Cómo Tesla se está quedando atrás de sus competidores sin salirse de las reglas de la EPA
La multitud de competidores se está acercando al rango de 412 km del Tesla Model S. El Porsche Taycan cae entre 309 y 327 km. Audi e-tron - 328 a 351 km El Jaguar I-Pace está a 377 km. El Chevy Bolt EV va cara a cara con un alcance de 417 km.
Solo hay un problema. El Tesla Model S obtuvo esta certificación de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) hace ocho años. Hoy en día, el modelo de Tesla con la mayor distancia de viaje, el Model S Long Range Plus, puede cubrir la increíble cantidad de 647 km según los estándares de la EPA de EE. UU.
Y en términos de distancia recorrida por vehículos eléctricos, Tesla parece estar fuera de competencia. A pesar de los miles de millones inyectados en los programas de desarrollo de vehículos eléctricos, los fabricantes de automóviles establecidos no han podido lograr este rango, y ganar el juego sigue siendo clave para ganar compradores. Entonces, ¿cómo lo hace Tesla?
Esto fue especialmente interesante para nosotros, ya que nuestras propias pruebas de Tesla en la carretera con una velocidad permitida de 120 km / h mostraron que el automóvil no alcanzó estas cifras en un 27%, y todos los demás automóviles que probamos en un 22%. Con todo esto en mente, y los recientes escándalos de economía de combustible y emisiones en Ford, Hyundai-Kia y Volkswagen, no podíamos simplemente tomar la palabra de Tesla. En su lugar, utilizamos la ayuda del proveedor de información IHS Markit para revisar la documentación de la EPA de EE. UU., La comunidad de ingenieros automotrices de SAE y los fabricantes de automóviles. Además, probamos los autos nosotros mismos para comprender cómo Tesla logra números tan altos. El dominio de la empresa en esta área se reduce, en general, a tres factores. Analicémoslos por separado.
Factor de ajuste
Si profundiza en los detalles del cálculo del kilometraje de los vehículos eléctricos con una sola carga, rápidamente aparece un agujero de conejo de documentos técnicos repletos de detalles, como, por ejemplo, el estándar J1634 de 32 páginas de SAE, que describe las pruebas de kilometraje y eficiencia. En resumen, entonces: se ata un dinamómetro a un vehículo eléctrico, algo así como una cinta de correr para automóviles, y se continúan las pruebas, que finalizan solo cuando la batería se agota hasta tal punto que el automóvil no puede mantener la velocidad requerida.
Este procedimiento utiliza el “ciclo urbano” de la USEPA (velocidad media de 32 km / h en 12 km con 18 paradas) y el “ciclo de autopista” (velocidad media de 77 km / h en 17 km). Los mismos ciclos se utilizan para probar la economía de combustible de todos los turismos. Durante ambos ciclos, el automóvil se conduce muy "suavemente": la aceleración más agresiva alcanza una velocidad de 97 km / h en 18 segundos. Entre los ciclos de conducción urbana y de carretera, la prueba mantiene una velocidad constante de 90-100 km / h para descargar la batería. La EPA de EE. UU. Sabe que estas pruebas de baja velocidad no reflejan las condiciones del mundo real, por lo que cada número que representa el kilometraje máximo del producto final se multiplica por un factor de corrección para obtener un resultado más realista y similar al del consumidor.
Tesla Model S Porsche Taycan Turbo S :
Porsche Taycan Turbo S 2020 : 192
Tesla Model S 2020 : 326
:
- 8 – Porsche,
- 16 – ,
- 41 – ,
- 26 – ,
- 43 – .
Y aquí comienza la diversión. El factor de ajuste predeterminado reduce el kilometraje total del vehículo anunciado a los clientes en un 30%. Entonces, si un automóvil recorre 300 km en una prueba de dinamómetro en un ciclo urbano, obtiene una calificación urbana de 210 km. Sin embargo, la EPA de EE. UU. Permite a los fabricantes de automóviles conducir tres ciclos de conducción adicionales y utilizar los resultados para obtener un factor de ajuste más beneficioso. Hoy, solo Tesla y Audi están usando esta estrategia, y Tesla está obteniendo la mayor ventaja. Su ajuste varía desde el 29,5% para el Model 3 Standard Range Plus hasta el 24,4% para el Model Y Performance. Si Tesla hubiera utilizado un factor de ajuste estándar del 30%, entonces el kilometraje total anunciado del Model Y Performance se habría reducido a 470 km.Pero debido a que Tesla aprovecha la metodología alternativa de la EPA de EE. UU., El automóvil de la compañía cuenta con una autonomía de 507 km.
