Показатели дальности хода электромобилей EPA и WLTP: Вот почему они отличаются
Если спросить любого любителя электромобилей о дальности хода его любимой машины, то можно получить два разных ответа в зависимости от места проживания. В США существует рейтинг Агентства по охране окружающей среды (EPA), а в Европе или других странах - рейтинг Всемирной гармонизированной процедуры испытаний легких автомобилей (WLTP) (За исключением Китая, где существует еще один, другой рейтинг).
Запутанно, правда? Проблема заключается в том, что рейтинги дальности пробега почти наверняка будут разными, даже если сам автомобиль на этих разных мировых рынках одинаков. Обычно показатель WLTP выше, чем показатель EPA. Возьмем, к примеру, Nissan Leaf второго поколения с 40-киловатт-часовой батареей. По данным EPA, он может проехать на полной зарядке 151 милю, в то время как показатель WLTP составляет 170 миль. Это довольно большая разница.
Но почему? И, что еще важнее, какой показатель дальности пробега ближе к реальности? Все сводится к тому, как эти автомобили тестируются на дальность хода, и к различным процедурам, используемым для этого.
Начну с того, что обе процедуры тестирования проводятся в контролируемой среде на диностенде, или сокращенно дино, который напоминает накатанную дорогу. Температура в помещении, скорость движения и время остановки тщательно настраиваются и контролируются, чтобы все автомобили получали одинаковые результаты. Однако существуют некоторые различия, которые в конечном итоге приводят к тому, что итоговые показатели диапазона оказываются разными. Давайте разберемся в этом подробнее.
Как Агентство по охране окружающей среды (EPA) проводит испытания электромобилей (EV)
Как правило, автопроизводители не публикуют оценки дальности хода электромобилей (а также оценки топливной экономичности бензиновых автомобилей и гибридов) до тех пор, пока не будут проведены официальные испытания, сертифицированные EPA. Автомобильные компании сами проводят эти испытания и затем представляют их результаты в EPA, хотя агентство также проводит небольшой аудит самостоятельно.
С 2008 г. автомобили с двигателями внутреннего сгорания должны проходить пять режимов вождения для тестирования EPA, которые также называются циклами или графиками и пытаются воспроизвести реальные условия вождения в городе, на шоссе и на высокой скорости, а также испытания с включенной системой кондиционирования воздуха и процедуру, при которой температура окружающей среды ниже обычной температуры для процедуры от 68 до 86 градусов по Фаренгейту (от 20 до 30 градусов по Цельсию).
EPA также установило несколько иные критерии испытаний для EV и PHEV. В соответствии с ними автомобили с аккумуляторными батареями должны пройти три процедуры испытаний. В случае EV это одноцикловый городской тест, одноцикловый шоссейный тест и многоцикловый городской/шоссейный тест. Перед этим высоковольтная батарея полностью заряжается с помощью зарядного устройства производителя, и автомобиль ставится на ночную стоянку.
Для проведения теста Single-Cycle City Test электромобиль устанавливается на диностенд и последовательно проходит несколько городских циклов до полной разрядки батареи. Затем аккумулятор подзаряжается от источника переменного тока, а энергопотребление автомобиля (в киловатт-часах на милю или киловатт-часах на 100 миль) определяется путем деления киловатт-часов энергии, затраченной на подзарядку аккумулятора, на километраж, пройденный автомобилем.
Подзарядка включает в себя любые потери, связанные с неэффективностью зарядки. Для определения расхода энергии в MPGe, что является эквивалентом миль на галлон, EPA использует коэффициент пересчета 33,705 кВт-ч на галлон бензина, а запас хода по городу определяется количеством миль, пройденных на диностенде в городском цикле до тех пор, пока автомобиль не перестанет двигаться. Однако это еще не вся история, о чем мы расскажем чуть ниже.
