Gapet mellan deklarerad och verklig bränsleförbrukning del 2 WLTP
Skribent (gästinlägg)
2014-12-04
Idag fortsätter vi med Olle Hådells artikelserie om gapet mellan deklarerad och verklig bränsleförbrukning. Ni fick del 1 igår. Hans artikel idag fokuserar på töjmån, elfordon samt vad WLTP kan betyda.
Vi har också fått en kommentar angående varför just 48v. Johan Hellsing skrev in:
”Jag håller bara delvis med Hans och Kjell.
Spänningsnivåerna på 48V-systemet är helt klart satta som högsta möjliga spänning som ändå inte överskrider 60V, och själva namnet ser jag som en väldigt logisk följd av dagens benämningar på spänningssystem i fordon 12V och 24V (12V är dubbelt upp mot gamla 6V. 24V är dubbelt så mycket som 12V. 48V är dubbelt så mycket som 24V…).
Däremot fungerar det inte med 24 blyceller i serie. Typisk laddspänning för de existerande spänningsnivåerna är 13,5-14V respektive 27-28V. Om ett 48V-fordon skulle använda sig av 24 blyceller skulle laddspänningen normalt behöva vara 54-56V, vilket är utanför den föreslagna 48V-standardens nominella spänningsfönster 36-52V. Förhoppningsvis blir det aldrig några 48V blybatterier i fordon, men vill någon ha det får det bli med 20 eller 21 celler i serie.”
Tack Johan för din kommentar.
Gapet mellan deklarerad och verklig bränsleförbrukning – del 2 – töjmån, elfordon samt WLTP
skrivet av Olle Hådell
Bakgrund
När NEDC och specifikationerna för typgodkännandetesten infördes, mättes endast utsläpp som ansågs hälsovådliga men inte CO2 utsläpp eftersom det inte var en angelägen fråga. Det fanns heller inga styrmedel i EU som krävde eller belönade låg bränsleförbrukning. I det följande beskrivs möjligheterna att ”töja” förutsättningar och resultat för att kunna redovisa låg bränsleförbrukning och låga CO2 utsläpp. Jag huvudsakligen använt mig av fyra rapporter.
Dels två st. från TNO:
– Supporting Analysis regarding Test Procedure Flexibilities and Technology Deployment for Rewiew of the Light Duty Cehicle CO2 Regulations. Final report Kadijk et al 2012. Den har tagits fram på uppdrag av DG CLIMA, EU Kommissionen:
– TNO 2012 Road load determination of passenger cars. Denna ha gjorts på uppdrag av Holländska regeringen
Dels 2 st från The International Council on Clean Transportation (ICCT) som är en fristånde organisation.
– Discrepancies between type- approval and “real-world” fuel- consumption and CO2 values Assessment for 2001-2011 European passenger cars, Peter Mock et al, 2012
– From Laboratory to Road a comparison of official and ”real world fuel consumption and CO2 values for cars i Europé and The United States. Peter Mock et al.2013
Töjmån vid typgodkännandet
2002 var medelvärdet i EU av de deklarerade CO2 utsläppen 167,2 g/ 100 km. Motsvarande värde 2012 var 140,4 g/100 km. TNO gör en teknisk bedömning av fordonsutvecklingen mellan 2002 och 2012 där hänsyn tas både till förbrukningshöjande faktorer (vikt, motorstorlek) och förbrukningssänkande såsom dieselifiering och teknisk utveckling. Då borde utsläppen blivit 149,4 g år 2012. Den realistiska sänkningen i laboratoriet bedöms således vara 11 %. Eftersom körmönstren i verkligheten knappast har ändrats under tiden borde också den verkliga förbrukningen minskat med samma belopp. Detta tyder på att en stor del av sänkningen uppnåtts pga. regelverkets töjmån.Töjmån finns både i utrullningsprovet och vid körning i laboratoriet. Konsekvent använt kan avsevärda sänkningar av den deklarerade bränsleförbrukningen uppnås.
