Autonomia de veículos eletrificados

Você sabia que existem diferentes ciclos de teste para análise da autonomia de veículos eletrificados?

Um dos pontos principais que o consumidor avalia na hora de comprar um veículo eletrificado é a autonomia.

Atualmente, a medição de autonomia segue padrões definidos. As montadoras geralmente utilizam o ciclo WLTP (europeu), embora existam outros ciclos, como o EPA (dos EUA), CLTC (chinês) e NEDC (europeu substituído). No Brasil, temos o Programa Brasileiro de Etiquetagem Veicular (PBEV), pelo qual o INMETRO é responsável.

Neste post você vai ver:

• Compreendendo a Autonomia dos Veículos Eletrificados
• Principais Testes de Autonomia no Mundo
  • EPA (Environmental Protection Agency)
  • NEDC (New European Driving Cycle)
  • CLTC (China Light-Duty Vehicle Test Cycle)
  • WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure)
  • PBEV (Programa Brasileiro de Etiquetagem Veicular)
• O que discutimos hoje?

Compreendendo a Autonomia dos Veículos Eletrificados

A autonomia é um dos pontos chave nos veículos eletrificados, pois define qual será o alcance final do veículo em quilômetros após uma recarga completa de sua bateria de tração. O motor elétrico consome energia elétrica proveniente da bateria, assim como um motor térmico consome combustível do tanque.

A relação entre o consumo energético do veículo e qual a capacidade de armazenamento de energia, definem a autonomia final que o veículo irá alcançar.

O valor de autonomia de um veículo eletrificado depende de fatores, como:

• Capacidade de armazenamento da bateria;
• Estilo de condução;
• Tipo de estrada e relevo;
• Temperatura externa;
• Peso do veículo;
• Utilização de consumidores elétricos;
• Tipo de pneu e calibragem;
• Velocidade média de condução;
• Entre outros.

Já deu para perceber que são vários os fatores que influenciam na autonomia de um veículo eletrificado, dentre eles, o uso de consumidores elétricos e todo o tipo de elemento externo que possa aumentar as forças que tendem a dificultar a rolagem suave do veículo. Contudo, em geral, o principal fator de influência é a capacidade de armazenamento de energia da bateria de alta tensão.

A capacidade de armazenamento de energia de uma bateria, também conhecida como “energia” da bateria, é medido em kWh (quilowatt-hora), podemos fazer uma analogia com o tamanho do tanque de combustível de veículos movidos apenas a motor térmico. Uma bateria com alta capacidade seria equivalente a um veículo com um grande tanque de combustível.

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Principais Testes de Autonomia no Mundo

A seguir vamos apresentar os principais testes de autonomia utilizados pelas montadoras no Brasil e no mundo.

EPA (Environmental Protection Agency)

A Agência de Proteção Ambiental (EPA) é um órgão independente do governo dos Estados Unidos que atua na área de proteção ambiental. Criada em 2 de dezembro de 1970, esta agência tem como objetivo proteger a saúde humana e o meio ambiente

O ciclo de autonomia da EPA fornece informações importantes sobre a distância que um veículo EV pode percorrer com uma única carga de bateria.

Para realizar o teste de autonomia, a EPA segue as diretrizes especificadas pela norma SAE J1634. Um dos procedimentos padrão envolve o Multi-Cycle Range and Energy Consumption Test (MCT), que submete o veículo a uma série de ciclos de condução com o objetivo de medir o consumo da bateria em diversas condições.

Uma característica marcante desse teste é que o veículo é conduzido até que a bateria esteja completamente descarregada.

O ciclo de autonomia da EPA é realizado em um dinamômetro e não nas ruas, permitindo simular condições de condução em um ambiente controlado.

As condições de uso simuladas incluem diferentes ciclos de condução, como o ciclo urbano (UDDS, do inglês Dynamometer Driving Schedule) e o ciclo rodoviário (HFEDS ou HFET, do inglês Highway Fuel Economy Driving Cycle), além de condições específicas para se aproximar do uso real do veículo.

