So wird die CLTC-Reichweite von Elektroautos berechnet

Die CLTC-Reichweite wird oft mit einem Umrechnungsprozentsatz abgetan, doch diese Abkürzung verschleiert den Grund für die Abweichung. Das chinesische Verfahren verwendet eine eigene Geschwindigkeitsverteilung und eine geregelte Batterieentladung. Wie stark es von einem anderen Zyklus abweicht, hängt daher vom Fahrzeug ab.

Zwei Normen bilden den Kern

GB/T 38146.1-2019 definiert den chinesischen Fahrzyklus für leichte Fahrzeuge. GB/T 18386.1-2021 legt fest, wie Energieverbrauch und Reichweite eines leichten Elektrofahrzeugs geprüft und berechnet werden. Die letztgenannte Norm ist aktuell und wurde später geändert. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

CLTC ist deshalb nicht bloß ein Werbemultiplikator. Fahrkurve, Fahrwiderstand, Batterievorbereitung, Prüfungsende, Messung und Berechnungsregeln sind sämtlich Bestandteile des zertifizierten Ergebnisses.

Für leichte Fahrzeuge sind zwei Zyklen relevant:

CLTC-P für Pkw der Klasse M1;
CLTC-C für leichte Nutzfahrzeuge der Klasse N1 und zulässige M2-Fahrzeuge bis zur angegebenen Massengrenze.

Reichweitenangaben für elektrische Pkw beziehen sich normalerweise auf CLTC-P. Ein Vergleich sollte die Zyklusvariante nennen, statt „CLTC“ so zu verwenden, als folgten alle leichten Fahrzeuge derselben Kurve.

Wie CLTC-P entwickelt wurde

Das China Automotive Technology and Research Center entwickelte den Zyklus anhand umfangreicher Fahrdaten, die den chinesischen Verkehr abbilden sollten. Bei der Entwicklung wurde der Betrieb in niedrige, mittlere und hohe Geschwindigkeitsbereiche gruppiert und eine dynamische Kurve mit einem erheblichen Anteil an Niedriggeschwindigkeits- und Leerlaufbetrieb erstellt. China Automotive Technology and Research Center: Development of the China automotive test cycle

Die CLTC-P-Fahrkurve hat drei Phasen:

niedrige Geschwindigkeit: 674 Sekunden und etwa 2,45 km;
mittlere Geschwindigkeit: 693 Sekunden und etwa 5,91 km;
hohe Geschwindigkeit: 433 Sekunden und etwa 6,12 km.

Der gesamte Zyklus dauert 1,800 Sekunden und umfasst ungefähr 14,48 km. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 114 km/h. Die Durchschnittsgeschwindigkeit einschließlich Stillständen liegt bei etwa 29 km/h, der Leerlaufanteil bei rund 22%.

Diese Merkmale erklären einen großen Teil der bekannten Ergebnisrichtung. Gegenüber dem europäischen vierphasigen Pkw-WLTC legt CLTC-P in derselben Zeit weniger Strecke zurück, enthält keine sehr hohe Phase mit 131,3 km/h und gewichtet dynamischen Niedriggeschwindigkeitsbetrieb stärker.

Schritt 1: Fahrzeug auswählen und vorbereiten

Die Prüfung nutzt die zutreffende Fahrzeugklasse, Prüfmasse und Konfiguration. Der Hersteller stellt die vorgeschriebenen Fahrzeug- und Reichweiteninformationen bereit, während die Prüfstelle die Bedingungen und Toleranzen der Norm anwendet.

Für vom Fahrer wählbare Modi gelten die vorgeschriebenen Auswahlregeln. Reifen, Fahrzeugmasse und die vom Ergebnis repräsentierte Konfiguration sind wichtig, weil sie sowohl Widerstand als auch Batteriebedarf beeinflussen. Eine hervorgehobene Reichweite sollte daher der jeweiligen Rad-, Reifen- und Antriebsvariante zugeordnet sein.

Das Fahrzeug wird vor der Prüfung nach dem Verfahren geladen, konditioniert und temperiert. Umgebungs- und Batteriebedingungen werden kontrolliert. Dies schafft Wiederholbarkeit, bildet aber keine beliebige heiße, kalte oder schnelle Fahrt nach.

Schritt 2: Fahrwiderstand auf dem Rollenprüfstand nachbilden

Die CLTC-P-Geschwindigkeitskurve ist nur die Vorgabe für den Fahrer. Der Rollenprüfstand muss den Widerstand der repräsentierten Fahrzeugkonfiguration getrennt nachbilden.