Цикл городских испытаний такой же, как и у автомобилей с ДВС, но в случае с EV он повторяется до тех пор, пока батарея не перестанет питать колеса. Испытание призвано имитировать поездку на низкой скорости в городском трафике, где максимальная скорость ограничена 56 милями в час (90,1 км/ч), средняя скорость составляет 21,2 миль/ч (34,1 км/ч), максимальное ускорение - 3,3 миль/ч/с (5,3 км/ч/с), а расстояние - 11 миль (17,7 км), хотя следует помнить, что EV проходят это испытание несколько раз.
Полный цикл длится 31,2 минуты и включает 23 остановки, в результате чего время простоя составляет 18%. Кондиционер и отопитель автомобиля выключены.
История, аналогичная тесту Single-Cycle Highway Test, только на этот раз автомобиль подвергается типичному тесту Highway, где имитируются реальные условия движения в свободном потоке. Максимальная скорость ограничена 60 милями в час (96,5 км/ч), остановок нет, а имитируемая дистанция составляет 10,3 мили (16,5 км), но опять же, EV проходят цикл до тех пор, пока не разрядится аккумулятор. В конце цикла средняя скорость составляет 48,3 мили в час (77,7 км/ч).
Когда батарея EV больше не может питать автомобиль, цикл заканчивается, и фиксируется общее пройденное расстояние, которое становится основой для официальной оценки дальности поездки по шоссе по методике EPA. Более подробно об этом мы расскажем далее; это одно из двух важных отличий, которые отличают рейтинг EPA от WLTP.
Наконец, EPA проводит так называемый многоцикловый тест на дальность хода по городу и шоссе. Как и в предыдущих случаях, аккумулятор полностью заряжается, и автомобиль оставляется на ночь перед выездом на дорогу.
В ходе этого испытания автомобиль последовательно проходит циклы движения по городу, шоссе и в стационарном режиме до тех пор, пока батарея не разрядится и автомобиль не перестанет соответствовать циклу движения. В течение всего испытания EPA контролирует и регистрирует энергию разряда постоянного тока и ампер-часы разряда постоянного тока.
После завершения теста батарея заряжается до 100% с помощью зарядного устройства переменного тока, рекомендованного производителем. Затем на основе энергии подзарядки, данных о разряде постоянного тока и расстояния для каждого цикла математически рассчитывается расход энергии для городского и шоссейного циклов.
Наибольшая разница между рейтингами дальности хода EPA и WLPT
При этом есть еще один этап, который проводит Агентство по охране окружающей среды, прежде чем определить показатели энергопотребления и дальности пробега, которые указываются в официальных характеристиках. Федеральное агентство утверждает, что в соответствии с нормативными документами эти показатели должны быть скорректированы, чтобы более точно отражать те значения, на которые могут рассчитывать водители в реальных условиях.
Таким образом, в случае полностью электрических автомобилей показатель дальности хода обычно умножается на 0,7, что приводит к уменьшению значения, а показатель энергопотребления делится на 0,7, что приводит к увеличению результата. Именно эти показатели и указываются.
Как вы узнаете далее в этой статье, правила WLTP не требуют такой окончательной корректировки, а также существуют другие факторы, которые приводят к более высоким показателям дальности хода.
Что касается гибридов с подключаемым двигателем (PHEV)?
В случае с PHEV процедуры тестирования аналогичны, но они должны учитывать наличие двигателя внутреннего сгорания.
Сначала проводится так называемая операция Charge-Depletion Operation, в ходе которой автомобиль подвергается такому же одноцикловому испытанию, которое используется для EV. Процедура начинается при полностью заряженной батарее и заканчивается при ее разрядке, но поскольку некоторые PHEV могут автоматически запускать двигатель, для расчета значений MPGe для операции разрядки заряда используются как расход электроэнергии, так и расход бензина (с использованием коэффициента пересчета, описанного в разделе EV для MPGe).
Затем PHEV проходит операцию Charge-Sustaining Operation, которая предназначена для учета расхода бензина автомобилем. Она начинается с разряженной батареи и подвергает автомобиль обычному пятицикловому методу, который должен пройти любой другой автомобиль внутреннего сгорания для получения сертификата. Результаты по электрической части корректируются так же, как и для EV.