Os resultados obtidos nos testes de laboratório geralmente são corrigidos com um fator de redução de 30%, para levar em consideração fatores do mundo real que não são simulados nos testes em dinamômetro, como: o uso de consumidores elétricos ou condução mais agressiva por parte do motorista. Por exemplo, se o veículo atingir uma autonomia de 286 km na cidade, será apenas considerado 200 Km, resultante da aplicação do fator de correção (286 Km * 0.7 = 200 Km)

A autonomia ajustada é ponderada, sendo 55% considerado para condições urbanas e 45% para rodoviárias. Esse cálculo resulta no valor de autonomia combinado que é exibido no rótulo de economia de combustível da EPA.

Por exemplo, se um veículo elétrico alcança uma autonomia ajustada de 200 km para a cidade e 166 km para a rodovia, o valor oficial combinado de autonomia seria calculado considerando as porcentagens de utilização urbana e rodoviária, portanto o cálculo seria: (0.55 * 200) + (0,45 * 140) = 173 km.

NEDC (New European Driving Cycle)

O NEDC (do inglês New European Driving Cycle) foi um padrão de teste criado em 1980 que tinha como objetivo avaliar o consumo de combustível e as emissões de veículos na Europa.

Este ciclo não é mais o padrão de teste europeu e foi substituído pelo padrão WLTP, entretanto, é interessante comentar brevemente sobre este teste, pois existem veículos anteriores ao ano de 2018 que podem apresentar resultados de autonomia baseados neste padrão.

Os testes eram compostos por dois ciclos principais: o ciclo urbano, que correspondia a 66% do teste e simulava a condução com paradas frequentes em áreas urbanas, e o ciclo extra urbano, representando 34% do teste, destinado a simular a condução em rodovias a velocidades mais altas. Ambos os subciclos eram realizados em laboratório sob condições padronizadas.

Sistemas de climatização não eram utilizados durante o teste, o que não refletia o uso típico de um veículo nos dias atuais. Além disso, equipamentos opcionais não eram utilizados para não influenciar os resultados e simplificar o teste.

Com isso, o NEDC apresentava resultados muito otimistas, o que não condizia com a realidade.

Devido principalmente ao distanciamento dos resultados em relação ao números obtidos com o uso real dos veículos, o teste NEDC foi substituído pelo WLTP que será apresentado no próximo tópico.

CLTC (China Light-Duty Vehicle Test Cycle)

O CLTC (China Light-Duty Vehicle Test Cycle) é um padrão de teste desenvolvido para o mercado automotivo chinês. Ele foi criado com intuito de substituir o antigo ciclo chinês CATC, que era baseado no já ultrapassado ciclo NEDC.

Esse teste foi criado pelo China Automotive Technology and Research Center (CATARC)  para representar de forma mais precisa e realista a autonomia dos veículos eletrificados, de acordo com as condições de condução da população chinesa.

O CLTC é padronizado pela norma nacional da China GB/T38146.1-2019 que define dois ciclos de condução, um para automóveis de passageiros e outro para veículos comerciais leves:

• CLTC-P: Ciclo de teste de veículos leves de passageiros;
• CLTC-C: Ciclo de teste de veículos comerciais leves.

O CLTC é realizado em laboratório com a bateria totalmente carregada e com auxílio de um dinamômetro sob condições controladas de temperatura, umidade e pressão. O ciclo de teste se divide em várias fases que representam os tipos de condução na China, incluindo áreas urbanas, suburbanas e rodovias. Assim, é possível avaliar a performance do veículo em diferentes velocidades e estilos de condução.

WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure)

O WLTP (do inglês Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure) se trata de um padrão de teste global (adotado na Europa) que visa determinar os níveis de poluição gerados pelos veículos movidos a combustíveis fósseis, e também a autonomia de veículos eletrificados.

Esse padrão surgiu como uma atualização do ciclo NEDC. A sua implementação foi iniciada em 2017 e tem como objetivo combinar melhor as estimativas laboratoriais com as condições reais de uso do veículo.

Para se aproximar da utilização do veículo no mundo real, o WLTP emprega velocidades mais altas que o NEDC, maior distância e maior tempo de teste.

