Så beräknas WLTP-räckvidd för elbilar

WLTP-räckvidden är slutresultatet av en kontrollerad mätkedja, inte sträckan som körs under ett enda varv av en körcykel. Kedjan knyter samman en definierad fordonskonfiguration, färdmotstånd, batteriurladdning, uppmätt elenergi och reglerade beräkningar.

WLTC är körkurvan; WLTP är proceduren

Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle, WLTC, talar om för operatören av chassidynamometern hur fordonets hastighet ska förändras över tid. Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure, WLTP, definierar det större testsystemet: fordonsklassificering, testmassa, bestämning av färdmotstånd, laboratorieförhållanden, batteriförberedelse, mätning, beräkningar, interpolering och krav på överensstämmelse.

För de högpresterande personbilar som utgör huvuddelen av dagens elbilsjämförelser har WLTC klass 3b fyra faser:

låg: 589 sekunder;
medel: 433 sekunder;
hög: 455 sekunder;
extra hög: 323 sekunder.

Tillsammans varar de 1,800 sekunder, omfattar cirka 23,27 km och når 131,3 km/h. Medelhastigheten inklusive stopp är omkring 46,5 km/h. Siffrorna beskriver körkurvan, inte en gräns på 23 km för elbilstestet. Ett batterielektriskt fordon måste laddas ur tillräckligt långt för att fastställa den användbara batterienergin och energiförbrukningen som behövs för räckviddsberäkningen. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure

Skillnaden förhindrar också ett vanligt fel: Ett japanskt värde som beskrivs som ”WLTC” använder inte nödvändigtvis samma kombination av fyra faser som ett europeiskt WLTP-värde. Reglerna för införandet på varje marknad avgör vilka faser och beräkningar som ingår i det deklarerade värdet.

Steg 1: Definiera det certifierade fordonet

En elbilstyp kan ha flera hjulstorlekar, däck, utrustningsnivåer och tillvalskombinationer. Att testa varje möjlig version vore opraktiskt, men att publicera ett enda optimalt resultat för alla vore vilseledande.

WLTP använder därför fordonsfamiljer och, där det är tillåtet, interpolering. Fordon H representerar konfigurationen med högre energibehov i cykeln inom en interpoleringsfamilj; Fordon L representerar den med lägre behov. De testade gränsfordonen samt deras resultat för färdmotstånd och energi ligger till grund för beräkning av värden för de enskilda konfigurationerna mellan dem.

Massan är konfigurationsspecifik. Proceduren utgår från fordonets massa i körklart skick och lägger till reglerade lastelement för att få den tillämpliga testmassan. Skillnader i aerodynamik och rullmotstånd från hjul, däck och utrustning avspeglas genom färdmotstånd, deklarerade data och familjereglerna.

Det är därför två versioner med samma batteri och motorer kan ha olika WLTP-räckvidd. Ett större hjul kan öka rullmotståndet, förändra luftflödet framtill och öka rotationsförlusterna. Extra utrustning kan öka massan eller kylbehovet. Det certifierade värdet hör till en definierad konfiguration eller interpolerad position, inte bara till ett modellnamn.

Steg 2: Bestäm färdmotståndet

WLTC anger hastighet mot tid, men talar inte om för dynamometern hur stor kraft ett visst fordon måste övervinna. Den kraften bestäms separat som färdmotstånd.

Den representerade konfigurationen förbereds vid sin tillämpliga testmassa med föreskrivna däck, däcktryck, hjulinställning, körhöjd och aerodynamiskt tillstånd. En vanlig metod är utrullning på väg: Det uppvärmda fordonet får sakta ned i neutralläge eller ett särskilt utrullningsläge medan hastighet och tid registreras. Körningar i motsatta riktningar och reglerade korrigeringar minskar påverkan från vind, lutning, lufttäthet och temperatur.

Det resulterande målet uttrycks ofta som:

F(v) = f0 + f1 × v + f2 × v²

Termerna av lägre ordning innehåller en stor del av rull-, lager- och drivlinemotståndet. Den kvadratiska termen domineras av aerodynamiskt luftmotstånd. Fordonets form ingår därför i WLTP-resultatet redan innan det följer WLTC: Större frontarea, mindre gynnsam luftmotståndskoefficient, öppen kylväg, annorlunda hjulflöde eller högre markfrigång kan höja färdmotståndskurvan.