Prüfmasse, Räder, Reifen, Reifendruck und aerodynamischer Zustand werden nach den chinesischen Prüfvorschriften für leichte Fahrzeuge bestimmt. Der Fahrwiderstand wird mit dem zulässigen Verfahren ermittelt und durch Koeffizienten dargestellt, die sich prinzipiell so ausdrücken lassen:

F(v) = f0 + f1 × v + f2 × v²

Die Terme niedrigerer Ordnung enthalten einen großen Teil des Roll- und mechanischen Widerstands. Der quadratische Term wird von der aerodynamischen Luftwiderstandskraft dominiert. Karosserieform und Stirnfläche sind deshalb weiterhin wichtig, obwohl CLTC-P den Niedriggeschwindigkeitsbetrieb stärker gewichtet als der europäische WLTC.

Der Zielfahrwiderstand wird in Einstellungen für die Leistungsbremse des Rollenprüfstands umgesetzt. Da Reifen und Rollen bereits Laborverluste erzeugen, wendet die Bremse den Rest an, den das Gesamtsystem zum Nachbilden des Zielwerts benötigt. Das Verfahren wird durch die geltenden Ausroll- und Toleranzprüfungen bestätigt. Der Luftstrom eines Kühlgebläses ersetzt nicht die kalibrierte aerodynamische Kraft. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods China National Standard GB/T 38146.1-2019: China automotive test cycle for light-duty vehicles

Dieser Unterschied ist beim Vergleich zweier CLTC-Werte wichtig. Beide Fahrzeuge können exakt derselben Geschwindigkeitskurve folgen, während der Prüfstand aufgrund unterschiedlicher Fahrwiderstandskurven, Prüfmassen und Konfigurationen verschiedene Radleistungen verlangt. Die niedrigere Durchschnittsgeschwindigkeit von CLTC-P verringert den aerodynamischen Anteil des kombinierten Ergebnisses, doch die hohe Phase erreicht weiterhin 114 km/h.

Schritt 3: Vollständige oder verkürzte Entladung wählen

GB/T 18386.1 sieht ein konventionelles Zyklusverfahren und ein verkürztes Verfahren zur Bestimmung von Energieverbrauch und elektrischer Reichweite vor.

Beim konventionellen Verfahren folgt ein voll geladenes Elektrofahrzeug wiederholt dem anwendbaren CLTC, bis die vorgeschriebene Abbruchbedingung erreicht ist. Strecke und elektrische Energie werden erfasst; der unvollständige letzte Betrieb wird nach den Berechnungsregeln der Norm behandelt.

Das verkürzte Verfahren reduziert die Laborzeit für Fahrzeuge mit großer Reichweite. Sein grundlegender Ablauf lautet:

Mit dem vollständig geladenen und konditionierten Fahrzeug beginnen.
Im ersten dynamischen Prüfabschnitt zwei CLTC-Zyklen fahren.
Die Batterie in einem Konstantgeschwindigkeitsabschnitt schneller entladen, normalerweise mit mindestens 100 km/h, wenn das Fahrzeug dies zulässt.
In einem zweiten dynamischen Abschnitt bei niedrigerem Ladezustand zwei weitere CLTC-Zyklen fahren.
Im letzten Konstantgeschwindigkeitsabschnitt bis zur Abbruchbedingung weiterfahren.
Das Fahrzeug wieder aufladen und die erforderliche Energie erfassen.

Die Konstantgeschwindigkeitsabschnitte beschleunigen die Entladung; sie ersetzen nicht einfach den Energieverbrauch der CLTC-Kurve. Die Berechnung nutzt die vorgeschriebene Beziehung zwischen dynamischen Abschnitten, Batterieenergie und Strecke.

Diese Struktur ähnelt der technischen Aufgabe, die das verkürzte WLTP-Verfahren löst. Die Ähnlichkeit macht die Ergebnisse aber nicht austauschbar. Jede Norm besitzt ihre eigene Fahrkurve, Definitionen, Toleranzen und Gleichungen.

Was bedeutet leer bei der CLTC-Prüfung?

Angezeigte 0% sind keine allgemeingültige Definition einer leeren Batterie. Das GB/T-Verfahren nutzt seine vorgeschriebene Abbruchbedingung und misst die Batterieenergie bis zu diesem Endpunkt. Das Batteriemanagementsystem schützt die Zellen weiterhin vor schädlicher Tiefentladung. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Erreicht die Anzeige 0%, während das Fahrzeug die geregelte Entladungsfolge noch fortsetzen kann, kann nach 0% verbrauchte Energie zur im Test gemessenen nutzbaren Energie gehören. Unterhalb der Antriebsabschaltung verbleibende Energie ist für die Prüfung nicht verfügbar, obwohl sie physisch in den Zellen gespeichert ist.

