Wie die CLTC-Reichweite von Elektroautos berechnet wird

CLTC-P ist die Pkw-Variante des chinesischen Fahrzyklus für leichte Fahrzeuge. China nutzt ihn zur Reichweitenmessung bei Elektroautos. Die vielen langsamen Abschnitte erklären, warum die CLTC-Angabe erheblich von der Autobahnreichweite abweichen kann.

Fahrzyklus und Prüfverfahren

GB/T 38146.1-2019 legt fest, wie schnell das Fahrzeug in jeder Sekunde fahren muss. Diese Geschwindigkeitsvorgabe bildet die Fahrkurve. GB/T 18386.1-2021 regelt Prüfbedingungen, Entladeverfahren, Energiemessungen und Berechnungen für Elektrofahrzeuge. Mit der chinesischen Bekanntmachung zur Produktzulassung wurden getrennte Meldefelder für CLTC-Verbrauch und Reichweite eingeführt. China National Standard GB/T 38146.1-2019: China automotive test cycle for light-duty vehicles China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods China MIIT Equipment Industry Development Center: Implementation notice for EV national standards

CLTC-P gilt für Pkw der Klasse M1. Für leichte Nutzfahrzeuge der Klasse N1 und Fahrzeuge der Klasse M2 mit einer bauartbedingten Höchstmasse bis 3.500 kg gibt es den separaten CLTC-C. Hier geht es um CLTC-P-Ergebnisse für Pkw.

Der CLTC-P umfasst drei Phasen:

• Niedrige Geschwindigkeit: 674 Sekunden und rund 2,45 km.
• Mittlere Geschwindigkeit: 693 Sekunden und rund 5,91 km.
• Hohe Geschwindigkeit: 433 Sekunden und rund 6,12 km.

Zusammen dauern sie 1.800 Sekunden und erstrecken sich über rund 14,48 km. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 114 km/h, der Durchschnitt einschließlich der Stopps rund 29 km/h. Etwa 22 % der Zykluszeit steht das Fahrzeug. Um seine Reichweite zu ermitteln, muss das Labor zusätzlich die Batterie nach dem Prüfverfahren entladen. China National Standard GB/T 38146.1-2019: China automotive test cycle for light-duty vehicles

Verglichen mit dem europäischen vierphasigen Pkw-WLTC legt ein Auto im CLTC-P in derselben Zeit weniger Strecke zurück und fährt häufiger langsam. How WLTP range and consumption are measured erläutert den europäischen Zyklus und die zugehörige Batterieprüfung.

Prüffahrzeug vorbereiten und Fahrwiderstände nachbilden

Das Prüffahrzeug entspricht einer bestimmten Ausstattung. Masse, Räder und Reifen beeinflussen den Fahrwiderstand und den Energiebedarf beim Nachfahren der Kurve. Das Verfahren regelt auch die Wahl des Fahrmodus und die Vorbereitung der Batterie.

Bei der Prüfung unter Normaltemperatur liegt der Sollwert im Labor bei 23 °C mit einer zulässigen Abweichung von ±5 °C. Für den Bereich zur Temperierung vor der Prüfung gelten 23 °C mit ±3 °C Toleranz. Vor dem Fahrversuch wird die Batterie vorschriftsgemäß vorbereitet und vollständig geladen. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Fahrwiderstand auf dem Rollenprüfstand

Die Fahrkurve gibt dem Fahrer die Geschwindigkeit vor. Der Fahrwiderstand beschreibt die Kraft, die das Fahrzeug bei dieser Geschwindigkeit überwinden muss.

Für die Fahrwiderstandsmessung und die Prüfstandseinstellung verweist GB/T 18386.1-2021 mit prüfungsspezifischen Anpassungen auf Anhang CC von GB 18352.6-2016. Liefert der Hersteller die Widerstandskurve, muss die Prüfstelle die zugrunde liegenden Nachweise bestätigen. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Die Fahrwiderstandskurve lässt sich so ausdrücken:

F(v) = f0 + f1 × v + f2 × v²

F ist die Widerstandskraft in Newton, v die Geschwindigkeit in km/h. Die drei Koeffizienten werden über mehrere Geschwindigkeiten an den Gesamtwiderstand angepasst. Die Terme niedrigerer Ordnung erfassen einen großen Teil der Roll- und mechanischen Widerstände. Im quadratischen Term überwiegt der Luftwiderstand.

Auf dem Rollenprüfstand bleibt das Fahrzeug an Ort und Stelle, während die Räder die Rollen antreiben. Reifen und Prüfstand erzeugen selbst Widerstand. Der Prüfstand ergänzt die Last, die zum Straßenwert fehlt. Je nach Verfahren misst das Labor beim Ausrollen die Verzögerung der Rollen oder das Drehmoment an den Rädern. Ein Gebläse liefert Kühlluft, die Rollen bilden den eingestellten Fahrwiderstand nach. GB 18352.6-2016, Annex CC: Road-load measurement and dynamometer settings

Zwei Autos können deshalb derselben CLTC-P-Kurve folgen und dafür unterschiedliche Leistungen am Rad benötigen. Entscheidend sind auch ihre Prüfmassen und Widerstandskurven.

