El ciclo de conducción WLTP
Los ciclos de conducción representan perfiles de velocidad-tiempo que reflejan los patrones promedio de conducción de vehículos en distancias específicas, donde un vehículo puede encontrarse en estado de ralentí, acelerando, decelerando o bajo un régimen de velocidad constante.
Ciclos de conducción
Es bien sabido que la autonomía de vehículos eléctricos es un problema importante. En general, esto se debe a que es muy difícil almacenar gran cantidad de energía eléctrica en las baterías. Este problema es ciertamente crítico en el diseño de cualquier vehículo eléctrico donde se debe utilizar la energía disponible de la manera mas eficiente posible. Y para ello los ensayos realizados en campo y laboratorios son clave.
Hay dos tipos de cálculo o prueba que se puede realizar con respecto a la autonomía de un vehículo.
El primero, muy simple, es la prueba de velocidad constante. Por supuesto, ningún vehículo se conduce realmente a velocidad constante, especialmente no en terreno llano y en aire inmovilizado, que son simplificaciones adicionales casi universales para estas pruebas. Sin embargo, al menos las reglas para la prueba son claras e inequívocas, incluso si la prueba no es realista. Es posible argumentar que al menos dan cifras comparativas útiles.
El segundo tipo de prueba, más útil y complejo, es donde se conduce el vehículo, en realidad o en simulación, a través de un perfil de velocidades siempre cambiantes. Estos ciclos de prueba se han desarrollado con cuidado, y hay una gran cantidad de ellos.
Los ciclos están destinados a corresponder a patrones de conducción realistas en diferentes condiciones. Durante estas pruebas, la velocidad del vehículo cambia casi constantemente y, por lo tanto, el rendimiento de todas las otras partes del sistema también es muy variable, lo que hace que los cálculos sean más complejos.
Estos ciclos de conducción se han desarrollado principalmente para proporcionar una prueba realista y práctica de las emisiones de los vehículos. Un estándar bastante antiguo, desarrollado específicamente para vehículos eléctricos en la década de 1970, es el SAE J227a. Otro de los primeros ciclos más conocidos fue el basado en los flujos de tráfico reales en Los Ángeles, CA, y se conoce como el ciclo LA-4. Esto se desarrolló en el Programa Federal de Manejo Urbano, o FUDS. Este es un ciclo que dura 1400 segundos, y por cada segundo hay una velocidad diferente, como se muestra en la figura. También hay una versión simplificada de este ciclo conocida como SFUDS, que tiene la ventaja de que solo dura 360 segundos y, por lo tanto, solo tiene 360 puntos de datos.
En el lado europeo, en un principio los ciclos eran más simples, con períodos de aceleración constante y velocidad constante. De particular interés es el ciclo de manejo ECE-15, que se muestra en la figura, que es útil para probar el desempeño de vehículos pequeños. En las pruebas de emisiones de la Comunidad Europea, luego comenzaron a combinarse con el ciclo de conducción extraurbanos (EUDC), que tiene una velocidad máxima de 120 km.h − 1.
El New European Driving Cycle NEDC es un ciclo de conducción que consiste en cuatro ciclos de conducción ECE-15 repetidos y un ciclo de conducción extra-urbano (Extra-Urban driving cycle EUDC). Es una prueba diseñada para evaluar objetivamente el impacto medioambiental de los automóviles. Está orientado a informar a los consumidores. Las pruebas se basan en la legislación europea sobre emisiones. En los últimos años de su aplicación, fue muy criticado porque la divergencia con los consumos reales era cada vez más acentuada.
La crítica fundamental es la incapacidad para representar una conducción real. El ciclo NEDC se diseñó cuando los coches europeos eran más ligeros y menos potentes. La prueba reproduce un patrón de aceleraciones suaves, velocidades de crucero constantes y muchos períodos al ralentí. Sin embargo, en la práctica las aceleraciones son mayores y dinámicas debidas en parte al exceso de potencia de los motores modernos. La media de aceleración de 0 a 100 km/h ha descendido de 14 segundos en 1981 a 9 segundos en 20075.La brecha entre las cifras homologadas y las reales aumentaron de un 8% en 2001 a un 21% en 2012 y a un 40% en 2014.
