فهرست مطالب
حداکثر برد مفید یا همان میزان مصرف انرژی، شاید مهم‌ترین فاکتور موثر در انتخاب یک خودرو تمام الکتریکی برای یک مشتری ایرانی آن هم در کشوری باشد که فاقد زیرساخت‌های مناسب برای شارژ سریع درون شهری و بین شهری است. البته این مهم برای خودروهای بنزینی نیز صادق است.
سپس این سری از سوالات مطرح خواهد شد که این ارزیابی و سنجش برد مفید و میزان مصرف سوخت متوسط بر چه اساسی اجرا می‌شود؟ چرا اعداد و ارقام اعلام شده بر اساس استانداردهای بین المللی ارزیابی و سنجش برد مفید خودروهای الکتریکی (و حتی بنزینی) با یکدیگر تفاوت دارد؟ تمایز میان این استانداردها در چیست؟ کدام یک از دیدگاه جامعه جهانی مقبول‌تر است و از همه مهم‌تر، خروجی کدام یک از این تست‌ها به شرایط واقعی استفاده از خودرو نزدیک‌تر است؟
تصویری از تویوتا RAV4 در هنگام اجرای تست حقیقی موسسه اَبمارک استرالیا
انواع استانداردها
در جهان متغیر امروزی، استانداردهای مربوط به تمامی حوزه‌های صنعتی از جمله صنعت خودروسازی، دائما در حال تغییر است. به عنوان مثال، صنعت خودروسازی ایران هنوز با استاندارد آلایندگی یورو ۶ هماهنگ نشده بود که خبر اعمال اجباری استاندارد جدید یورو ۷ در سال ۲۰۲۷ به گوش رسید.
در حوزه ارزیابی مصرف سوخت و آلاینده‌های تولیدی خودروهای سوخت فسیلی، هیبرید و برقی نیز استانداردهای مختلفی در سطح جهان به کار گرفته شد که برخی از آن‌ها در جهان امروزی منسوخ حساب شده و غیر قابل استناد هستند. در ادامه به بررسی مهم‌ترین استانداردهای سیکل حرکتی خودروهای سبک (Light Vehicle) در جهان خواهیم پرداخت تا با تمایز آن‌ها آشنا شویم. توجه داشته باشید که اگرچه این چرخه‌های استاندارد برای تمامی خودروهای احتراق داخلی (ICE) و برقی (EV) به کار گرفته می‌شوند اما جزئیات و شرایط آزمون‌های منحصر به هر یک از خودروها بر اساس سوخت مصرفی و کلاس تولیدی با یکدیگر متمایز است. همچنین آزمون‌های مربوط به خودروهای تجاری سنگین و موتورسیکلت‌ها با آزمون‌های مشابه برای خودروهای سبک (سواری) کاملا فرق دارد.
در این میان ممکن است برخی کشورهای خودروساز نظیر استرالیا، ژاپن و آلمان، آزمون‌های مختص به خود را به کار بگیرند. اما این مقاله به آن گروه از آزمون‌های استانداردی می‌پردازد که به صورت فراگیر در جهان استفاده شده و از سوی کشورهای تراز اول معیار به حساب می‌آید.
چرخه CLTC
استاندارد CLTC یا “چرخه آزمون خودروهای سبک چین” برای اولین بار در سال ۲۰۲۱ و به منظور همسان‌سازی استانداردهای اروپایی (WLTC) اتحادیه اروپا در کشور چین ( به عبارت بهتر به عنوان یک کپی چینی از استانداردهای اروپا) به کار گرفته شد.
- شرایط: سه سطح مختلف سرعت کم (۷ آزمون)، رانندگی عادی (۳ آزمون) و سرعت بالا (۱ آزمون).
- نحوه اجرا: مدت زمان ۳۰ دقیقه. میانگین ۲۹ کیلومتر بر ساعت/۱۱۴ کیلومتر بر ساعت (تست سرعت بالا).
- فاکتورهای جانبی: شبیه‌سازی جاده‌های محلی، ترافیک و عادت‌های رانندگی در کشور چین.
- اعتبار آزمون: شرایط آزمون استاندارد CLTC کشور چین دارای توقف‌های مکرر و زمان ایده‌آل (Ideal RPM/حالت توقف خودرو) طولانی است. از این رو خروجی آزمون به شدت به نفع خودروهای برقی است. از آن گذشته، شرایط کلی آزمون در برابر استانداردهای بین المللی دیگر بسیار ساده و پیش پا افتاده ارزیابی شده و بارها مورد انتقاد قرار گرفته است. نتیجه خروجی این آزمون بسیار خوشبینانه‌تر از شرایط واقعی اعلام شده و به همین دلیل در کشورهای تراز اول نظیر آمریکا و کشورهای اروپایی فاقد اعتبار است.