Målfärdmotståndet omvandlas därefter till dynamometerinställningar. Rullar och däck skapar redan ett visst laboratoriemotstånd, så den elektriska bromsen tillför den kraft som krävs för att hela systemet ska motsvara vägmålet. En utrullning på dynamometern verifierar inställningen inom föreskriven tolerans. En kylfläkt kan föra luft över det stillastående fordonet, men den kalibrerade aerodynamiska belastningen återskapas av rullarna och inte med fläktens kraft. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure EUR-Lex: Commission Regulation (EU) 2017/1151, consolidated WLTP requirements

Färdmotståndet är också centralt för WLTP-interpolering. Fordon H och L definierar gränserna för högre och lägre energibehov för kvalificerade konfigurationer, och värdet för en enskild version beräknas inom denna reglerade familj. Hjul, däck, utrustning och aktiva aerodynamiska anordningar måste därför representeras genom tillämpliga test-, beräknings- och familjeregler.

Ett underskattat färdmotstånd skulle minska batterienergin som mäts under varje fas, med störst aerodynamisk effekt i hög- och extra hög-faserna. Reglerna styr fordonsförberedelse, databehandling, utrullning och dynamometerverifiering eftersom denna indata är alltför betydelsefull för att lämnas odefinierad.

Steg 3: Förbered batteriet och laboratoriet

Fordonet fulladdas enligt föreskriven procedur, konditioneras och temperaturstabiliseras före testet. Normaltemperaturproceduren genomförs kring 23 °C under kontrollerade laboratorieförhållanden. Den exakta sekvensen omfattar toleranser, pauser och avslutningsregler; den motsvarar inte att starta en ägares bil en godtycklig dag vid 23 °C.

Fordonet följer reglerna för tillämpliga förarvalbara lägen. Tillbehör och klimatlaster styrs av proceduren i stället för att väljas för att efterlikna en viss familjeresa. Resultatet ska därför läsas som en standardiserad jämförelse vid normal testtemperatur, inte som en prognos för vinterräckvidd.

Separata lågtemperaturprocedurer är en del av ett regelverk under utveckling, men de bör inte omärkligt blandas med den välkända kombinerade WLTP-räckvidden. Testnamn, temperaturvillkor och värdetyp måste följa siffran.

Steg 4: Ladda ur batteriet

Regleringen innehåller både ett konventionellt test med sammanhängande cykler och en förkortad testprocedur för batterielektriska fordon.

I metoden med sammanhängande cykler upprepar fordonet den tillämpliga cykelsekvensen medan batteriets laddningsnivå sjunker. Den sista cykeln behandlas enligt föreskrivna avbrotts- och beräkningsregler. Metoden är principiellt direkt, men en elbil med lång räckvidd kan behöva många upprepningar och laboratorietimmar.

Den förkortade testproceduren minskar tiden men behåller uppmätta cykelsegment vid hög och låg laddningsnivå. Huvudsekvensen är:

Starta med ett fulladdat och konditionerat batteri.
Kör det första WLTC-segmentet vid hög laddningsnivå.
Använd ett reglerat segment med konstant hastighet, minst 100 km/h där fordonet tillåter det, för att ta ut energi snabbare.
Kör ett annat WLTC-segment vid låg laddningsnivå.
Fortsätt till det föreskrivna avbrottskriteriet för batteriet.
Ladda upp igen och registrera de nödvändiga energidata.

Mittsegmentet med konstant hastighet räknas inte som vanlig WLTC-körning. Det är ett tidsbesparande urladdningssegment. De uppmätta WLTC-segmenten används för att fastställa cykelns energiförbrukning, medan hela testet fastställer den användbara batterienergin. De detaljerade ekvationerna tar hänsyn till sträcka, ändring i laddningsnivå och det ofullständiga slutsegmentet. Den förkortade proceduren utvecklades just för att undvika att elbilar med allt längre räckvidd skulle behöva köra dussintals identiska cykler. UNECE: Development of the WLTP shortened test procedure for electrified vehicles

Exakt när avslutas WLTP-urladdningstestet?

Att instrumentpanelen når 0% är inte avbrottskriteriet. I den förkortade proceduren nås slutpunkten när fordonet överskrider den föreskrivna toleransen för hastighetskurvan under fyra sekunder i följd eller mer i det andra konstantfartssegmentet vid testets slut. Gaspedalsstyrningen inaktiveras därefter och fordonet stannas inom 60 sekunder. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure UNECE: Development of the WLTP shortened test procedure for electrified vehicles

Detta är en driftsmässig slutpunkt vid ett definierat effektbehov. Det betyder inte att cellerna har nått elektrokemiskt noll. Batterihanteringssystemet behåller en skyddsmarginal över det skadliga lågspänningsområdet.

Om instrumentpanelen når 0% innan bilen förlorar förmågan att följa slutkurvan ingår likströmsenergin som används efter visade 0% fortfarande i det uppmätta urladdningstestet. Om framdrivningen begränsas innan varje sista wattimme som kunde tas ut vid lägre belastning har förbrukats, avslutas testet med viss energi fysiskt kvar.