Todo esto está dentro de las reglas. Tesla ha estado haciendo esto por más tiempo de todos los fabricantes, por lo que no sorprende que haya descubierto todos los trucos para maximizar sus números de EPA. El método de prueba doble surgió durante la revisión de economía de combustible de la EPA de EE. UU. De 2008. Inicialmente, la agencia quería que todos los autos se probaran en cinco ciclos, pero los fabricantes de automóviles se quejaron de que era demasiado difícil de organizar y la EPA de EE. UU. Relajó los requisitos. Luego, la agencia ideó una forma de convertir los resultados de las pruebas de dos ciclos en resultados de las pruebas de cinco ciclos, y hoy en día muchos fabricantes de automóviles están jugando este juego de dos métodos con sus autos de gasolina.
En el caso de los vehículos eléctricos, sin embargo, la EPA de EE. UU. Estableció un factor de ajuste único del 30% en 2011, cuando todavía había muy pocos vehículos eléctricos en el mercado para realizar estadísticas. La agencia dice que inicialmente calculó esta cifra en base a las pruebas de Toyota Prius, y luego, en 2015, habiendo confirmado la exactitud de esta estimación, decidió no cambiarla.
Cuando le preguntamos a la EPA de EE. UU. Cómo estos valores de kilometraje deberían correlacionarse con los viajes en el mundo real, nos dijeron que uno de los principales objetivos del etiquetado de ahorro de combustible era permitir que las personas comparen automóviles que usan fuentes de energía incomparables, lo que dice la etiqueta afronta. Sin embargo, creemos que en el mercado aún emergente de vehículos eléctricos, es importante obtener valores de kilometraje que se puedan comparar con el kilometraje de otros coches, así como con su kilometraje en el mundo real. El método de corrección alternativo dificulta la comparación y no estamos convencidos de que ofrezca mejores resultados para la conducción en el mundo real, especialmente a velocidades de carretera realistas como 120 km / h; este es el número que usamos para calcular eficiencia y autonomía de la carretera.
Baterías grandes
Quizás esto sea obvio, pero cuanto mayor sea la capacidad de la batería, mayor será el kilometraje con una sola carga, y Tesla tiene las baterías más grandes hasta ahora. En 2012, cuando salió el Model S, Tesla ofreció baterías de 85 kWh. Los clientes de hoy pueden pedir una batería un 15% más grande con 98 kWh. Entre los vehículos eléctricos menos costosos, el Model 3 y el Y con un cable de batería de 75 kWh.
Porsche Taycan Turbo s 2020 y Tesla Model S 2020
Lo que no siempre es obvio es qué porcentaje de la capacidad máxima teórica de la batería se puede utilizar. Para proteger las baterías del envejecimiento prematuro, los vehículos eléctricos nunca las cargan ni las descargan por completo. Algunos fabricantes revelan la capacidad total, algunos escriben energía útil, otros ambos. Mucha gente esconde estos detalles. Por ejemplo, después del lanzamiento del Taycan, Porsche reclamó una capacidad de batería de 93,4 kWh, cerca del Model S. Esto hizo que el bajo kilometraje del Taycan pareciera aún más extraño. Pero resulta que el Taycan tiene solo 83,7 kWh de potencia disponible, un 15% menos que el Model S.
Sobre la base de datos incompletos, se puede concluir que Tesla permite que los automóviles utilicen un mayor porcentaje de energía de la batería que otros fabricantes. Esto parece deberse en parte a que la empresa transfiere parte de la responsabilidad al conductor de elegir cuánto cargar las baterías, y señala que la carga por encima del 90% solo debe realizarse antes del viaje, no a diario.
Ganancia de eficiencia
La batería más grande y cargada de Tesla contiene una energía equivalente a solo 11 litros de gasolina. La clave para obtener más kilometraje es usar menos electricidad para propulsar el vehículo y devolver la mayor cantidad de energía posible al frenar los motores eléctricos mientras el conductor quita el pie del pedal del acelerador durante múltiples desaceleraciones en los ciclos de la USEPA. La agresiva recuperación de Tesla le da una mejora del 13% en el rango sobre el Porsche Taycan; este último solo activa la recuperación cuando el conductor aplica el freno. Esto es parte del enfoque holístico de Tesla para una conducción eficiente, que también incluye la capacidad de rodar cuesta abajo con menos fricción que la competencia.