Além disso, o WLTP considera o efeito dos equipamentos opcionais e do ar-condicionado do veículo, para oferecer uma estimativa mais precisa do desempenho real.

O ciclo de condução do WLTP é dividido em quatro partes, abrangendo diferentes velocidades médias: baixa, média, alta e muito alta. Cada parte inclui uma variedade de fases de condução, paradas, acelerações e frenagens, e cada configuração de motorização do veículo é testada tanto para a versão mais leve (mais econômica) quanto para a mais pesada (menos econômica).

O WLTP busca reduzir as diferenças entre o desempenho dos automóveis em laboratório e em condições reais de estrada, proporcionando benefícios tanto para consumidores quanto para os fabricantes, ao informar dados mais transparentes e representativos sobre o desempenho veicular.

PBEV (Programa Brasileiro de Etiquetagem Veicular)

No Brasil, temos o nosso próprio ciclo padrão para medição estimada da autonomia de um veículo eletrificado, o PBEV é coordenado pelo INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia), CONPET (Programa Nacional de Racionalização do Uso dos Derivados do Petróleo e do Gás Natural) e IBAMA (Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis) e visa classificar os veículos no Brasil de acordo com sua eficiência energética.

O PBEV foi criado com o intuito de informar os consumidores através da etiquetagem dos veículos, informações claras e objetivas sobre o consumo de combustível e as emissões de CO2, além de informar a estimativa da autonomia de veículos eletrificados.

Para os veículos eletrificados, a etiqueta possui informações sobre o consumo elétrico do veículo de acordo com ciclos próprios do PBEV. Os ciclos são realizados em laboratório com foco em simular as condições reais de uso do veículo.

O teste de autonomia empregado pelo PBEV é baseado na metodologia da EPA, porém é mais rigoroso em comparação com os outros ciclos apresentados anteriormente. O ciclo do PBEV prevê uma correção de aproximadamente 30% sobre os resultados obtidos em laboratório, visando informar aos consumidores brasileiros um valor de autonomia mais condizente com o uso do veículo para a realidade e padrões de uso no Brasil.

Abaixo temos um exemplo da etiqueta implementada pelo PBEV em um BYD Dolphin Plus, no qual contém informações de forma simplificada ao consumidor sobre a autonomia do veículo e sua classificação quanto à eficiência energética.

1. Informações sobre o veículo;
2. Mostra a classificação associada às emissões de poluentes em relação aos limites especificados no PROCONVE. A classificação “A” significa que o veículo se enquadra entre os menos poluentes;
3. Estas são as indicações da colocação do veículo em relação a sua eficiência energética. A coluna “categoria” informa que o veículo recebe classificação “A” em relação aos veículos de sua categoria (médio), enquanto a coluna “geral” informa que ele recebe também a nota “A” em relação a todos os veículos de todas as categorias existentes no PBEV;
4. Dados de autonomia e consumo do veículo, para cada tipo de combustível na cidade e na estrada. No exemplo acima é apresentado valor de 42,1 km/e (quilômetro por litro equivalente) na cidade. Este valor é uma equivalência, pois veículos elétricos não consomem combustível líquido. O parâmetro relaciona a quantidade em quilômetros que o veículo percorre com a mesma energia contida em um litro de gasolina;
5. Órgãos responsáveis e código QR, que remete ao aplicativo Etiquetagem Veicular.

Características dos testes empregados pelo PBEV:

O que discutimos hoje?

Hoje você conheceu os principais ciclos para estimativa da autonomia dos veículos eletrificados, suas diferenças e particularidades.

Os ciclos de teste tem como objetivo orientar os consumidores na escolha dos veículos mais eficientes e adequados ao seu estilo de vida. Embora os ciclos adotem metodologias diferentes, o objetivo comum é proporcionar transparência e promover veículos mais sustentáveis.

Lembrando que o mercado global de produção de veículos está em constante mudança e os valores de autonomia podem ser alterados com o avanço da tecnologia, bem como o surgimento de novos padrões de testes.