Gesonderte Prüfungen bei Kälte und Hitze

Benötigen Hersteller Verbrauchs- und Reichweitendaten für Kälte oder Hitze, können sie nach dieser Norm die gesonderten Verfahren der Anhänge A und B nutzen. Änderung Nr. 1 gilt seit dem 1. August 2025. Sie überarbeitet unter anderem die Einstellungen der Innenraumklimatisierung und die verkürzte Prüfung. Die Ergebnisse gelten für andere Bedingungen als die hier beschriebene Normaltemperaturprüfung. SAMR: Amendment No. 1 to GB/T 18386.1-2021 China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Batterie entladen

Bei Normaltemperatur gilt das herkömmliche Verfahren für Fahrzeuge, deren Reichweite höchstens acht der jeweils anzuwendenden Zyklen beträgt. Für größere Reichweiten gilt das verkürzte Verfahren. Acht CLTC-P-Zyklen entsprechen rund 116 km. Bei Schiedsprüfungen kommt das herkömmliche Verfahren zum Einsatz. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Im herkömmlichen Verfahren fährt das vollgeladene Fahrzeug den Zyklus wiederholt bis zum Abbruchkriterium. Batterieenergie und Strecke werden über die gesamte Prüfung erfasst.

Das verkürzte Verfahren spart Prüfzeit durch schnellere Konstantfahrten zwischen und nach den gemessenen Zyklusabschnitten:

1. Das vorbereitete und vollgeladene Fahrzeug bereitstellen.
2. Den ersten dynamischen Abschnitt mit zwei vollständigen CLTC-P-Zyklen fahren.
3. Im mittleren Abschnitt mit konstanter Geschwindigkeit die Batterie schneller entladen.
4. Den zweiten dynamischen Abschnitt mit erneut zwei vollständigen CLTC-P-Zyklen fahren.
5. Im letzten Abschnitt die Geschwindigkeit bis zum Abbruchkriterium konstant halten.
6. Das Fahrzeug aufladen und die zugeführte Energie messen.

Für Pkw der Klasse M1 liegt die empfohlene Geschwindigkeit bei 100 km/h. Sie muss in beiden Konstantfahrten gleich sein. Eine höhere Geschwindigkeit ist auf Empfehlung des Herstellers mit Zustimmung der Prüfstelle zulässig. Liegt die über 30 Minuten erreichbare Höchstgeschwindigkeit unter der Empfehlung, gilt der niedrigere Wert. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Die vier dynamischen Zyklen ermitteln den CLTC-P-Verbrauch bei unterschiedlichen Ladeständen. Die Konstantfahrten tragen zur gemessenen Entladung bei. Ihre Strecke wird der ausgewiesenen CLTC-Reichweite nicht einfach hinzugerechnet.

Wann endet die Prüfung?

Das verkürzte Verfahren endet, wenn das Fahrzeug im letzten Konstantfahrtabschnitt vier Sekunden in Folge die untere Geschwindigkeitstoleranz unterschreitet. Auch beim herkömmlichen Verfahren gelten Kriterien für die Einhaltung der Fahrkurve. Für Fahrzeuge, deren angegebene Höchstgeschwindigkeit unter dem Zyklusmaximum liegt, gibt es eigene Bestimmungen. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Gemessen wird von der Vollladung bis zum Abbruchkriterium. Zeigt das Auto 0 % an und kann es der Kurve weiter folgen, zählt die danach abgegebene Energie mit. Unterschreitet es die geforderte Geschwindigkeit, kann noch Energie für langsameres Fahren vorhanden sein.

EVKX zählt zur Nettokapazität die gesamte vom angezeigten Ladestand von 100 % bis zum Aussetzen des Antriebs nutzbare Energie, einschließlich einer zugänglichen Reserve unterhalb der Nullanzeige. Battery buffer and usable capacity erläutert den Unterschied zu den unzugänglichen Schutzpuffern.

Batterieenergie und Nachladeenergie messen

Das Labor erfasst Batteriespannung (V) und Strom (I). Nach Anhang E ist der Strom beim Entladen negativ und beim Zurückspeisen von Energie durch regeneratives Bremsen positiv.