En 2015 se publicó el WLTP, entro en vigencia en 2017
WLTP (World Harmonized Light-duty Vehicle Test Procedure) es un estándar global para determinar los niveles de contaminantes, emisiones de CO₂ y consumo de combustible de los coches tradicionales, híbridos, y automóviles eléctricos puros. Este procedimiento ha sido desarrollado por expertos de la Unión Europea, Japón e India según las directrices de la ONU ECE (Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa). Utilizaron datos de conducción recopilados a nivel mundial. El objetivo era armonizar los procedimientos de prueba y registrar los valores de consumo y emisiones de forma más realista. Como Reglamento Técnico Global (GTR) de la ONU, los estados miembros que lo adopten deben incorporarlo a la legislación nacional. Desde septiembre de 2019, el WLTP ha sustituido al NEDC en los países de la UE-28, Noruega, Islandia, Suiza, Turquía, Israel, India, Corea del Sur y, de forma modificada, en Japón.
El procedimiento funciona a lo largo de un ciclo de prueba más largo y con más eventos de aceleración y frenado, velocidades más altas y tiempos más cortos dedicados a la parada. Además de esto, se tiene en cuenta el equipo opcional para el peso, la aerodinámica y el consumo de energía. Según la ACEA, la Association des Constructeurs Européens d'Automobiles, se han mejorado en detalle las siguientes condiciones:
Comportamiento de conducción más realista
Mayor velocidad máxima
Diferentes escenarios de conducción: urbano, rural, autopista
Estricta configuración de coches para la comparabilidad
Rutas de prueba más largas
Temperaturas ambientales realistas para Europa
Aceleración y frenado dinámicos
Paradas más cortas
Aquí se puede ver una comparación de los dos procedimientos de prueba:
El procedimiento proporciona guías estrictas sobre la condición del dinanómetro, la resistencia a la rodadura, el cambio de marchas, el peso total incluyendo las opciones extras, la calidad del combustible, la temperatura ambiente, la selección de neumáticos y su presión. Se aplican tres ciclos WLTC dependiendo de la clase de vehículo definida por la relación potencia/peso (PWr) medida en W/kg.
Clase 1 – vehículos de baja potencia con PWr <=22;
El ciclo WLTC para un vehículo de la clase 1 está dividido en 2 partes para baja y media velocidad. Si Vmax<70 km/h, la parte de media velocidad se sustituye por la parte de baja velocidad.
Clase 2 – vehículos con 22 < PWr <=34;
El ciclo WLTC para un vehículo de la clase 2 está dividido en 3 partes para baja, media y alta velocidad. SiVmax < 90 km/h, la parte de alta velocidad se sustituye por la parte de baja velocidad.
El ciclo WLTC para un vehículo de la clase 3 está dividido en 4 partes para baja, media, alta y súperalta velocidad. Si Vmax < 135 km/h, la parte de súperalta velocidad se sustituye por la parte de baja velocidad.
En cada clase hay varios tests diseñados para representar la operación del vehículo en el mundo real, en rutas urbanas y fuera de ciudad, carreteras y autovías. La duración de cada parte es fija para todas las clases, pero la aceleración y las curvas de velocidad son diferentes. La secuencia de pruebas también está restringida por la velocidad máxima del vehículo Vmax.
Qué significa el cambio para los coches eléctricos?
Los resultados de los coches eléctricos nuevos son más comparables y proporcionan una cifra relativamente precisa para el consumo de energía. Por lo tanto, los compradores potenciales pueden tomar decisiones más fundamentadas en sus resultados.
Los nuevos modelos de coches eléctricos salen al mercado con certificación WLTP.
Ejemplo de coches eléctricos populares, basados en WLTP y NEDC:
En Estados Unidos el ciclo de homologación EPA (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos) consigue consumos presuntamente más ajustados a la realidad y para los mismos vehículos hay diferencias sustanciales con el ciclo WLTP. El ciclo EPA tiene dos pruebas principales: el programa de conducción urbana (UDDS) y el programa de conducción en autopista (HWFET). En el caso de los coches eléctricos inician el test con su batería al 100% de carga y los responsables de la EPA someten al vehículo repetidamente a las pruebas UDDS y HWFET hasta que la batería se agota y el motor eléctrico se para. Así obtienen la, supuesta, autonomía máxima.
Ricardo Berizzo
Ingeniero Electricista 2024.
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