologação, não uma estimativa livre do fabricante.

Porque a autonomia WLTP difere frequentemente da autonomia em autoestrada

O ciclo inclui paragens, baixa velocidade e oportunidades de regeneração. A fase extra-alta atinge velocidade de autoestrada, mas a ponderação completa de 30 minutos não é uma viagem contínua a 120 ou 130 km/h. A velocidade alta constante pode ser dominada pela potência aerodinâmica e oferecer pouca energia de travagem para recuperar.

O ensaio a temperatura normal também exclui a procura sustentada de aquecimento do habitáculo e bateria em muitas viagens de inverno. Inversamente, um veículo eficiente pode superar a autonomia WLTP combinada em trânsito urbano denso com tempo ameno.

A diferença depende do veículo. Uma regra fixa como “subtrair 20%” elimina precisamente as diferenças que uma comparação útil deve revelar.

Como comparar valores WLTP

Confirme que ambos:

provêm da mesma implementação de mercado e geração de ensaio;
são ambos combinados ou ambos urbanos;
correspondem à configuração relevante de jantes, pneus e cadeia cinemática;
são certificados e não provisórios;
usam o mesmo limite de consumo se for comparada energia.

O WLTP é mais forte como comparação controlada entre configurações equivalentes. Torna-se mais fraco quando tratado como promessa para um percurso cuja velocidade, meteorologia e cargas térmicas pouco se assemelham ao procedimento.