02.04.2022 - 18:26

Wie die WLTP-Reichweite von Elektroautos ermittelt wird

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Wer bietet mehr? Renault gibt die Reichweite der Zoe mit 395 Kilometern an. Beim Volkswagen ID.4 sind es 517 Kilometer. Und Tesla nennt fürs Model 3 Long Range 602 Kilometer. Wir wissen, dass solche Strecken unter günstigen Bedingungen möglich sind. Trotzdem sind die Autohersteller vorsichtig und machen Einschränkungen.

* * *

Wir haben mit Fachleuten von Volkswagen und dem International Council on Clean Transportation (ICCT) gesprochen und machen ein Update: Unsere Erklärung der Reichweitenermittlung für Batterie-elektrische Autos (BEV) im Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure (WLTP) wird transparenter, präziser und verständlicher. Und wir nehmen uns ein konkretes Beispiel vor, um die Details dazustellen: Den Volkswagen ID.4 Pro Performance mit einem Energieinhalt von 77 Kilowattstunden (kWh) in der Traktionsbatterie.

Volkswagen nennt für den Normverbrauch nach dem ausgelaufenen Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) 16,3 kWh/100km. Die Hersteller sind in Deutschland verpflichtet, diesen veralteten Wert anzugeben. Eigentlich hätte der Gesetzgeber – namentlich der ehemalige Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) – die Verbrauchskennzeichnungsverordnung für Autos (Pkw-EnVKV) zum 1. Januar 2021 novellieren müssen. Das aber ist nicht geschehen, und so sind Neugierige mit dem alten Verbrauchswert nach NEFZ konfrontiert, während der neue Wert freiwillig ist: Volkswagen gibt einen kombinierten Stromkonsum nach dem aktuellen WLTP mit 16,9 kWh/100km an.

Eigentlich könnte man nun erwarten, dass sich die Reichweite ergibt, indem 77 kWh Batteriekapazität durch 16,9 kWh/100km Normverbrauch nach WLTP geteilt werden. Rechnerisch wären das 456 km. Stattdessen stehen aber zwei andere Werte im Datenblatt des Volkswagen ID.4: Die kombinierte Reichweite mit 517 km und die städtische mit 701 km.

23 Grad, Wohlfühltemperatur

Um zu verstehen, was hier passiert, ist ein genauerer Blick auf das Verfahren WLTP nötig. WLTP ist dabei das Verfahren (P steht für Procedure), also die Beschreibung des gesamten Reichweitenermittlungsvorgangs inklusive der Vorgabe für die Außentemperatur von für Elektroautos wohltuenden 23 Grad, die im Labor sichergestellt werden. Kern des WLTP ist dabei der Fahrzyklus WLTC (C für Cycle), also die Geschwindigkeitskurve, die im Labor exakt nachgefahren werden muss.

Der WLTC besteht aus den vier Teilzyklen Low, Medium, High und Extra High. Die Begriffe stehen für Geschwindigkeitsniveaus. So wird in Low maximal 56,5 km/h gefahren. Und auf 56 Prozent des 3.095 Meter langen Low-Abschnitts steht das Elektroauto auf dem Prüfstand still. Hier werden eine Ampelphase oder Stop and Go-Verkehr simuliert.

Die Teilzyklen Low und Medium bilden zusammen den so genannten City-Zyklus. Kurzer Einschub: Die Reichweitenangabe für Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHEV) bezieht sich ausschließlich auf diesen City-Zyklus. In der Folge ist es für PHEV leichter, die für Steuererleichterungen erforderlichen Mindestreichweiten zu erzielen, als wenn der volle WLTC die Bemessungsgröße wäre.

Vmax: 131,3 km/h

Die höchste und nur für wenige Sekunden gefahrene Geschwindigkeit im Teilzyklus Extra High beträgt 131,3 km/h. Betrachtet man den kompletten Fahrzyklus WLTC, kombiniert aus den Teilzyklen Low, Medium, High und Extra High, liegt das Durchschnittstempo inklusive Haltephasen bei nur 46,5 km/h.

Jeder Elektroautofahrer weiß, dass die Höhe der Geschwindigkeit einer der wichtigsten Parameter für den Stromverbrauch und folglich für die Reichweite ist. Eine Dissonanz zwischen dem kombinierten Prüfstandswert mit durchschnittlich 46,5 km/h und der Realität ergibt sich also vor allem für Autobahnpiloten.

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Zurück zum WLTP: WLTP unterteilt die so genannte verkürzte Testprozedur für reine Elektrofahrzeuge in zwei dynamische und zwei konstante Segmente; im ersten und im dritten Segment wird beschleunigt und verzögert, das zweite und das vierte ist eine Konstantfahrt mit 100 km/h.

