Zo wordt de WLTP-actieradius van elektrische auto’s berekend

De WLTP-actieradius is het eindresultaat van een gecontroleerde meetketen, niet de afstand die tijdens één ronde van een cyclus wordt afgelegd. Die keten verbindt een vastgelegde voertuigconfiguratie, rijweerstand, ontlading van de accu, gemeten elektrische energie en gereguleerde berekeningen.

WLTC is het rijprofiel; WLTP is de procedure

De Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle, WLTC, schrijft de rollenbankoperator voor hoe de voertuigsnelheid in de tijd moet veranderen. De Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure, WLTP, definieert het bredere testsysteem: voertuigclassificatie, testmassa, bepaling van de rijweerstand, laboratoriumomstandigheden, voorbereiding van de accu, metingen, berekeningen, interpolatie en conformiteitseisen.

Voor de krachtige personenauto’s die het merendeel van de huidige EV-vergelijkingen vormen, heeft de WLTC van klasse 3b vier fasen:

laag: 589 seconden;
gemiddeld: 433 seconden;
hoog: 455 seconden;
extra hoog: 323 seconden.

Samen duren ze 1,800 seconden, beslaan ze ongeveer 23,27 km en bereiken ze 131,3 km/h. De gemiddelde snelheid inclusief stilstand is circa 46,5 km/h. Deze cijfers beschrijven het rijprofiel en vormen geen limiet van 23 km voor de EV-test. Een batterij-elektrisch voertuig moet ver genoeg worden ontladen om de bruikbare accu-energie en het energieverbruik voor de actieradiusberekening te bepalen. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure

Dit onderscheid voorkomt ook een veelgemaakte fout: een Japanse waarde die als “WLTC” wordt aangeduid, gebruikt niet noodzakelijk dezelfde combinatie van vier fasen als een Europese WLTP-waarde. De implementatieregels van elke markt bepalen welke fasen en berekeningen in de opgegeven waarde terechtkomen.

Stap 1: het gecertificeerde voertuig definiëren

Een EV-type kan verschillende wielmaten, banden, uitvoeringen en optiecombinaties hebben. Elke mogelijke samenstelling testen is onpraktisch, maar voor alle varianten één optimaal resultaat publiceren zou misleidend zijn.

WLTP gebruikt daarom voertuigfamilies en, waar toegestaan, interpolatie. Voertuig H vertegenwoordigt binnen een interpolatiefamilie de configuratie met de hogere energievraag in de cyclus; Voertuig L vertegenwoordigt de lagere. De geteste grensvoertuigen en hun resultaten voor rijweerstand en energie vormen de basis voor berekeningen van de afzonderlijke configuraties daartussen.

De massa is configuratiespecifiek. De procedure begint met de massa in rijklare toestand en telt gereguleerde beladingselementen op om de toepasselijke testmassa te verkrijgen. Verschillen in aerodynamica en rolweerstand door wielen, banden en uitrusting worden verwerkt via de rijweerstand, opgegeven gegevens en familieregels.

Daarom kunnen twee versies met dezelfde accu en motoren verschillende WLTP-actieradiussen hebben. Een groter wiel kan de rolweerstand verhogen, de luchtstroom aan de voorzijde veranderen en rotatieverliezen vergroten. Extra uitrusting kan massa of koelvraag toevoegen. De gecertificeerde waarde hoort bij een bepaalde configuratie of geïnterpoleerde positie, niet alleen bij een modelnaam.

Stap 2: de rijweerstand bepalen

WLTC specificeert snelheid tegenover tijd, maar vertelt de rollenbank niet hoeveel kracht een bepaald voertuig moet overwinnen. Die kracht wordt afzonderlijk als rijweerstand bepaald.

De vertegenwoordigde configuratie wordt met de juiste testmassa, banden, bandenspanning, wieluitlijning, rijhoogte en aerodynamische toestand voorbereid. Een gebruikelijke methode is een uitrolproef op de weg: het opgewarmde voertuig vertraagt in neutraal of een speciale uitrolmodus terwijl snelheid en tijd worden geregistreerd. Ritten in tegengestelde richting en gereguleerde correcties beperken de invloed van wind, helling, luchtdichtheid en temperatuur.

Het resulterende doel wordt vaak weergegeven als:

F(v) = f0 + f1 × v + f2 × v²

De termen van lagere orde bevatten een groot deel van de rol-, lager- en aandrijflijnweerstand. De kwadratische term wordt gedomineerd door aerodynamische weerstand. De voertuigvorm beïnvloedt het WLTP-resultaat dus al vóór het volgen van WLTC: een groter frontaal oppervlak, minder gunstige luchtweerstandscoëfficiënt, open koelpad, andere luchtstroom rond de wielen of grotere rijhoogte kan de weerstandscurve verhogen.