چرخه NEDC
استاندارد NEDC یا “چرخه رانندگی جدید اروپا” اولین بار در سال ۱۹۷۰ میلادی به عنوان استاندارد ارزیابی میزان مصرف انرژی و حجم آلاینده‌های تولیدی خودروهای مختلف انتخاب شد. این چرخه با به روز رسانی در سال ۱۹۹۷، تا سال ۲۰۱۷ مورد استفاده شرکت‌های خودروسازی اتحادیه اروپا بود و با معرفی چرخه جدید WLTC در سال ۲۰۱۸، برای همیشه کنار گذاشته شد.
- شرایط: ۱۳ دقیقه رانندگی شهری و ۷ دقیقه رانندگی برون شهری.
- نحوه اجرا: خودرو ثابت بر روی غلطک برای طی مسیر شبیه‌سازی شده ۱۱ کیلومتری. ۳۴ کیلومتر بر ساعت سرعت متوسط و ۱۲۰ کیلومتر بر ساعت سرعت ماکزیمم.
- فاکتورهای جانبی: خودرو مورد بررسی باید دارای کارکرد ۳۰۰۰ کیلومتر باشد. باک سوخت پر و وزن راننده برابر با ۷۵ کیلوگرم اعمال می‌شود. سیستم تهویه مطبوع در تست استفاده نمی‌شود.
- اعتبار آزمون: فاکتورهای درنظر گرفته شده در این تست پیش پا افتاده و بسیار ابتدایی با شرایط حقیقی رانندگی امروزه در جهان تطابق ندارد. از این رو خطای خروجی این تست به اندازه‌ای با رانندگی در شرایط واقعی فاصله دارد (بسیار خوشبینانه‌تر است) که به منظور دستیابی به رقمی حقیقی‌تر، این اعداد را در یک عدد میانگین ضرب می‌کنند. با این وجود باز هم اختلاف خروجی اعداد با سایر چرخه‌ها قابل توجه و عملا غیر قابل استناد است.
اتاق تست بسیار مجهز برای اندازه‌گیری پارامترهای آلایندگی و مصرف انرژی.
چرخه WLTP
استاندارد WLTP یا “چرخه آزمون هماهنگ بین المللی خودروهای سبک” منحصرا به منظور جایگزینی چرخه NEDC در سال ۲۰۱۸ در اتحادیه اروپا اجباری شد. اگرچه نام بین المللی در اسم‌گذاری این استاندارد به کار گرفته شده است اما این آزمون تنها در قاره اروپا اجباری است و استفاده فراوان‌تری در این منطقه دارد. شرایط آزمون و المان‌های مورد ارزیابی در این چرخه به طور کلی دگرگون شده و آزمون RED (Real Driving Emission Test) نیز به صورت الزامی در آن گنجانده شده است تا هم‌خوانی و نزدیکی بیشتری با شرایط رانندگی حقیقی و روزمره جغرافیای امروزی جهان داشته باشد.
- شرایط: ترکیب از رانندگی شهری و برون شهری با نسبت ۵۲ درصد به ۴۸ درصد در چهار فاز سرعتی متفاوت.
- نحوه اجرا: خودرو ثابت بر روی غلطک برای شبیه‌سازی رانندگی مسیر ۲۳ کیلومتری. ۴۶.۵ کیلومتر بر ساعت سرعت متوسط و ۱۳۱ کیلومتر بر ساعت سرعت ماکزیمم.
- فاکتورهای جانبی: دمای تست متغیر از ۱۴ تا ۲۳ درجه سانتی گراد. استفاده از امکانات رفاهی و حالات مختلف رانندگی ارائه شده در خودرو.
- اعتبار آزمون: خروجی آزمون چرخه WLTP اگرچه بی‌نقص نیست اما نزدیکی بسیار بیشتری به واقعیت دارد چرا که آزمون مضاعف RED با اعمال برخی المان‌های حقیقی نظیر شرایط جوی، وزن مضاعف، شرایط جاده‌ای، عادت رانندگی و …، شباهت بیشتری به شرایط حقیقی رانندگی روزمره دارد. با این حال، اعداد و ارقام خروجی این آزمون همچنان اندکی خوشبینانه‌تر از واقعیت است.