In den dynamischen Segmenten 1 und 3 wird zuerst der komplette WLTC gefolgt vom City-Zyklus gefahren. Es ergibt sich also eine Distanz von jeweils 31,113 km. Die dynamischen Segmente dienen dabei zur Bestimmung des elektrischen Energieverbrauchs während des Fahrens. Die Konstantfahrt ist vorhanden, um eine beschleunigte Leerung des elektrochemischen Speichers zu ermöglichen, also um die Zeit für die Prüfstandsmessung zu reduzieren. Die Länge der 100 km/h-Sequenzen hängt von der Batteriekapazität ab. Während der gesamten verkürzten Testprozedur werden Strom und Spannung an der Traktionsbatterie permanent gemessen.

Eine Messfahrt, viele Daten

Es werden folglich auf einer einzigen langen Messfahrt mehrere Werte erhoben: Zum einen der tatsächlich entnehmbare Energieinhalt der Traktionsbatterie und zum anderen der Stromverbrauch in den dynamischen Abschnitten.

Die Prüfstandsmessfahrt gilt als beendet, wenn im letzten Konstantsegment die Geschwindigkeit von 100 km/h nicht mehr gehalten werden kann. Anschließend wird die Batterie vollständig geladen. Weil bei der Umwandlung von Wechselstrom aus dem Netz zu Gleichstrom für die Batterie Verluste entstehen, unterscheiden sich die Werte des entnommenen Energieinhalts und des nachgeladenen Stroms.

Relevant für die kombinierte Reichweite nach WLTP sind die beiden vollen WLT-Zyklen aus Low, Medium, High und Extra High in den Segmenten 1 und 3. Der Stromverbrauch in Segment 1 und 3 ist nicht identisch, obwohl die Fahrkurven gleich sind. Das liegt daran, dass es zu Beginn eine Kaltstartphase gibt – die ist für Elektroautos naturgemäß weniger wichtig als für Pkw mit Verbrennungsmotor, bei denen das Öl erst warmwerden muss – und dass die Traktionsbatterie zu Beginn so voll ist, dass nicht sofort voll rekuperiert werden kann. Dadurch steigt der Verbrauch in Segment 1 leicht an.

Die kombinierte Reichweite nach WLTP, im Fall unseres Beispiels des Volkswagen ID.4 also 517 km, ergibt sich, indem der gemessene Energieinhalt ohne Ladeverluste durch den Stromverbrauch aus dem gewichteten Mittel der beiden vollen WLT-Zyklen dividiert wird. Die städtische Reichweite ergibt sich, indem das gleiche mit den Werten aus dem City-Zyklus (zur Erinnerung: Das sind die Teilzyklen Low und Medium) geteilt wird, beim ID.4 also 701 km.

ICCT: Tieftemperaturtest bei minus 7 Grad ergänzen

Der kombinierte Stromverbrauch nach WLTP von in 16,9 kWh/100km wiederum ist inklusive Ladeverlusten berechnet, denn die müssen vom Halter schließlich bezahlt werden. Theoretisch lassen sich so die Ladeverluste sogar berechnen. Eine exakte Vorgabe, wie genau geladen wird, ob etwa mit einer dreiphasigen Wallbox und elf kW Ladeleistung, ist noch nicht definiert, jedoch wird zeitnah eine Präzisierung in der Gesetzgebung durchgeführt werden.

Nutzer von Elektroautos machen in der Lebensrealität einerseits die Erfahrung, dass sie die Reichweiten aus den digitalen Prospekten erreichen können, wenn sie bei günstigen Wetterbedingungen und in einem niedrigen Geschwindigkeitsprofil abseits der Autobahn unterwegs sind.

Das Gegenteil passiert bei höheren Geschwindigkeiten und vor allem bei Kälte: Der Stromverbrauch steigt wegen des Luftwiderstands beim Schnellfahren deutlich an, und bei niedrigen Temperaturen können die Batteriezellen viel weniger elektrische Energie liefern, wie wir in Zusammenarbeit mit P3 Automotive festgestellt haben. Kommt beides zusammen, bricht die Reichweite ein.

Jan Dornoff, Emissionsspezialist beim eingangs erwähnten ICCT, sieht hier Verbesserungspotenzial. Die Prüfprozedur bei 23 Grad und ohne Nebenverbraucher wie die Klimaanlage führe zu idealisierten Messwerten, so Dornoff. Zusätzlich sollten daher Stromverbrauch und Reichweite im so genannten Tieftemperaturtest für alle Fahrzeuge erhoben und öffentlich gemacht werden: „Auf UNECE-Ebene gibt es bereits einen Tieftemperaturtest für Elektrofahrzeuge. Dieser wird bei minus sieben Grad und mit aktivierten Nebenaggregaten gefahren“, erklärt Jan Dornoff. Ein Zeitplan zur Einführung dieses Verfahrens in der Europäischen Union ist nicht bekannt, aber „wir beim ICCT empfehlen eine schnellstmögliche Einführung, um für Kunden und Gesetzgeber Transparenz zu schaffen“.

