Ford: Wie die Reichweite von Elektrofahrzeugen bei aktivierter Heizung verbessert werden kann

– Beheizbare Matten und Türverkleidungen wurden in einem vollelektrischen Ford E-Transit im Praxiseinsatz getestet, bei dem die Türen hunderte Male am Tag geöffnet und geschlossen wurden

– Die Forschungsreihe wurde im Rahmen des EU-Projekts CEVOLVER realisiert

Wie generell bei Autos üblich, wird auch bei Elektrofahrzeugen warme Luft über eine Innenraumheizung in die Kabine geleitet. Es gibt aber Alternativen: So lassen sich Oberflächen beheizen, mit denen die Fahrzeug-Insassen in direkten Kontakt kommen, oder Flächen, die Wärme an Fahrer und Passagiere abgeben – ähnlich wie bei einer Infrarot-Heizung. Ford-Ingenieure zeigten nun, dass aufgrund der Beheizung von Oberflächen der Energieverbrauch im Innenraum eines Elektrofahrzeugs um 13 Prozent reduziert werden kann – somit ließe sich die Reichweite bei kalten Witterungslagen im Vergleich zu einem herkömmlichen Heizungsgebläse um fünf Prozent erhöhen1. Pro Jahr könnte dies einen Unterschied von mehreren hundert zusätzlichen Kilometern Reichweite ausmachen. Die entsprechende Ford-Forschungsreihe wurde von Oktober 2018 bis Oktober 2022 im Rahmen von CEVOLVER (Connected Electric Vehicle Optimized for Life, Value, Efficiency and Range)2 realisiert. Es handelt sich dabei um ein Projekt der Europäischen Kommission, das sich auf das Potenzial von Elektrofahrzeugen (Pkw und Nutzfahrzeuge) bezieht. Außerdem geht es um die Entwicklung von Software-Updates für bereits auf der Straße befindliche Elektrofahrzeuge.

"Wir alle wissen, dass die Temperatur im Fahrzeug sinkt, wenn bei kühlem Wetter die Türen oder Fenster geöffnet werden. Dies gilt insbesondere für Lieferwagen, da die erzeugte Warmluft beim häufigen Öffnen der Fahrzeugtüren rasch verloren geht. Beheizte Oberflächen bleiben hingegen länger warm", sagte Markus Espig, Systemingenieur, Propulsion Systems Engineering, Ford Research and Innovation Centre Europe. "Die Reduzierung des Energieverbrauchs verbessert nicht nur die Reichweite des Elektrofahrzeugs, sondern senkt auch die Kosten und trägt zu mehr Nachhaltigkeit bei".

So funktionierte der Test

Die Ford-Ingenieure statteten einen vollelektrischen Ford E-Transit ein leichtes Nutzfahrzeug, angesiedelt im 2-Tonnen-Nutzlastsegment – mit beheizbaren Armlehnen, Fußmatten, Türverkleidungen, Sonnenblenden und einem ebenfalls beheizbaren Lenkrad aus3. Der Test beinhaltete die Einsatzprofile "Paketzustellungen", "Stückgut-Lieferungen" und einen eintägigen "Handwerker-Auftrag" in 350 Kilometern Entfernung. Die Tester mussten die Fahrzeugtüren hunderte Male öffnen und schließen und simulierten damit realitätsnah den typischen Arbeitstag eines Kurierfahrers und Handwerkers. Testfeld waren vor allem Straßen in und um Köln. Die Tests fanden im Winter und Sommer statt, sowohl auf trockenen und nassen Straßen sowie bei starkem Regen und Wind – ebenfalls repräsentativ für die Alltagspraxis von Kurierfahrern und Handwerkern.

Nachfolgender Link führt auf ein YouTube-Video, das die Oberflächen-Beheizung des Ford E-Transit im Praxistest zeigt: https://youtu.be/XzGytGDmSZY

Die Ford-Forschung zeigte auch, wie Änderungen der Wetter-, Verkehrsund Straßenbedingungen die Reichweite beeinflussen können. Die Integration der erfassten Daten in den Reichweitenrechner könnte helfen, die Reichweite in Echtzeit genauer vorherzusagen. Für Nutzfahrzeug-Flotten könnten die aggregierten Fahrdaten außerdem verwendet werden, um den Energiebedarf für bestimmte Routen abzuschätzen.

Weitere, von den Ford-Ingenieuren getestete Technologien und Maßnahmen, sind:

– Ein Wärmetauscher, der Wärme aus der elektrischen Antriebseinheit aufnimmt und zur Beheizung der Kabine beziehungsweise des Batteriepacks verwendet

– Ein Batteriekühlsystem zur effizienten Kühlung und Vorkonditionierung der Fahrzeugbatterie

– Eco-Routing, welches die optimale Fahrstrecke inklusive Ladestopps errechnet, um die Reichweite des Fahrzeugs optimal zu nutzen

– Intelligentes Schnell-Ladesystem, das die Batterie temperaturtechnisch auf den nächsten Schnell-Ladevorgang vorbereitet

– Konditionierungsfunktion des Antriebsstrangs zur Sicherstellung einer stets energieoptimalen Temperatur der elektrischen Antriebskomponenten

Das CEVOLVER-Forschungsprojekt beinhaltete auch Tests von Ford, wie der Energieverbrauch von Elektrofahrzeugen insgesamt reduziert werden kann, etwa durch eine farblich akzentuierte Innenbeleuchtung, mit der im Cockpit ein subjektiv kühleres oder wärmeres Temperaturgefühl erzeugt wird.