Пояснения к WLTP
Теперь поговорим о WLTP. Она была введена в 2017 году регуляторами Европейского союза как более "реалистичный" подход по сравнению со старой процедурой NEDC (New European Driving Cycle) и применяется в основном в Европе, хотя в других странах также используется.
Аналогично процедуре EPA, в рамках WLPT автомобили проходят цикл движения, который известен как цикл WLTC-C.
В случае WLTP автомобили делятся на различные классы в зависимости от соотношения мощности и массы и максимальной скорости. Чем выше эти параметры, тем более высокие скорости развивают автомобили во время ездового цикла.
Для самых быстрых и мощных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания цикл делится на четыре подцикла: Низкий, Средний, Высокий и Сверхвысокий. Полный цикл длится 30 минут, за которые автомобиль проходит 14,4 мили (23,26 км) и развивает максимальную скорость 81,5 миль в час (131,3 км/ч). При этом автомобиль останавливается на 227 секунд (3,7 минуты), а средняя скорость в конце цикла составляет примерно 31 милю в час (50 км/ч).
Подциклы используются и для чисто электрических автомобилей, но, как и в случае с процедурой испытаний EPA, электромобили проходят последовательные циклы до тех пор, пока не разрядится аккумулятор. Кроме того, существуют так называемые постоянные сегменты, которые призваны быстрее разрядить батарею и сократить продолжительность испытания.
Температура в лаборатории устанавливается на уровне 73,4 градуса по Фаренгейту (23 градуса по Цельсию), в то время как в EPA используется динамическая температура.
Как формируются показатели дальности пробега WLTP EV
Для определения запаса хода и энергопотребления аккумуляторного электромобиля процедура делится на два динамических и два постоянных сегмента, которые чередуются следующим образом: первый (динамический), второй (постоянный), третий (динамический) и четвертый (постоянный).
В динамических сегментах сначала выполняется полный цикл, а затем дополнительный цикл "Город", состоящий из низкого и среднего подциклов (см. график выше). Между динамическими сегментами EV движется со скоростью 62,1 миль/ч (100 км/ч), чтобы быстрее разрядить батарею. В течение всей процедуры контролируются и регистрируются ток и напряжение тяговой батареи. После того как батарея разряжена, она подзаряжается до 100%.
В отличие от автомобилей внутреннего сгорания, добавление городского цикла после полного цикла движения для EV увеличивает дальность поездки до 19,3 мили (31,1 км) за один динамический цикл.
Для расчета комбинированной дальности движения EV учитываются два полных цикла WLT, состоящих из низкого, среднего, высокого и сверхвысокого подциклов в первом и третьем динамических сегментах. Затем общее измеренное энергосодержание (емкость батареи) без учета потерь на зарядку делится на расход электроэнергии по средневзвешенному значению двух полных циклов WLT.
Чтобы было проще, приведем формулу:
Дальность (км) = полезная энергия батареи (ватт-часы) / расход электроэнергии (Вт-ч/км)
Запас хода по городу получается путем деления той же измеренной энергоемкости на расход электроэнергии по городскому циклу (который состоит из низкого и среднего подциклов).
WLTP для PHEV
Когда речь заходит о возможностях электромобилей PHEV, WLTP оказывается достаточно мягким, поскольку запас хода рассчитывается только в городском цикле (при низко- и среднескоростных подциклах). В результате получаются довольно оптимистичные показатели дальности хода, поскольку автомобиль не подвергается высоким скоростям в полностью электрическом режиме, как это происходит при тестировании по методике EPA.
И это все!
Основные различия между показателями дальности пробега EPA и WLTP сводятся к тому, что температура в лаборатории и EPA фиксируют фактическое количество пройденных километров, которое затем корректируется путем умножения на 0,7. В отличие от этого, WLTP выводит свои показатели по более сложной математической формуле, которая не корректируется.
Запас хода в реальных условиях определяется целым рядом факторов, включая состояние аккумулятора, температуру, стиль вождения и т.д., и не всегда он совпадает с тем, что обещают испытательные циклы. Но иногда и лучше. Как всегда, пробег может быть разным, в данном случае - в буквальном смысле.
Интересно! Спасибо!