چرخهEPA
استاندارد U.S. EPA یا “آزمون فدرال آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده آمریکا” از سال ۱۹۷۸ میلادی در آمریکای شمالی اجباری اعلام و نسخه امروزی این آزمون در سال ۲۰۰۸ به روز رسانی شد. این آزمون را می‌توان به عنوان آن روی سخت‌گیرانه WLTP توصیف کرد زیرا شرایط ارزیابی در این آزمون چند مرحله‌ای به اندازه‌ای سخت‌گیرانه است که خروجی آن به مراتب بدبینانه‌تر از شرایط رانندگی حقیقی است.
- شرایط: شرایط متنوعی و بسیار مختلفی از دو فاز کلی رانندگی شهری و اتوبان.
- نحوه اجرا: خودرو ثابت بر روی غلطک برای شبیه‌سازی شرایط مختلف رانندگی در مسیر ۴۶ کیلومتری. ۳۱ دقیقه رانندگی درون شهری و ۱۳ دقیقه رانندگی اتوبان.
- فاکتورهای جانبی: اعمال تغییرات دمایی گسترده از منفی ۷ تا ۳۵ درجه سانتی گراد. استفاده سنگین از سیستم تهویه مطبوع. اجرای تست در استارت سرد و استارت گرم. شتابگیری سریع و مکرر.
- اعتبار آزمون: شرایط اجرای زمون S. EPA به اندازه‌ای سخت‌گیرانه است که اگر خودرویی بتواند با سربلندی از این آزمون بیرون آید، بدون تردید آزمون اروپایی WLTP را به سادگی و با نمره درخشان پشت سر خواهد گذاشت. خروجی آزمون EPA بسیار بدبینانه‌تر از شرایط رانندگی حقیقی است و خودرو در شرایط روزمره عملکرد بهتری از خروجی EPA به نمایش خواهد گذاشت.
نمایی از برچسب انرژی بسیار کامل و پیچیده موسسه EPA آمریکا.
کدام استاندارد بهتر است
شاید چرخه NEDC هنوز در برخی از کشورهای جهان مورد استفاده باشد اما اختلاف خروجی این آزمون با شرایط استفاده حقیقی از خودروها می‌تواند تا مقدار خیره کننده ۴۰ درصد تضاد داشته باشد. به همین دلیل آزمون NEDC در کشورهای تراز اول منسوخ اعلام شده و به هیچ عنوان ارزش بررسی ندارد.
چرخه چینی CLTC کپی ناقص و ملایم‌تری از WLTP اروپا است برای این که خودروسازان چینی بتوانند کمبود‌ها و نقص‌های عملکرد خودروهای خود را در قالب یک سیستم استاندارد، مخفی کنند. ملایم بودن بیش از حد شیوه اجرای آزمون CLTC بارها مورد نقد قرار گرفته است و نتیجه این آزمون بین ۱۵ تا ۲۵ درصد خوشبینانه‌تر از آزمون WLTP اروپا است. به همین دلیل کشورهای تراز اولی که محصولات چینی را به خاک خود وارد می‌کنند، یکی از دو آزمون WLTP یا EPA را بر روی آن‌ها اجرا کرده تا تخمین دقیق‌تری از بازده خودرو مورد نظر در شرایط حقیقی رانندگی روزمره داشته باشند.
پس تنها دو آزمون معتبر و بین المللی WLTP اتحادیه اروپا و EPA آمریکا باقی می‌ماند. آزمون WLTP نه فقط در قاره اروپا، بلکه در بسیاری دیگر از نقاط جهان کاربرد دارد و از این رو استفاده بین المللی آن فراوان‌تر از EPA است که فقط در آمریکای شمالی استفاده می‌شود. با این حال هیچ یک از این دو آزمون مطلق و دقیق نیست. تفاوت در آن است که خروجی ارقام اعلام شده از آزمون WLTP در حدود ۲۳ درصد خوشبینانه‌تر از شرایط حقیقی و خروجی آزمون EPA به دلیل داشتن سخت‌گیری‌های بیشتر برابر با حدود ۱۱ درصد بدبینانه‌تر است.
برای درک بهتر این موضوع بیایید تا در یک مصال بسیار ساده و سرپایی، میزان خوشبینی و بدبینی این دو آزمون را بررسی کنیم. اگر میزان مصرف سوخت یک خودرو احتراق داخلی (مثلا بنزینی) برابر با ۱۵ لیتر در هر ۱۰۰ کیلومتر و برد مفید یک خودرو الکتریگی برابر با ۱۰۰۰ کیلومتر از سوی WLTP اتحادیه اروپا اعلام شود، بازده این دو خودرو در شرایط حقیق رانندگی به ترتیب نزدیک‌تر به ۱۸.۴۵ لیتر در هر ۱۰۰ کیلومتر و ۷۷۰ کیلومتر خواهد بود. اما اگر این مقدار مشابه از سوی EPA اعلام شده باشد، مقدار حقیقی به اعداد ۱۳.۳۵ لیتر در هر ۱۰۰ کیلومتر و ۱۱۱۰ کیلومتر نزدیک‌تر خواهد بود.
