- Könnte man das auch so einfach ohne Testfahrten berechnen?
- Verlustparameter und ihr Einfluss auf den Verbrauch
- Testfahrzeug
- Verbrauch und Geschwindigkeit
- Geschwindigkeits Sweet-Spot
- Batterieleistung vs Geschwindigkeit
Elektromobilität ist eine tolle Sache, denn wenn man den Energieverbrauch für die Fortbewegung eines Stromers mit dem eines Verbrenners vergleicht, kommt immer wieder das sogenannte Benzinäquivalent zum Tragen. Will sagen: wenn ein Elektrofahrzeug rund 20 kWh auf 100 Kilometer verbraucht, dann liegt das Benzinäquivalent bei gerade mal 2,23 Litern. Oder das Beispiel ID.3 Pro. Der Stromer verbraucht laut Electric Vehicle Database zwischen 153 Wh/km (Nennverbrauch) und 136 Wh/km (Fahrzeugverbrauch). Das entspricht entweder 1,7 oder nur 1,5 Litern Benzinäquivalent pro 100 km.
Könnte man das auch so einfach ohne Testfahrten berechnen?
Hersteller von Elektroautos weisen also ihre Fahrzeuge mit vielen für den Benutzer wichtigen technischen Daten aus. Dazu zählen unter anderem weitere Angaben zu Abmessungen, Masse, Leistung, Batteriekapazität, Reichweite, Zuladung etc. Allerdings werden dem Endbenutzer einige interessante Parameter in aller Regel auch vorenthalten. Zu diesen Parametern zählen beispielsweise der Verlust beim Energiefluss von der Batterie bis zu den antreibenden Rädern oder auch der Rollwiderstand des Fahrzeugs. Der Ottonormalfahrer kann mit diesen sehr speziellen Angaben in der Regel ohnehin kaum etwas anfangen. Trotzdem sind sie wichtig. Denn dank Physik und Mathematik könnte man den Einfluss dieser Parameter auf den Verbrauch eines Elektrofahrzeugs recht genau errechnen, bevor man überhaupt einen Meter gefahren ist. Auch andersrum wird ein Schuh draus: Durch Testfahrten können diese zwei Parameter – Verlust von Energiefluss, und Rollwiderstand – bestimmt werden.
Verlustparameter und ihr Einfluss auf den Verbrauch
Das Testfahrzeug: ein VW ID.3 Pro Performance.
Testfahrzeug
Beim Testfahrzeug handelte es sich um einen VW ID.3 Pro Performance mit einer 62 kWh-Batterie (Bruttokapazität) und einer Leistung von 150 kW (Peak) bei einem Drehmoment von 310 Nm. Das Fahrzeuggewicht liegt bei rund 1.900 kg. Aerodynamik: Das Auto hat eine Frontfläche von 2,36 qm bei einem cW von 0,257. Die Reifen: Bridgestone Turanza Eco der Dimensionen 215/45R20. Der Reifendruck wurde auf 2,5 bar eingestellt.
Verbrauch vs Geschwindigkeit.
Verbrauch und Geschwindigkeit
Der Verbrauch des Testwagens schwankt natürlich stark während des Fahres. Das hat auch etwas mit den Umweltbedingungen zu tun. Regen und tiefe Temperaturen beeinflussen Elektrofahrzeuge und deren Verbrauch weit heftiger, als Verbrenner. Auch die verschiedenen Testbedingungen (Asphalt etc.) wurden gemittelt, denn hier ergeben sich je nach Asphaltgüte Unterschiede beim Rollwiderstand und damit der Verbräuche. Prof. Dr.-Ing Wego räumt ein, dass es unter realen Verkehrsbedingungen nicht möglich sei, alle Einflussfaktoren optimal zu berücksichtigen. Seine Ergebnisse sind allerdings durch die Messparameter genauer, als die der üblichen Youtuber, die mal eben mit 100 km/h über die Autobahn schleichen.
