Ford E-Transit: Mehr Reichweite mit der richtigen Beheizung

Die Reichweite von E-Fahrzeugen lässt sich durch die Schaffung beheizbarer Oberflächen um fünf Prozent erhöhen. Das ermittelte der Autohersteller in einer zweijährigen Testreihe an einem E-Transit heraus.

Am Ford E-Transit prüfte Ford über einen Zeitraum von zwei Jahren verschiedene Temperierungsmethoden zur Effizienzsteigerung . | Bild: Ford-Werke GmbH.
Am Ford E-Transit prüfte Ford über einen Zeitraum von zwei Jahren verschiedene Temperierungsmethoden zur Effizienzsteigerung . | Bild: Ford-Werke GmbH.
Johannes Reichel
(erschienen bei PROFI-Werkstatt von Claudia Leistritz)

Wie sich verschiedene Temperierungsmethoden auf die Leistung elektrifizierter Fahrzeuge auswirken, wollte der Kölner Automobilhersteller Ford herausfinden. Bei konventionellen Heizungsgebläsen ginge zum Beispiel besonders viel der erzeugten Wärme durch das Öffnen von Fenstern oder Türen verloren. Durch beheizte Oberflächen wie Matten und Türverkleidungen hingegen würde der Wärmeverlust geringer ausfallen, womit sich die Reichweite von vollelektrischen Fahrzeugen um fünf Prozent steigern ließe. Das ist das Ergebnis einer umfangreichen Testreihe, die das Mobilitätsunternehmen im Rahmen des EU-Projekts Cevolver an einem E-Transit durchführte. Dabei wurden unter anderem „hunderte Male am Tag“ die Türen geöffnet und geschlossen.

Energieverbrauch niedriger, Reichweite höher

Wie üblich in Fahrzeugen gelangt auch bei E-Autos die warme Luft über eine Innenraumheizung in die Kabine. Alternativ können aber auch, ähnlich wie bei einer Infrarot-Heizung, Oberflächen beheizt werden, die dann die Wärme in den Innenraum oder in direktem Kontakt mit den Fahrzeug-Insassen abgeben. Auf diese Weise, so berichtet Ford, könne der Energieverbrauch im Innenraum eines E-Fahrzeugs um 13 Prozent reduziert und zugleich die Reichweite „im Vergleich zu einem herkömmlichen Heizungsgebläse“ bei einer Umgebungstemperatur von -7 °C um fünf Prozent gesteigert werden. Der Anwendungsfall betraf „Paketzustellungen“ an einem modifizierten Testfahrzeug, wobei beheizte Flächen in Kombination mit einer reduzierten Klimatisierungswärme zur Anwendung kamen. Bei aktivierten konventionellen Heizsystemen habe sich dagegen die Reichweite um 30 Prozent reduziert. Aufs Jahr gerechnet könnte die Methode mit den beheizten Oberflächen durchaus mehrere hundert zusätzliche Kilometer an Reichweite ausmachen, so das Ergebnis der Untersuchung.

Ford führte die Forschungsreihe von Oktober 2018 bis Oktober 2022 im Rahmen des von der Europäischen Kommission initiierten Projekts Cevolver (Connected Electric Vehicle Optimized for Life, Value, Efficiency and Range) durch, das das Potential von Elektrofahrzeugen (bezogen auf Pkw und Nutzfahrzeuge) untersuchen sollte, sich aber auch auf die Entwicklung von Software-Updates für bestehende E-Fahrzeuge bezog.

Mehr Nachhaltigkeit

Insbesondere bei Lieferwagen ginge viel der erzeugten Warmluft verloren, wenn bei kühlem Wetter die Türen oder Fenster geöffnet werden, noch mehr natürlich beim häufigen Öffnen von Fahrzeugtüren, sagt Systemingenieur Markus Espig, im Ford Research and Innovation Centre Europe zuständig für Propulsion Systems Engineering. Beheizte Oberflächen hielten jedoch länger warm. „Die Reduzierung des Energieverbrauchs verbessert nicht nur die Reichweite des Elektrofahrzeugs, sondern senkt auch die Kosten und trägt zu mehr Nachhaltigkeit bei“, resumiert Espig.