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14 Kommentare zu “Wie die WLTP-Reichweite von Elektroautos ermittelt wird

  1. Birne

    Das PlugIn Hybride nur den City WLTP erreichen müssen, macht die ganze Grenzwert Geschichte noch lächerlicher.

    Kein Wunder, dass den meisten PlugIn Hybride nach 30km die Puste ausgeht. (VW,Volvo,BMW und co).

    • Ben

      Wo ist das Problem? Im CoC werden sowohl die kombinierte als auch die City- WLTP-Reichweite angegeben.

  2. ID.alist

    „Dass die Bedingungen auf dem Rollenprüfstand ideal sind,…“
    Wie will man sonst unterschiedliche Autos von unterschiedliche Hersteller vergleichen?
    “ … mit den schmalsten bestellbaren Reifen…“
    Stimmt nicht, im Gegensatz zu NEFZ, muss man bei WLTP unterschiedliche Ausstattungen homologieren, d.h. Jede optionale Felgengröße bedarf einer neun WLTP Fahrt. Ja, man kann Optionen Bündeln, aber die Variation die erlaubt wird innerhalb eines Optionen Pools ist sehr gering.
    „… dass wie gehabt mit abgeschalteter Klimaanlage gefahren wird, kommt hinzu.“

    Ja, ich bin auch für den alten Deutschen Drittelmix, Stadt/Straße/Autobahn, jeder Hersteller hat es anders getestet und keiner wusste ob ein Opel mit 7l/100km mehr oder weniger verbraucht hat als ein BMW mit 9l/100km. (Sarkasmus mode)

    Die Frage ist nicht, wie wird WLTP gemessen, sondern was ist WLTP, oder was ist es nicht.

    MMn, ist WLTP einen willkürlichen Zyklus, gemessen unter einheitlichen Bedingungen, um einen einigermaßen vergleichbaren Verbrauch/Reichweite zu erzeugen, um Autos unterschiedlicher Hersteller vergleichen zu können.
    Es ist aber kein reeller Verbrauch, denn diese ist von viele Bedingungen abhängig, und sehr oft vom Fußgewicht des Fahrers. Ich habe meinen e-Golf immer unter WLTP Verbrauch bewegen können, und ab und zu habe ich den NEFZ Verbrauch erreicht, aber es war nur eine besonderheit meines üblichen Nutzungszyklus.

  3. Peter

    Das mit der WLTP Reichweite ist genau so wie die Angaben von L/km. Die Autoindustrie rechnet sich die Reichweite schön, um ihre Produkte besser zu verkaufen. Und der Gesetzgeber schaut tatenlos zu, wie die Kunden veräppelt werden. Dabei wäre jetzt die Gelegenheit gewesen, Ehrlichkeit beim Stromverbrauch von E-Autos zu schaffen. Aber man lügt uns an und hofft, dass wie es glauben, weil wir uns (außer bei den politischen Wahlen) nicht wehren können oder wollen.

  4. TeslaJoe

    Am besten ein Test von ca. 10 Autos einer Klasse gleichzeitig. Sonntags morgens Autobahn 10 Grad wenig oder kein Wind ohne Steigung kein Windschatten Tempomat 120 Km / h
    ( Durchschnittstemperatur in Deutschland )
    zB.
    ID 4. Tesla Y. IX 3 usw.
    90 % geladen runterfahren bis 10 %
    Mi dem Wert könnte jeder etwas anfangen.
    Ähnliche Möglichkeit Bundestrasse mit Kurven usw
    Stadt wird schon schwieriger.
    Wichtig jedoch alle zur gleichen Zeit und gleiche Strecke.

    • G. Steffen

      120 km/h sind mir als Durchschnittstemperatur nicht bekannt 😉

    • Kurt der Rennfahrer

      Ein Großteil der von Ihnen geforderten Punkte wird doch im WLTP genau so gemacht! Die wichtigsten Einflussfaktoren werden so standardisiert und unter Laborbedingungen reproduzierbar gemacht, dass würde „in der freien Natur“ doch gar nicht funktionieren und wäre viel willkürlicher.

      Natürlich könnte man die Zusammenstellung und Gewichtung der einzelnen Messungen bei WLTP verbessern bzw. praxisnäher gestalten, aber um ein genormtes Labor-Verfahren führt doch kein Weg herum!