Utrullningprovet
TNO anger att skillnaden i framdrivningsmotståndet mellan typgodkännandet och oberoende värden har dubblerats på några år. För äldre modeller (Euro 4 från 2009) var skillnaden 19 % medan de för nyare (Euro 5/6) var 37 %. Utnyttjandet av töjmånen vid utrullningsprovet har uppenbarligen ökat.
Man har nyttjat tillåtna toleranser i de faktorer som kan påverkas för att redovisa ett lågt framdrivningsmotstånd t.ex. fordonsvikt, däck, hjulvinklar och bromsanliggning. Även vägbeläggningen på teststräckan har betydelse, slät beläggning ger lägre motstånd än grov.
Körprovet NEDC
Hastigheterna i NEDC har toleranser på +- 2 km/h och tidshållningen i de olika punkterna tillåts variera med +- 1 sek. En skicklig provförare kan använda sig av toleranserna för att minska förbrukningen.
Med dagens teknik kan temperaturen vid konditioneringen av fordonet hållas inom snävare gränser än vad toleranserna medger. Genom att konsekvent styra temperaturerna till när det maximalt tillåtna kan bränsleförbrukningen under provet sänkas.
Start-stop teknologi belönas mer i körcykeln än i verkligheten eftersom körcykeln innehåller en förhållandevis stor andel tomgångskörning
En tydlig trend för att åstadkomma bränslebesparing är”downsizing” d.v.s. att minska cylindervolym och antalet cylindrar för att minska värme och friktionsförluster. Tillräcklig motorstyrka uppnås genom turboladdning. Simuleringar visar att denna teknologi är känslig för körsätt. Den gynnas kraftigt av de låga effekter som krävs för att genomföra NEDC cykeln.
Total töjmån
TNO gör bedömningen att de deklarerade CO2 utsläppen har kunnat minskas med 6 – 16 % genom att utnyttja töjmånen i regelverket. Detta gäller som genomsnitt över EU.
Är gapet större för HEV och PHEV?
Sjunkande förbrukning för framdrivningen gör att energiandelen för klimat- och komfortutrustning ökar. Andelen ökas av en effektivare drivlina som har mindre spillvärme som kan användas för klimathållning. Den deklarerade räckvidden i elmode för en PHEV har stor inverkan på den deklarerade förbrukningen. TNO bedömer att där finns ytterligare töjmån samt att det finns möjligheter att anpassa strategin för den regenerativa bromsningen för att nå ett gynnsamt resultat. Sammantaget gör detta att gapet kan vara större för elfordon
Vad fångas upp i WLTP
ICCT kommenterar på följande sätt i sin rapport ”Även om det inte är olagligt att utnyttja töjmånen i regelverket strider det dock mot dess avsikter. I WLTP begränsas töjmånen och en del kryphål täpps till varför de nya CO2 värdena bättre speglar verkliga förhållanden”.
I nuvarande regelverk räcker det med att den lättaste modellen i en fordonsfamilj testas. Att det finns varianter med riklig tillvalsutrustning som kanske väger mer än 150 kg tas ingen hänsyn till. I WLTP kommer ytterligheterna med avseende på vikt och luftmotstånd att testas. I båda fallen kommer dessutom bilen att belastas med 15 % av sin tillåtna max last. För alla modeller däremellan kommer ett förbrukningsvärde att interpoleras fram.
I utrullningsprovet går det inte längre att använda specialpreparerade däck och extra höga däcktryck. Hjulvinklarna måste stämma med standardfordonet. Inte heller får bromsarna påverkas. Beräkningsmetoden för framdrivningsmotståndet blir mera stringent.
Själva körprovet innebär kraftigare accelerationer och minskad andel tomgångskörning. Kallstartsdelen minskar i betydelse eftersom körcykeln är längre. Manuella växellådor har inte länge fixerade växlingspunkter.
Det kommer inte längre att var möjligt att starta körprovet med fulladdat batteri.
ICCT har försökt uppskatta vad som är relevant fordonsteknik 2020. Där ingår grad av downsizing och hybridisering. Utifrån detta har man sedan beräknat hur WLTP kommer att förändra redovisad förbrukning.