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También a lo largo de los años, Tesla ha realizado cambios significativos en sus motores eléctricos para mejorar la eficiencia. En 2015, introdujo modelos de tracción total, agregando un motor al eje delantero del Model S, que anteriormente solo tenía tracción trasera. El segundo motor y eje añaden peso y fricción, pero el modelo S 85D de tracción total amplió el rango medido de la USEPA en 8 km en comparación con la tracción trasera. ¿Cómo? Como en el caso de un motor de combustión interna, será más eficiente hacer girar un motor de baja potencia con una carga grande que un motor potente con una carga baja. Modelo 85D con dos motores de 188 hp usa solo uno de ellos, a menos que el conductor necesite acelerar mucho, a pesar de que el modelo de tracción trasera hacía girar el motor a 362 hp. constantemente.
Los primeros modelos de tracción en las cuatro ruedas usaban dos motores de inducción, usando oscilaciones de corriente eléctrica para crear un campo magnético giratorio que hace girar el motor. Para los modelos 2019, Tesla cambió a un motor síncrono de imán permanente delantero más eficiente en el Model S y Model X. Esto, junto con otros ajustes menores, aumentó el alcance de las variantes de largo alcance en un 10%, a 595 km para el Model S y 523 km para el Model. X.
Con el nuevo Model S Long Range Plus, la autonomía se ha aumentado a 647 km gracias a nuevas mejoras. Entre ellos: los asientos, la batería y los motores perdieron un total de 63,5 kg, las ruedas se volvieron más aerodinámicas, se redujo la resistencia a la rodadura de los neumáticos, se sustituyó la bomba de aceite mecánica del motor trasero por una eléctrica. Por lo tanto, Tesla podría seguir siendo el líder en rango de crucero durante otros ocho años.
Prueba del detector de mentiras
Las pruebas de alcance y eficiencia se llevan a cabo en un dinamómetro, que debe calibrarse para adaptar la resistencia de los rodillos a lo que sucede en la carretera. La fuerza total que impide que el vehículo se mueva se llama carga en la carretera. Incluye resistencia aerodinámica, resistencia a la rodadura de los neumáticos y fricción de la transmisión.
La carga en carretera se mide mientras la máquina está rodando por inercia, ya que desacelera desde una velocidad de unos 130 km / ha una velocidad de unos 15 km / h. El tiempo que tardó en producirse la desaceleración se utiliza para calcular tres coeficientes en la ecuación cuadrática que representan las libras de fuerza que impiden que el vehículo avance a una velocidad determinada. Estos coeficientes determinan la resistencia del dinamómetro durante las pruebas de rendimiento y rango.
El documento J1263 de 39 páginas de SAE naturalmente contiene un montón de recomendaciones para este procedimiento, incluidos los requisitos para la profundidad de la banda de rodadura de los neumáticos y el kilometraje preliminar del vehículo, para que los autos de prueba simulen correctamente la conducción en la vida real. Sin embargo, los fabricantes de automóviles pueden construir los automóviles con mejor rendimiento, con los cojinetes más resbaladizos y los mejores frenos, y hacerlos funcionar en las superficies más lisas.
Hyundai se metió en problemas por esto en 2012. La compañía usó neumáticos altamente optimizados y resultados especialmente seleccionados que no eran alcanzables en el mundo real. En 2014, la EPA de EE. UU. Le impuso una multa de $ 100 millones y rebajó las calificaciones de economía de combustible para la mayoría de los modelos Hyundai y Kia 2012 y 2013.
Detector de mentiras para la dependencia de la carga en carretera con la velocidad. Indicadores negros: resultados de las pruebas de la revista Car and Driver; verde: especificaciones de Tesla de acuerdo con la EPA de EE. UU.
Naturalmente, queríamos medir de forma selectiva la mejor carga en carretera de Tesla, por lo que realizamos pruebas de desaceleración para el Model 3, Model Y y Model S. preparado, los resultados obtenidos no difirieron de los declarados en más de un pequeño porcentaje. Esta es una clara indicación de que la empresa no está tratando de hacer trampa en las pruebas de desaceleración y es capaz de optimizar la eficiencia superando a la competencia.
Aunque Tesla, en comparación con la mayoría de los fabricantes de automóviles, comparte voluntariamente el rango para las diferentes combinaciones de automóviles que se ofrecen, está obligado a informar solo datos sobre las opciones más populares, a veces no dice nada. Por ejemplo, los datos de carga en carretera que envió a la EPA de EE.UU. sugieren que las ruedas de 21 "del Model S Long Range Plus reducirán el alcance en casi 130 km. No encontrará esos datos en el sitio web de la empresa.