Außer der Entwicklung reichweitensteigernder Technologien bietet Ford bereits heute eine Reihe nützlicher Funktionen, um die Effizienz seiner Elektrofahrzeuge zu maximieren. So können die Innenräume von Mustang Mach-E* und E-Transit noch vor dem tatsächlichen Fahrtantritt – wenn das Auto also noch geladen wird – auf eine vorgewählte Temperatur aufgeheizt oder abgekühlt werden. Aus Gründen der Effizienz werden hierzu auch äußere Faktoren wie die Wetterbedingungen berücksichtigt. Ford schätzt, dass ein zur Hälfte beladener E-Transit bei einer Außentemperatur von 0° Celsius 75 Prozent seiner Reichweite behält, wenn er vor dem Losfahren vorgewärmt wird, verglichen mit 66 Prozent bei Verwendung ohne vorherige, kontrollierte Erwärmung des Innenraums.

Link auf Informationen zum Forschungsprojekt CEVOLVER

Informationen zum Forschungsprojekt CEVOLVER sind hier abrufbar: https://cevolver.eu/

* Verbrauchswerte des Ford Mustang Mach-E (kombiniert): Stromverbrauch: 21,2-17,2 kWh/100 km; CO2- Emissionen im Fahrbetrieb: 0 g/km*

* Die angegebenen Werte wurden nach dem vorgeschriebenen Messverfahren (§ 2 Nrn. 5, 6, 6a Pkw-EnVKV in der jeweils geltenden Fassung) ermittelt.

Seit dem 1. September 2017 werden bestimmte Neuwagen nach dem weltweit harmonisierten Prüfverfahren für Personenwagen und leichte Nutzfahrzeuge (World Harmonised Light Vehicle Test Procedure, WLTP), einem neuen, realistischeren Prüfverfahren zur Messung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissoien, typgenehmigt. Seit dem 1. September 2018 hat das WLTP den neuen europäischen Fahrzyklus (NEFZ), das derzeitige Prüfverfahren, ersetzt. Wegen der realistischeren Prüfbedingungen sind die nach dem WLTP gemessenen Kraftstoffverbrauchs- und CO2-Emissionswerte in vielen Fällen höher als die nach dem NEFZ gemessenen.

Die angegebenen Werte dieses Fahrzeugtyps wurden bereits anhand des neuen WLTP-Testzyklus ermittelt und zu Vergleichszwecken auf NEFZ zurückgerechnet. Bitte beachten Sie, dass für CO2-Ausstoß-basierte Steuern oder Abgaben seit dem 1.September 2018 die nach WLTP ermittelten Werte als Berechnungsgrundlage herangezogen werden. Daher können für die Bemessung solcher Steuern und Abgaben andere Werte als die hier angegebenen gelten.

Die Angaben beziehen sich nicht auf ein einzelnes Fahrzeug und sind nicht Bestandteil des Angebotes, sondern dienen allein Vergleichszwecken zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen.

Hinweis nach Richtlinie 1999/94/EG: Der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen eines Fahrzeugs hängen nicht nur von der effizienten Ausnutzung des Kraftstoffs durch das Fahrzeug ab, sondern werden auch vom Fahrverhalten und anderen nichttechnischen Faktoren beeinflusst. CO2 ist das für die Erderwärmung hauptsächlich verantwortliche Treibhausgas. Weitere Informationen zum offiziellen Kraftstoffverbrauch und den offiziellen spezifischen CO2-Emissionen neuer Personenkraftwagen können dem ‚Leitfaden über den Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen und den Stromverbrauch neuer Personenkraftwagen‘ entnommen werden, der an allen Verkaufsstellen und bei http://www.dat.de/ unentgeltlich erhältlich ist. Für weitere Informationen siehe Pkw-EnVKV-Verordnung.

1 Basierend auf dem Anwendungsfall "Paketzustellungen" und dem modifizierten Testfahrzeug, wie von Ford untersucht. Bei aktivierten konventionellen Heizsystemen verringerte sich die Reichweite um rund 30 Prozent. Durch die Verwendung von beheizten Flächen in Kombination mit einer reduzierten Klimatisierungswärme konnte die Reichweite bei -7 °C Umgebungstemperatur um rund fünf Prozent erhöht werden.

2 CEVOLVER wurde von der Europäischen Kommission im Rahmen des Aktionsprogramms für Forschung und Innovation mit fünf Millionen Euro finanziert. Das Projekt umfasste zehn Partner aus sechs europäischen Ländern, wobei Ford 1,1 Millionen Euro für die Forschung erhielt.

3 Diese Fahrzeugfunktionen wurden nur zu Testzwecken entwickelt und sind derzeit nicht käuflich zu erwerben.