Körcykeln + 2,1 %
Den mera realistiska vikten + 3,5 %
Ev sänkt provtemperatur från 23 till 14 grader: +1,9 %
Dvs.totalt med 7,5 %
Slutsatser
WLTP regelverket minskar töjmånen på flera punkter det gäller provfordonets likhet med salubilen ifråga om vikt, hjulinställningar m.m. Även specifikationerna för provbana vid utrullningsprovet skärps.
Möjligheterna att tänja toleranserna vid körprovet minskar. Det gäller såväl själva fordonet exv. Laddningsnivån hos batteriet som temperaturkonditioneringen. Även toleranserna för körbeteendet, (accelerationer, hastigheter) krymps.
Eftersom själva körcykeln är mera variationsrik minskar förmodligen vinsten med att optimera mot cykeln. Downsizing gynnas inte lika mycket i WLTC. Ett annat bränslebesparande koncept är att låta motorn arbeta åtminstone delvis efter HCCI-principen, d.v.s. bränsleluftblandning sugs in som i en ottomotor men tänds genom kompression som på en diesel. Erbjuder HCCI konceptet (eg. PPC, d.v.s. Partial Premixed Combustion) bättre robusthet på den punkten? Denna fråga hoppas jag att någon kan belysa.
Däremot kommer inte klimat och komfortutrustning att vara inkopplad under provet varför en väsentlig del av gapet mellan deklarerad och verklig förbrukning att kvarstå. Att certifiera alla tänkbara utrustningsvarianter är mycket kostsamt. Ett sätt att tackla detta är att fabrikanten fick deklarera i vad mån komfort- och infotainmentutrustning påverkar förbrukningen. Det skulle samtidigt vara en drivkraft för att effektivisera klimat och komfortanläggningarna.
Alla regelverk kommer förmodligen att innehålla töjmån och tolkningsmöjligheter som med tiden riskerar att urholka intentionerna. Ett sätt att motverka detta kan vara att införa ”in use compliance” även för den deklarerade förbrukningen. I dag finns detta för de hälsovådliga emissionerna. En myndighet i ett land kan göra uppföljande prover på fordon som varit i drift. Om mätvärdena överskrider de ursprungliga med ett visst belopp kan åtgärder vidtas.
Källor:
ICCT: From Laboratory to Road a comparison of official and ”real world fuel consumption and CO2 values for cars i Europé and The United States. Peter Mock et al.2013
TNO: Supporting Analysis regarding Test Procedure Flexibilities and Technology Deployment for Rewiew of the Light Duty Cehicle CO2 Regulations. Final report Kadijk et al 2012.
TNO R 10237: Road load determination of passenger cars.Kadijk et al. 2012
ICCT: Discrepancies between type- approval and “real-world” fuel- consumption and CO2 values Assessment for 2001-2011 European passenger cars, Peter Mock et al, 2012
Bakgrund
När NEDC och specifikationerna för typgodkännandetesten infördes, mättes endast utsläpp som ansågs hälsovådliga men inte CO2 utsläpp eftersom det inte var en angelägen fråga. Det fanns heller inga styrmedel i EU som krävde eller belönade låg bränsleförbrukning. I det följande beskrivs möjligheterna att ”töja” förutsättningar och resultat för att kunna redovisa låg bränsleförbrukning och låga CO2 utsläpp. Jag huvudsakligen använt mig av fyra rapporter.
Dels två st. från TNO:
– Supporting Analysis regarding Test Procedure Flexibilities and Technology Deployment for Rewiew of the Light Duty Cehicle CO2 Regulations. Final report Kadijk et al 2012. Den har tagits fram på uppdrag av DG CLIMA, EU Kommissionen:
– TNO 2012 Road load determination of passenger cars. Denna ha gjorts på uppdrag av Holländska regeringen
Dels 2 st från The International Council on Clean Transportation (ICCT) som är en fristånde organisation.