De doelweerstand wordt daarna vertaald naar rollenbankinstellingen. Rollen en banden veroorzaken al laboratoriumweerstand; de elektrische rem levert daarom de extra kracht waarmee het volledige systeem het wegdoel evenaart. Een uitrolproef op de rollenbank controleert de instelling binnen de tolerantie. Een ventilator kan lucht over de stilstaande auto bewegen, maar de gekalibreerde aerodynamische belasting wordt door de rollen nagebootst en niet met ventilatorkracht. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure EUR-Lex: Commission Regulation (EU) 2017/1151, consolidated WLTP requirements

Rijweerstand is ook essentieel voor WLTP-interpolatie. Voertuig H en L bepalen de grenzen met hogere en lagere vraag, en de waarde van een afzonderlijke uitvoering wordt binnen deze gereguleerde familie berekend. Wielen, banden, uitrusting en actieve aerodynamische voorzieningen moeten via de toepasselijke test-, berekenings- en familieregels worden vertegenwoordigd.

Een te laag opgegeven weerstand zou de gemeten accu-energie in elke fase verminderen, met het grootste aerodynamische effect in de hoge en extra hoge fasen. De regelgeving beheerst voorbereiding, gegevensverwerking, uitrolproeven en verificatie omdat deze invoer te bepalend is om ongedefinieerd te blijven.

Stap 3: accu en laboratorium voorbereiden

Het voertuig wordt volgens de voorgeschreven procedure volledig geladen, geconditioneerd en vóór de test op temperatuur gebracht. De procedure bij normale temperatuur vindt rond 23 °C onder gecontroleerde omstandigheden plaats. De exacte volgorde omvat toleranties, pauzes en stopregels; dit is niet hetzelfde als de auto van een eigenaar op een willekeurige dag bij 23 °C starten.

Het voertuig volgt de regels voor toepasselijke, door de bestuurder te kiezen modi. Accessoires en klimaatbelastingen worden door de procedure geregeld en niet gekozen om een bepaalde gezinsrit na te bootsen. Het resultaat is dus een gestandaardiseerde vergelijking bij normale testtemperatuur, geen voorspelling van winterbereik.

Afzonderlijke lagetemperatuurprocedures ontwikkelen zich binnen het regelgevingskader, maar mogen niet ongemerkt met de bekende gecombineerde WLTP-actieradius worden vermengd. Testnaam, temperatuurconditie en waardetype moeten bij het getal blijven.

Stap 4: de accu ontladen

De regelgeving bevat een conventionele test met opeenvolgende cycli en een verkorte testprocedure voor batterij-elektrische voertuigen.

Bij de opeenvolgende methode herhaalt het voertuig de toepasselijke cyclusvolgorde terwijl de laadtoestand daalt. De laatste cyclus wordt volgens de voorgeschreven afbreek- en rekenregels behandeld. Dit is conceptueel direct, maar een EV met groot bereik kan veel herhalingen en laboratoriumuren vereisen.

De verkorte procedure beperkt die tijd en behoudt gemeten cyclussegmenten bij hoge en lage laadtoestand. De hoofdlijn is:

Begin met een volledig geladen, geconditioneerde accu.
Rijd het eerste WLTC-segment bij hoge laadtoestand.
Gebruik een gereguleerd segment met constante snelheid, minstens 100 km/h als het voertuig dat toelaat, om sneller energie te onttrekken.
Rijd een ander WLTC-segment bij lage laadtoestand.
Ga door tot het voorgeschreven afbreekcriterium.
Laad opnieuw op en registreer de vereiste energiegegevens.

Het middelste constante-snelheidsdeel telt niet als gewone WLTC-rit. Het is een tijdbesparend ontladingssegment. De gemeten WLTC-segmenten bepalen het cyclusverbruik, terwijl de volledige test de bruikbare accu-energie bepaalt. De gedetailleerde vergelijkingen houden rekening met afstand, verandering in laadtoestand en het onvolledige slotsegment. De verkorte procedure voorkomt dat EV’s met steeds groter bereik tientallen identieke cycli moeten rijden. UNECE: Development of the WLTP shortened test procedure for electrified vehicles

Wanneer stopt de WLTP-ontladingstest precies?

Een dashboard dat 0% bereikt, is niet het afbreekcriterium. In de verkorte procedure is het eindpunt bereikt wanneer het voertuig in het tweede constante-snelheidssegment aan het testeinde vier opeenvolgende seconden of langer buiten de voorgeschreven tolerantie van het snelheidsprofiel komt. Daarna wordt de gaspedaalregeling uitgeschakeld en stopt het voertuig binnen 60 seconden. UNECE: UN Regulation No. 154, Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure UNECE: Development of the WLTP shortened test procedure for electrified vehicles

Dit is een operationeel eindpunt bij een bepaalde vermogensvraag. Het betekent niet dat de cellen elektrochemisch nul hebben bereikt. Het accumanagementsysteem bewaart een beschermingsmarge boven het schadelijke lagespanningsgebied.