      • sig

        die grundsätzlichen Leistungsunterschiede der Fahrzeuge werden leider nicht berücksichtigt! Das ist das Grundproblem.
        Ein Polo wird eben auf der gleichen Strecke nicht wie ein Bugatti gefahren. Im Stau schon, bei freier Fahrt nicht. genau dies muß in einen Testzyklus rein.

  5. Stefan Wellmann

    Irgendwie kommt man sich als Kunde immer verarscht vor. Ich denke das ein Batterie betriebenes Elektro Auto gut 10 Jahre vor der Marktreife steht. Zur Zeit nicht alltagstauglich. Ist es kalt stimmt die Chemie nicht und die Kapazität geht runter dafür steigt aber der Verbrauch wenn mit Heizung gefahren wird. Fährt man mit Anhänger steigt der Verbrauch auf teilweise das doppelte! Genau so wie bei Autobahn Fahrten! Mein GT fühlt sich auf Autobahnen am wohlsten, mit Tempomat auf 200 hat er den geringsten Verbrauch. Welcher Stromer kann das?

    • Kurt der Rennfahrer

      Sorry, das ist von vorne bis hinten Unsinn. E-Fahrzeugen die Alltagstauglichkeit per se abzusprechen genauso, wie zu behaupten, dass ein Verbrenner bei 200km/h seinen geringsten Verbrauch aufweist! Klar, kalte Temperaturen und hohe Geschwindigkeiten stellen physikalisch und systembedingt für ein e-Fahrzeug eine Herausforderung dar, aber damit kann man als mündiger Nutzer sehr gut klarkommen. Für Wohnwagen-Fahrer ist es in der Tat nichts (-;

    • Peter H.

      Da Deutschland aktuell das einzigste Land in ganz Europa ist das keine Tempolimit kennt, ist der Vergleich mit Tempo 200 an den Haaren herbeigezogen. Die grossen Reichweitenunterschiede sind der aktuell möglichen Energiedichte der Akkus geschuldet. Meine Prognose; ab 2025 wird es zum Verbrenner fast keinen Unterschied mehr geben. Die E-Autos sind heute schon Marktreif, es kommt einfach auf das Fahrprofil an. Ihr Profil entspricht definitiv nicht der Masse.

  6. Sig

    NEFZ war schon nicht so schlecht. er müsste nur der Realität etwas angepasst werden und in manchen Testabschnitten fahrzeugindividuelle Maximalbeschleunigung und Maximalgeschwindigkeit einbeziehen. So wie in der Realität eben auch. Übeholen, AB-Auffahrt, da gibt jeder „Vollgas“ und auf er AB fährt man ein schnelleres Fahrzeug eben schneller. Stop and go-alle gleich. Der Testzyklus ist dann unterschiedlich lange bzgl. der Dauer, aber es ist die gleiche Fahrstrecke. So wie in der Realität eben auch, wenn ich Kleinwagen oder Sportwagen auf der gleichen Strecke fahre.
    Das schöne dabei: unnötige Auslegung auf „250km/h el. begrenzt“ würden weniger werden, die Fahrzeuge würden vernünftiger ausgelegt werden, was dem individuellen Alltagsverbrauch zu gute kommen würde.

  7. Steve

    Die erste Konstantfahrt dient nur zum schnelleren Entladen der Batterie. Dabei wird die entnommene Energie mitgemessen und (gemeinsam mit der in den anderen Phasen entnommenen Energie) durch den in Phase 1 und 3 gemessenen Verbrauch geteilt, um die Reichweite zu erhalten. Der Verbrauch bei der Konstantfahrt geht in diese Rechnung nicht ein. Die zweite Konstantfahrt dient der reproduzierbaren Bestimmung der Restenergie. Vor der Zulassung dieser sogenannten „Shortened Test Procedure“ gab es ein Valiedierungsverfahren, bei dem gezeigt wurde, dass die dadurch errechnete Reichweite innerhalb gewisser Toleranzen mit der durch verkettete WLTCs ermittelten übereinstimmt.

  8. Titus

    Interessant wäre ein Vergleich mit der US Norm der EPA (fueleconomy.gov). Bei Verbrennern führt diese zu viel praxisnäheren Werten als WLTP oder NEFZ.
    Warum schafft ein Mercedes EQS 450 bei uns 740km WLTP, in den USA nur 350 Meilen, ca 560 km, nach EPA?

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Gefunden bei electrive.net
https://www.electrive.net/2022/04/02/wie-die-wltp-reichweite-von-elektroautos-ermittelt-wird/
02.04.2022 18:21