– Discrepancies between type- approval and “real-world” fuel- consumption and CO2 values Assessment for 2001-2011 European passenger cars, Peter Mock et al, 2012
– From Laboratory to Road a comparison of official and ”real world fuel consumption and CO2 values for cars i Europé and The United States. Peter Mock et al.2013
Töjmån vid typgodkännandet
2002 var medelvärdet i EU av de deklarerade CO2 utsläppen 167,2 g/ 100 km. Motsvarande värde 2012 var 140,4 g/100 km. TNO gör en teknisk bedömning av fordonsutvecklingen mellan 2002 och 2012 där hänsyn tas både till förbrukningshöjande faktorer (vikt, motorstorlek) och förbrukningssänkande såsom dieselifiering och teknisk utveckling. Då borde utsläppen blivit 149,4 g år 2012. Den realistiska sänkningen i laboratoriet bedöms således vara 11 %. Eftersom körmönstren i verkligheten knappast har ändrats under tiden borde också den verkliga förbrukningen minskat med samma belopp. Detta tyder på att en stor del av sänkningen uppnåtts pga. regelverkets töjmån.Töjmån finns både i utrullningsprovet och vid körning i laboratoriet. Konsekvent använt kan avsevärda sänkningar av den deklarerade bränsleförbrukningen uppnås.
Utrullningprovet
TNO anger att skillnaden i framdrivningsmotståndet mellan typgodkännandet och oberoende värden har dubblerats på några år. För äldre modeller (Euro 4 från 2009) var skillnaden 19 % medan de för nyare (Euro 5/6) var 37 %. Utnyttjandet av töjmånen vid utrullningsprovet har uppenbarligen ökat.
Man har nyttjat tillåtna toleranser i de faktorer som kan påverkas för att redovisa ett lågt framdrivningsmotstånd t.ex. fordonsvikt, däck, hjulvinklar och bromsanliggning. Även vägbeläggningen på teststräckan har betydelse, slät beläggning ger lägre motstånd än grov.
Körprovet NEDC
Hastigheterna i NEDC har toleranser på +- 2 km/h och tidshållningen i de olika punkterna tillåts variera med +- 1 sek. En skicklig provförare kan använda sig av toleranserna för att minska förbrukningen.
Med dagens teknik kan temperaturen vid konditioneringen av fordonet hållas inom snävare gränser än vad toleranserna medger. Genom att konsekvent styra temperaturerna till när det maximalt tillåtna kan bränsleförbrukningen under provet sänkas.
Start-stop teknologi belönas mer i körcykeln än i verkligheten eftersom körcykeln innehåller en förhållandevis stor andel tomgångskörning
En tydlig trend för att åstadkomma bränslebesparing är”downsizing” d.v.s. att minska cylindervolym och antalet cylindrar för att minska värme och friktionsförluster. Tillräcklig motorstyrka uppnås genom turboladdning. Simuleringar visar att denna teknologi är känslig för körsätt. Den gynnas kraftigt av de låga effekter som krävs för att genomföra NEDC cykeln.
Total töjmån
TNO gör bedömningen att de deklarerade CO2 utsläppen har kunnat minskas med 6 – 16 % genom att utnyttja töjmånen i regelverket. Detta gäller som genomsnitt över EU.
Är gapet större för HEV och PHEV?
Sjunkande förbrukning för framdrivningen gör att energiandelen för klimat- och komfortutrustning ökar. Andelen ökas av en effektivare drivlina som har mindre spillvärme som kan användas för klimathållning. Den deklarerade räckvidden i elmode för en PHEV har stor inverkan på den deklarerade förbrukningen. TNO bedömer att där finns ytterligare töjmån samt att det finns möjligheter att anpassa strategin för den regenerativa bromsningen för att nå ett gynnsamt resultat. Sammantaget gör detta att gapet kan vara större för elfordon
Vad fångas upp i WLTP
ICCT kommenterar på följande sätt i sin rapport ”Även om det inte är olagligt att utnyttja töjmånen i regelverket strider det dock mot dess avsikter. I WLTP begränsas töjmånen och en del kryphål täpps till varför de nya CO2 värdena bättre speglar verkliga förhållanden”.