Beheizte Innenraumkomponenten

Für die Testreihe wurde ein vollelektrischer Ford E-Transit, als leichtes Nutzfahrzeug im 2-Tonnen-Nutzlastsegment, mit beheizbaren Armlehnen, Fußmatten, Türverkleidungen, Sonnenblenden und einem beheizbaren Lenkrad ausgestattet; Funktionen, die nur zu Testzwecken entwickelt wurden und derzeit käuflich nicht zu erwerben sind. Dann wurde das Fahrzeug mit den Einsatzprofilen „Paketztustellungen“, „Stückgut-Lieferungen“ und „Handwerker-Auftrag in 350 Kilometer Entfernung“ losgeschickt. Währenddessen mussten die Tester die Fahrzeugtüren „hunderte Male“ öffnen und schließen und auf diese Weise den typischen Arbeitstag der jeweiligen Einsatzart realitätsnah simulieren. Als Testfeld diente die Region in und um Köln. Um auch die Witterungen möglichst realitätsnah einzubeziehen ließ man das Projekt im Winter wie im Sommer, auf trockenen wie nassen Straßen, bei starkem Regen und Wind ablaufen.

Planbarkeit steigern mit Datenauswertung

Einen Einfluss auf die Reichweite registrierten die Testingenieure dann aber nicht nur in Bezug auf die Beheizungsmethode des Fahrzeugs, sondern auch bei Änderungen der Wetter-, Verkehrs- und Straßenbedingungen. Um die Reichweite in Echtzeit genauer vorherzusagen könnte es nun nützlich sein, so der Bericht, die erfassten Daten in einen Reichweitenrechner zu integrieren. Mit den gesammelten Daten könnten Flottenmanager dann auch den Energiebedarf für die Routen ihrer Nutzfahrzeuge besser abschätzen.

Aussagen in diesem Video müssen nicht mit der Meinung der Redaktion übereinstimmen.

Weitere Temperierungsfunktionen

Teil des Forschungsprojekts waren auch weitere effizienzsteigernde Technologien wie ein Wärmetauscher, der Wärme aus der elektrischen Antriebseinheit aufnimmt und diese zur Beheizung von Kabine oder Batteriepacks verwendet oder ein Batteriekühlsystem zur Klimatisierung der Fahrzeugbatterie. Weiters war auch Eco-Routing einbezogen: eine Methode zur optimalen Reichweitennutzung, mit der unter Berücksichtigung der Ladestopps die ideale Fahrstrecke berechnet wird. Teil des Projekts war auch ein intelligentes Schnell-Ladesystem, das die Batterie für den nächsten Schnell-Ladevorgang entsprechend temperiert; und ebenso arbeitete man an einer entsprechend temperaturtechnischen Optimierung des Antriebsstrangs, um die „stets energieoptimale Temperatur der elektrischen Antriebskomponenten“ sicherstellen zu können.

Psychologische Methoden

Daneben versuchte man auch herauszufinden, wie man den gesamten Energieverbrauch von E-Fahrzeugen reduzieren könnte. Dabei dachte man beispielsweise auch an eine Beeinflussung der Wärmeempfindung der Fahrzeuginsassen mit Hilfe von farblich akzentuierter Innenbeleuchtung, um damit ein subjektiv kühleres oder wärmeres Temperaturgefühl zu erzeugen, wie Ford weiter berichtet.

Vortemperierung als wichtiger Faktor

Weitere positive Einflüsse auf die Reichweite verspricht sich das Unternehmen von der optimalen Vortemperierung des Fahrzeugs vor Fahrtantritt. Nach einer Schätzung von Ford verfüge bei einer Außentemperatur von 0 °C ein zur Hälfte beladener E-Transit noch über 75 Prozent seiner Reichweite, wenn der Innenraum vor Fahrbeginn vorgewärmt wird. Geschehe dies nicht, liege die Reichweite bei 66 Prozent.

Das Projekt Cevolver hat die Europäische Kommission im Rahmen des Aktionsprogramms für Forschung und Innovation mit fünf Millionen Euro finanziert. Insgesamt waren zehn Partner aus sechs europäischen Ländern daran beteiligt, Ford selbst erhielt 1,1 Millionen Euro für seine Arbeit. Das Projekt Cevolver zielt nach eigenen Angaben eine nutzerzentrierte Entwicklung in Verbindung mit Vernetzung und fortschrittlichen Kontrollstrategien in der Antriebsstruktur von E-Fahrzeugen an, um unter anderem die Verläßlichkeit sowie das Vertrauen der Nutzer in Bezug auf die Elektromobilität zu steigern. Die zehn beteiligten Partner kommen neben Deutschland auch aus Frankreich, Italien, Österreich, den Niederlanden und Belgien.