An den Batterieklemmen abgegebene Nettoenergie = −∫ V × I dt

Durch das Minuszeichen erhöht aus der Batterie abfließende Energie die Summe. Beim Bremsen zurückgewonnene Energie verringert sie. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Nach dem Test beginnt das vorgeschriebene Nachladen innerhalb von zwei Stunden. Beim AC-Laden sitzt der Zähler zwischen Ladeeinrichtung und Fahrzeugstecker und erfasst damit die Verluste des Bordladegeräts. DC-Laden ist zulässig, wenn das Auto nur Gleichstrom akzeptiert oder der Hersteller es empfiehlt und die Prüfstelle zustimmt. Dann sitzt der Zähler zwischen Netz und externem Ladegerät und erfasst dessen Umwandlungsverluste. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Der Zähler erfasst den gesamten an dieser Stelle bezogenen Strom einschließlich der Ladeverluste. Würde man diesen Messwert als Batterieenergie ansetzen, fiele die zum Fahren verfügbare Energie zu hoch aus. Charging Loss erläutert, welche Verluste je nach Messpunkt erfasst werden.

Verbrauch und Reichweite berechnen

Beide Verfahren berechnen die Reichweite aus der gemessenen Batterieenergie und dem gewichteten batterieseitigen Zyklusverbrauch. Das herkömmliche Verfahren nutzt die wiederholten Zyklen, das verkürzte die vier Zyklen der beiden dynamischen Abschnitte. Für beide gelten eigene Gewichtungsregeln. Im herkömmlichen Verfahren zählt auch die in einem unvollständigen letzten Zyklus abgegebene Energie. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Für einen Verbrauch in kWh/100 km gilt folgender Zusammenhang:

Reichweite (km) = im Test ermittelte Batterieenergie (kWh) ÷ gewichteter batterieseitiger Verbrauch (kWh/100 km) × 100

Ein Rechenbeispiel mit 75 kWh gemessener Batterieenergie und einem gewichteten Verbrauch von 12,5 kWh/100 km:

75 ÷ 12,5 × 100 = 600 km

Beide Eingangsgrößen stammen von der Batterieseite der Prüfung. Für den Verbrauch, den der Hersteller zur Zertifizierung angibt, zählt die beim Nachladen bezogene Energie.

Verbrauch einschließlich Nachladen (kWh/100 km) = extern zugeführte Nachladeenergie (kWh) ÷ Reichweite (km) × 100

Multipliziert man die ungerundete Prüfreichweite mit dem Verbrauch einschließlich Nachladen in kWh/100 km und teilt durch 100, erhält man die zum Nachladen bezogene Energie.

Die zertifizierten Angaben können von den Laborwerten abweichen. Die Norm akzeptiert die Herstellerangaben, wenn die gemessene Reichweite mindestens 98 % der angegebenen Reichweite und der gemessene Verbrauch höchstens 102 % des angegebenen Verbrauchs beträgt. Bei Wiederholungsprüfungen gelten diese Grenzen für den Mittelwert. Die veröffentlichte Reichweite wird zudem auf ganze Kilometer gerundet. Beim Zurückrechnen kann sich deshalb eine andere Nachladeenergie ergeben. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Fahrzeuge anhand von CLTC-Angaben vergleichen

Bei geringerer Geschwindigkeit kostet der Luftwiderstand pro Kilometer weniger Energie. Beim Verzögern gewinnt die Rekuperation einen Teil der Energie zurück. Ein Zyklus mit vielen langsamen Abschnitten kann deshalb zu einem anderen Fahrzeugvergleich führen als eine längere Autobahnfahrt mit gleichbleibendem Tempo.

Der CLTC-P erreicht kurzzeitig 114 km/h. Auch seine schnelle Phase enthält langsamere Abschnitte, sodass der kombinierte Wert keine durchgehende Fahrt mit diesem Tempo beschreibt. Eine Fahrt mit kalter Batterie und dauerhaft laufender Innenraumheizung unterscheidet sich ebenfalls von der Normaltemperaturprüfung.

Achten Sie beim Vergleich auf folgende Punkte:

• Handelt es sich um einen zertifizierten Wert oder ein vorläufiges Herstellerziel?
• Gilt CLTC-P, ein anderer Zyklus oder ein älteres Verfahren auf NEFZ-Basis (NEDC)?
• Für welche Batterie, welchen Antrieb und welche Räder und Reifen gilt der Wert?
• Bezieht sich der Verbrauch auf die Batterie oder schließt er das Nachladen ein?

Zwischen CLTC, WLTP, EPA und der Reichweite auf einer bestimmten Fahrt gibt es keinen festen Umrechnungsfaktor. How EPA EV range and efficiency are calculated erklärt die Anpassung der Stadt- und Autobahnwerte im US-Verfahren. Für eine Fahrtprognose eignen sich Verbrauchswerte, die bei ähnlichem Tempo und unter vergleichbaren Bedingungen gemessen wurden, sowie die im geplanten Ladefenster verfügbare Batterieenergie. Understanding EV Range zeigt die Rechnung.