I nuvarande regelverk räcker det med att den lättaste modellen i en fordonsfamilj testas. Att det finns varianter med riklig tillvalsutrustning som kanske väger mer än 150 kg tas ingen hänsyn till. I WLTP kommer ytterligheterna med avseende på vikt och luftmotstånd att testas. I båda fallen kommer dessutom bilen att belastas med 15 % av sin tillåtna max last. För alla modeller däremellan kommer ett förbrukningsvärde att interpoleras fram.
I utrullningsprovet går det inte längre att använda specialpreparerade däck och extra höga däcktryck. Hjulvinklarna måste stämma med standardfordonet. Inte heller får bromsarna påverkas. Beräkningsmetoden för framdrivningsmotståndet blir mera stringent.
Själva körprovet innebär kraftigare accelerationer och minskad andel tomgångskörning. Kallstartsdelen minskar i betydelse eftersom körcykeln är längre. Manuella växellådor har inte länge fixerade växlingspunkter.
Det kommer inte längre att var möjligt att starta körprovet med fulladdat batteri.
ICCT har försökt uppskatta vad som är relevant fordonsteknik 2020. Där ingår grad av downsizing och hybridisering. Utifrån detta har man sedan beräknat hur WLTP kommer att förändra redovisad förbrukning.
Körcykeln + 2,1 %
Den mera realistiska vikten + 3,5 %
Ev sänkt provtemperatur från 23 till 14 grader: +1,9 %
Dvs.totalt med 7,5 %
Slutsatser
WLTP regelverket minskar töjmånen på flera punkter det gäller provfordonets likhet med salubilen ifråga om vikt, hjulinställningar m.m. Även specifikationerna för provbana vid utrullningsprovet skärps.
Möjligheterna att tänja toleranserna vid körprovet minskar. Det gäller såväl själva fordonet exv. Laddningsnivån hos batteriet som temperaturkonditioneringen. Även toleranserna för körbeteendet, (accelerationer, hastigheter) krymps.
Eftersom själva körcykeln är mera variationsrik minskar förmodligen vinsten med att optimera mot cykeln. Downsizing gynnas inte lika mycket i WLTC. Ett annat bränslebesparande koncept är att låta motorn arbeta åtminstone delvis efter HCCI-principen, d.v.s. bränsleluftblandning sugs in som i en ottomotor men tänds genom kompression som på en diesel. Erbjuder HCCI konceptet (eg. PPC, d.v.s. Partial Premixed Combustion) bättre robusthet på den punkten? Denna fråga hoppas jag att någon kan belysa.
Däremot kommer inte klimat och komfortutrustning att vara inkopplad under provet varför en väsentlig del av gapet mellan deklarerad och verklig förbrukning att kvarstå. Att certifiera alla tänkbara utrustningsvarianter är mycket kostsamt. Ett sätt att tackla detta är att fabrikanten fick deklarera i vad mån komfort- och infotainmentutrustning påverkar förbrukningen. Det skulle samtidigt vara en drivkraft för att effektivisera klimat och komfortanläggningarna.
Alla regelverk kommer förmodligen att innehålla töjmån och tolkningsmöjligheter som med tiden riskerar att urholka intentionerna. Ett sätt att motverka detta kan vara att införa ”in use compliance” även för den deklarerade förbrukningen. I dag finns detta för de hälsovådliga emissionerna. En myndighet i ett land kan göra uppföljande prover på fordon som varit i drift. Om mätvärdena överskrider de ursprungliga med ett visst belopp kan åtgärder vidtas.
Källor:
ICCT: From Laboratory to Road a comparison of official and ”real world fuel consumption and CO2 values for cars i Europé and The United States. Peter Mock et al.2013
TNO: Supporting Analysis regarding Test Procedure Flexibilities and Technology Deployment for Rewiew of the Light Duty Cehicle CO2 Regulations. Final report Kadijk et al 2012.
TNO R 10237: Road load determination of passenger cars.Kadijk et al. 2012
ICCT: Discrepancies between type- approval and “real-world” fuel- consumption and CO2 values Assessment for 2001-2011 European passenger cars, Peter Mock et al, 2012