Als het dashboard 0% bereikt voordat de auto het slotprofiel niet meer kan volgen, blijft de na de weergegeven 0% gebruikte gelijkstroomenergie onderdeel van de gemeten test. Wordt de aandrijving beperkt voordat de laatste wattuur die bij lichtere belasting beschikbaar zou zijn is verbruikt, dan eindigt de test met fysiek resterende energie.

Het onderscheid is belangrijk omdat de klemspanning onder belasting daalt. Nabij de ondergrens kan de accu misschien langzaam rijden volhouden maar niet aan een hogere snelheids- of acceleratievraag voldoen. Een gecontroleerd segment met constante snelheid nabij de afschakeling vermindert deze variatie ten opzichte van stoppen op een willekeurig punt in een dynamische cyclus.

Stap 5: bruikbare accu-energie meten

Tijdens de ontlading worden gelijkspanning en -stroom gemeten. Integratie van het gelijkstroomvermogen over de tijd geeft de volgens de procedure uit het oplaadbare energiesysteem onttrokken energie.

Vereenvoudigd:

Gelijkstroomenergie = integraal van accuspanning × accustroom over de tijd

De resulterende bruikbare accu-energie is procedureafhankelijk. Ze hangt af van de voorgeschreven volledig geladen toestand en het afbreekcriterium. Ze is niet automatisch de geadverteerde brutocapaciteit en hoeft niet gelijk te zijn aan de energie die een bestuurder onder alle omstandigheden tussen weergegeven 100 en 0 kan gebruiken.

Een door WLTP gemeten bruikbare energie kan reserve onder weergegeven 0% omvatten als het voertuig het profiel nog kan volgen. Energie onder de aandrijfafschakeling is uitgesloten. Het getal alleen onthult de reserve onder nul niet; daarvoor moeten de weergegeven laadtoestand of managementgegevens samen met de gelijkstroomontlading worden vastgelegd.

Na de ontlading wordt volgens de gereguleerde volgorde opgeladen. Wisselstroomenergie uit het net kan voor verbruiksrapportage worden gemeten en omvat laadverliezen. De actieradiusberekening gebruikt de gereguleerde verhouding tussen bruikbare energie en gelijkstroomverbruik in de cyclus. Bepaal daarom eerst of een WLTP-verbruik op gelijk- of wisselstroom is gebaseerd voordat daaruit accucapaciteit wordt teruggerekend.

Stap 6: cyclusverbruik en actieradius berekenen

De verkorte procedure combineert het gemeten verbruik van WLTC-segmenten bij hoge en lage laadtoestand met de voorgeschreven weging. Vereenvoudigd:

Elektrische WLTC-actieradius = bruikbare accu-energie / gewogen WLTC-gelijkstroomverbruik

Met energie in kWh en verbruik in kWh/km is het quotiënt kilometers. De werkelijke regels bevatten bepalingen voor fasen, correctie, weging, afbreken en afronden; de korte vergelijking toont het fysieke verband en vervangt geen homologatieberekening.

De gecombineerde waarde gebruikt de volledige toepasselijke fasencombinatie. Een stadswaarde wordt afgeleid uit de stedelijke delen, voornamelijk de lage en gemiddelde fase. Elke waarde beantwoordt een andere vraag over het snelheidsprofiel.

Bij een interpolatiefamilie bepalen de testresultaten van H en L de waarde voor elke configuratie. De fabrikant dient waarden in, maar die moeten voldoen aan de relatie met metingen en de validatie- en conformiteitseisen van de autoriteit. WLTP is een gereguleerd typegoedkeuringssysteem, geen vrije fabrikantschatting.

Waarom WLTP vaak afwijkt van snelwegbereik

De cyclus bevat stops, lage snelheden en regeneratiemogelijkheden. De extra hoge fase bereikt snelwegsnelheid, maar de volledige weging van 30 minuten is geen continue rit met 120 of 130 km/h. Bij constante hoge snelheid kan het aerodynamische vermogen domineren en is er weinig remenergie terug te winnen.

De test bij normale temperatuur sluit ook de aanhoudende cabine- en accuverwarming van veel winterritten uit. Omgekeerd kan een efficiënte EV in druk stadsverkeer bij zacht weer zijn gecombineerde WLTP-afstand overtreffen.

Het verschil is voertuigspecifiek. Een vaste regel als “20% aftrekken” verwijdert juist de verschillen die een bruikbare vergelijking moet tonen.

WLTP-waarden vergelijken

Controleer of beide cijfers:

uit dezelfde marktimplementatie en testgeneratie komen;
beide gecombineerd of beide stedelijk zijn;
bij de relevante wiel-, banden- en aandrijflijnconfiguratie horen;
gecertificeerd en niet voorlopig zijn;
dezelfde verbruiksgrens gebruiken als energie wordt vergeleken.

WLTP is het sterkst als gecontroleerde vergelijking tussen gelijkwaardige configuraties. Het wordt zwakker als belofte voor een route waarvan snelheid, weer en thermische belasting weinig op de procedure lijken.