Skillnaden är viktig eftersom polspänningen sjunker under belastning. Nära den nedre gränsen kan batteriet fortfarande klara långsam körning men inte ett högre hastighets- eller accelerationskrav. Ett kontrollerat konstantfartssegment nära frånkopplingen minskar denna variation jämfört med att avsluta vid en godtycklig punkt i en dynamisk cykel.

Steg 5: Mät användbar batterienergi

Under urladdningstestet mäts batteriets likspänning och likström. Integrering av likströmseffekten över tid ger den energi som tas ur det laddningsbara energilagringssystemet enligt proceduren.

Förenklat:

Likströmsenergi = integralen av batterispänning × batteriström över tid

Den resulterande användbara batterienergin är procedurberoende. Den beror på föreskrivet fulladdningstillstånd och batteriets avbrottskriterium. Den är inte automatiskt batteriets angivna bruttokapacitet och behöver inte motsvara energin mellan visade 100 och 0 som en förare kan använda under alla förhållanden.

Ett WLTP-uppmätt värde för användbar energi kan omfatta en reserv under visade 0% när fordonet fortfarande kan följa den föreskrivna kurvan. Det utesluter energi som skyddas under frånkopplingen av framdrivningen. Värdet ensamt kan inte avslöja reserven under noll; då måste visad laddningsnivå eller batterihanteringsdata registreras tillsammans med likströmsurladdningen.

Efter urladdningen laddas fordonet enligt den reglerade sekvensen. Växelströmsenergi från elnätet kan mätas vid rapportering av elförbrukning, vilket omfattar laddningsförluster. Själva räckviddsberäkningen använder det reglerade sambandet mellan användbar batterienergi och cykelns likströmsförbrukning. Därför måste det avgöras om ett WLTP-förbrukningsvärde är lik- eller växelströmsbaserat innan det används för att baklängesberäkna batterikapacitet.

Steg 6: Beräkna cykelförbrukning och räckvidd

Den förkortade proceduren kombinerar uppmätt energiförbrukning från WLTC-segmenten vid hög och låg laddningsnivå med regleringens viktningsmetod. Förenklat:

Elektrisk WLTC-räckvidd = användbar batterienergi / viktad WLTC-likströmsförbrukning

Om användbar batterienergi anges i kWh och förbrukning i kWh/km blir kvoten kilometer. Den faktiska regleringen innehåller föreskrivna regler för faser, korrigering, viktning, avbrott och avrundning; den korta ekvationen visar det fysiska sambandet men ersätter inte en homologeringsberäkning.

Det kombinerade värdet använder hela den tillämpliga faskombinationen. Ett stadsvärde härleds från de urbana delarna, främst låg- och medelfaserna i den tillämpliga personbilscykeln. Varje värde besvarar en annan fråga om hastighetsprofil.

För en interpoleringsfamilj används testresultaten för Fordon H och L för att bestämma det deklarerade värdet för varje konfiguration. Tillverkaren lämnar deklarerade värden, men de måste uppfylla procedurens förhållande till mätresultaten samt godkännandemyndighetens krav på validering och överensstämmelse. WLTP är ett reglerat typgodkännandesystem, inte en fri tillverkaruppskattning.

Varför WLTP ofta skiljer sig från motorvägsräckvidd

Cykeln innehåller stopp, lågfartskörning och möjligheter till regenerering. Den extra höga fasen når motorvägshastighet, men den fullständiga viktningen över 30 minuter är inte kontinuerlig körning i 120 eller 130 km/h. Vid jämn hög hastighet kan det aerodynamiska effektbehovet dominera, och det kan finnas lite bromsenergi att återvinna.

Normaltemperaturtestet utesluter också det ihållande behovet av kupé- och batterivärme på många vinterresor. Omvänt kan en effektiv elbil överskrida sin kombinerade WLTP-sträcka i tät stadstrafik och milt väder.

Skillnaden är fordonsspecifik. En fast regel som ”dra av 20%” tar bort just de skillnader som en användbar jämförelse bör visa.

Så jämför du WLTP-värden

Kontrollera att båda värdena:

kommer från samma marknadsinförande och testgeneration;
antingen båda är kombinerade värden eller båda är stadsvärden;
gäller relevant hjul-, däck- och drivlinekonfiguration;
är certifierade och inte preliminära;
använder samma förbrukningsgräns om energiförbrukningen jämförs.

WLTP fungerar bäst som en kontrollerad jämförelse mellan likvärdiga konfigurationer. Det blir svagare när det behandlas som ett löfte för en rutt vars hastighet, väder och termiska laster har lite gemensamt med proceduren.