Die Bedingungen: Alle Versuchsfahrten wurden bei geringem Wind auf ebenen und geraden öffentlichen Asphalt-Straßen ermittelt. Die Durchschnittstemperatur lag bei 10°C ±3°C. Die abgelesenen Geschwindigkeitswerte wurden sowohl durch die Fahrzeuganzeige als auch durch GPS-Werte ermittelt, verglichen und entsprechend korrigiert.
Beispielhafte Anzeigewerte für Hin- und Rückfahrt auf der gleichen Strecke mit einer eingestellten Zielgeschwindigkeit von 40 km/h: (A) Hinfahrt 1; (B) Rückfahrt 1; (C) Hinfahrt 2; (D) Rückfahrt 2.
Geschwindigkeits Sweet-Spot
Interessant ist die Verbrauchskurve bei Geschwindigkeiten von 0 – etwas über 150 km/h. Hier zeigt sich, wie man den sogenannten „Sweet Spot“ finden kann, also die Geschwindigkeit, bei der das Auto am wenigsten Strom verbraucht und dabei die größte Reichweite erreicht. Bei einer Geschwindigkeit von ca. 80 km/h wäre damit für den ID.3 eine Strecke von 100 km in kürzester Zeit bei geringstem Energiebedarf zurücklegbar.
Batterieleistung vs Geschwindigkeit
Batterieleistung vs Geschwindigkeit
Aus dem Verbrauch der Testfahrten wurde dann die elektrische Leistung der Batterie errechnet und gegen die Fahrgeschwindigkeit abgetragen. Das obige Diagramm zeigt hier eindrucksvoll wie viel Leistung bei welcher Geschwindigkeit dabei abgerufen wurde. Interessant ist auch die folgende Tabelle, die die Abhängigkeiten im Überblick zeigt.
| Geschwindigkeit (km/h) | Verbrauch (kWh/100 km) | Batterieleistung (kW) | Umgebungstemperatur (°C) | Luftdichte (kg/m³) |
| 4,0 | 12,50 | 0,5 | 13 | 1,2335 |
| 19,5 | 8,18 | 1,6 | 8 | 1,2560 |
| 29,5 | 8,43 | 2,5 | 8 | 1,2560 |
| 39,8 | 9,20 | 3,7 | 8 | 1,2549 |
| 49,8 | 9,98 | 5,0 | 8 | 1,2566 |
| 59,3 | 11,53 | 6,8 | 8 | 1,2577 |
| 69,3 | 12,78 | 8,8 | 8 | 1,2538 |
| 82,0 | 11,70 | 9,6 | 15 | 1,2260 |
| 91,0 | 14,25 | 13,0 | 6 | 1,2628 |
| 93,0 | 15,40 | 14,3 | 12 | 1,2400 |
| 98,0 | 15,10 | 14,8 | 13 | 1,2357 |
| 109,5 | 17,70 | 19,4 | 12 | 1,2390 |
| 120,0 | 19,90 | 23,9 | 12 | 1,2400 |
| 129,5 | 22,50 | 29,1 | 11 | 1,2411 |
| 139,5 | 25,50 | 35,6 | 9 | 1,2510 |
| 149,0 | 30,55 | 45,5 | 9 | 1,2521 |
Was bringt das nun in der Realität? Beispielsweise lässt sich durch das Bestimmen der relevanten Informationen ein effizienterer Fahrstil entwickeln, der dazu führt, dass man möglichst selten an die Ladesäule muss. Die dazu nötigen mathematischen Formeln entnehmen Sie gegebenenfalls den herunterladbaren Whitepapern.
Whitepaper-Download
Simple Method for Determining Loss Parameters of Electric Cars (Whitepaper 3,9 MB) Methode zur Bestimmung von Verlustparametern bei Elektroautos (Kurzfassung, deutsch, 965 kB)
Fotos: Prof. Dr.-Ing. Ansgar Wego, VW, istock