به همین دلیل با وجود استفاده گسترده‌تر از استاندارد WLTP در صنعت خودروسازی بین الملل، استاندارد EPA به حقیقت نزدیک‌تر اما دشوارتر (بدبینانه‌تر) است. همچنین به دلیل وجود تضادهای طبیعی میان اعداد و ارقام خروجی دو تست WLTP و EPA با دنیای واقعی، خودروها در هنگام استفاده حقیقی در شرایط روزمره،خروجی متفاوتی از خود بروز خواهند داد.
المان‌های موثر بر مصرف انرژی
این سوال مطرح می‌شود که در صورت تملک یک خودرو الکتریکی (BEV یا همان EV)، چطور می‌توانیم بر برد مفید آن اضافه کنیم؟ یا به عبارت بهتر، چطور می‌توانیم با یک بار شارژ، بیشترین مسافت ممکن را طی کنیم؟
داستان از این قرار است که هر آنچه موجب افزایش مصرف سوخت خودروهای احتراق داخلی شود، تقریبا بر مصرف انرژی الکتریکی خودروهای برقی نیز تاثیر مشابه خواهد داشت. در نتیجه باید از این نوع رفتار خودداری کرد.
– عدم شتابگیری ناگهانی: بیشترین میزان انرژی در هنگام شتابگیری، مخصوصا شتابگیری سنگین و ناگهانی مصرف خواهد شد. شتابگیری آهسته و پیوسته، بر بهبود برد مفید خودرو تاثیر محسوسی خواهد داشت.
– استفاده بهینه از سیستم تهویه مطبوع: سیستم تهویه مطبوع توان قابل توجهی از منبع انرژی خودرو (پیشرانه یا پک باتری) را مصرف می‌کند. اگرچه سیستم بخاری در خودروهای احتراق داخلی تقریبا هیچ انرژی مصرف نمی‌کند اما این سیستم در خودروهای برقی مصرف انرژی الکتریکی قابل توجهی به همراه خواهد داشت.
– حرکت در سربالایی: خودرو چه از نوع احتراق داخلی باشد و چه الکتریکی، حرکت در شیب مثبت (سربالایی)، به معنای مبارزه با نیروی جاذبه در کنار اصطکاک تایر با زمین و بدنه خودرو با هوا است. در نتیجه خودرو در سربالایی مصرف انرژی بیشتری خواهد داشت. حرکت در شیب منفی (سرازیری) برای خودرو بنزینی در صورت عدم استفاده از پدال گاز با مصرف انرژی برابر با صفر همراه خواهد بود اما در خودروهای الکتریکی (و هیبرید) به دلیل داشتن سیستم بازیابی انرژی (Regenerative Energy)، مصرف می‌تواند با سیر منفی (تولید انرژی) همراه شود.
– تغییرات دمایی: خودروهای احتراق داخلی از دیدگاه مصرف انرژی (مستقل از احتمال استفاده از سیستم تهویه مطبوع) حساسیت بسیار کم‌تری در برابر تغییرات دمایی دارند و حتی در هوای سرد به دلیل افزایش چگالی هوا (افزایش مولکول‌های اکسیژن ورودی به پیشرانه)، مصرف سوخت بهینه‌تری دارند اما پک باتری خودروهای الکتریکی به دلیل داشتن ترکیبات شیمیایی، در هوای سرد با افت شدید بازده مواجه شده و در هوای بسیار گرم نیز نیازمند خنک‌کاری هستند. این موضوع به صورت طبیعی ضمن افت کلی از بازده پک باتری، با مصرف پیوسته انرژی برای سیستم گرم کننده یا خنک کننده همراه خواهد بود.
– فساد پک باتری: خودروهای احتراق داخلی در دراز مدت با از دست دادن فشار کمپرس، رفته رفته ضعیف‌تر شده و مصرف سوخت بیشتری طلب می‌کنند اما پک باتری به کار رفته در خودروهای برقی نسبت به نحوه شارژ و تعداد دفعات شارژ (بر اساس میزان استفاده از خودرو) حساسیت بیشتری دارند و همچنین در مدت زمان کمتر (معمولا کمتر از ۱۰ سال) دچار فساد شیمیایی شده و به شکل خیره کننده‌ای از بازده آن‌ها کاسته می‌شود.
نویسنده: شهاب انیسی