Aus der nutzbaren Energie allein geht die Größe einer Reserve unter null daher nicht hervor. Dafür müssen angezeigter Ladezustand, entnommene Gleichstromenergie und die endgültigen Grenzen des Batteriemanagements gemeinsam beobachtet werden. Eine Abweichung zwischen einer in China beworbenen Kapazität und einer Kapazität für einen ausländischen Markt beweist nicht, dass CLTC die Batterie weiter entladen hat.

Schritt 4: Elektrische Energie messen

Batteriespannung und -strom werden erfasst, damit die Gleichstromenergie über die Fahrabschnitte integriert werden kann:

Gleichstromenergie = Integral aus Batteriespannung × Batteriestrom über die Zeit

Das Wiederaufladen nach der Entladung liefert die elektrische Eingangsenergie, die für die Bestimmung des Energieverbrauchs nach der Norm erforderlich ist. Wechselstromaufnahme und Gleichstromentladung beantworten unterschiedliche Fragen, da Erstere Ladeverluste einschließt.

Vor dem Vergleich eines CLTC-Verbrauchswerts mit einem EPA-Label oder einer Verbrauchsanzeige im Fahrzeug muss das genaue Berichtsfeld geprüft werden. Wird die Reichweite durch Energie an der falschen Systemgrenze geteilt, kann eine plausible, aber falsche Schätzung der Batteriekapazität entstehen.

Schritt 5: Energieverbrauch und Reichweite berechnen

Das konventionelle Verfahren bildet die Reichweite aus der Strecke, die durch wiederholten CLTC-Betrieb bis zur festgelegten Abbruchbedingung erreicht wird, einschließlich der vorgeschriebenen Behandlung des letzten Zyklus.

Das verkürzte Verfahren schätzt die CLTC-äquivalente Reichweite, indem es die gemessene nutzbare Batterieenergie mit dem in den dynamischen CLTC-Abschnitten gemessenen Energiebedarf verknüpft. In vereinfachter physikalischer Form:

CLTC-Reichweite = nutzbare Batterieenergie / CLTC-Energieverbrauch pro Kilometer

Die offizielle Berechnung enthält detaillierte Gewichtungs-, Korrektur- und Prüfungsendregeln. Die einfache Gleichung erklärt die Energiebilanz, sollte aber nicht als Ersatz für die Zertifizierungsformel dienen.

Aktuelle Elektrofahrzeugangebote beschreiben CLTC mitunter als Rohprüfung, auf die anschließend ein großzügiger universeller „Korrekturfaktor“ angewendet werde. Diese Beschreibung ist irreführend. Das Prüfverfahren enthält geregelte Berechnungen; es gibt aber keine fundierte Grundlage, jede CLTC-Reichweite mit einem einzigen festen Multiplikator in WLTP- oder reale Reichweite umzurechnen.

Warum die CLTC-Reichweite häufig größer ist

Bei geringerer Geschwindigkeit benötigt ein Elektrofahrzeug weniger Energie zur Überwindung des aerodynamischen Widerstands. Häufige Verzögerungen schaffen Möglichkeiten zur Rekuperation, und effiziente Elektroantriebe vermeiden einen Großteil der Teillastnachteile von Verbrennungsfahrzeugen.

Die hohe Phase von CLTC-P ist kürzer und langsamer als eine anhaltende Fahrt auf einer chinesischen Schnellstraße. Ein hohes Fahrzeug mit großer Stirnfläche kann deshalb im kombinierten Zyklus näher an einem strömungsgünstigen Fahrzeug liegen als bei konstant 120 km/h. Bei Kälte kann sich die Reihenfolge erneut ändern, wenn sich die Innenraum- und Batteriethermosysteme unterscheiden.

Dies ist eine Auswirkung der Zyklusform und kein Beleg dafür, dass die gemessene Strecke erfunden ist. Der Wert eignet sich dadurch allerdings schlecht für die direkte Autobahnplanung.

Eine CLTC-Angabe richtig vergleichen

Klären Sie zunächst, ob der Wert Folgendes ist:

ein zertifiziertes CLTC-P-Ergebnis nach GB/T 18386.1-2021;
ein vorläufiges Herstellerziel;
ein älterer chinesischer Wert auf NEDC-Basis;
eine Prüfung für eine andere Fahrzeugklasse;
eine angegebene Höchstreichweite für nur eine Rad- oder Ausstattungskonfiguration.

Vergleichen Sie anschließend stadtähnliches Verhalten und Hochgeschwindigkeitsverhalten mit unabhängigen Tests. Halten Sie Ladeverluste vom im Fahrzeug angezeigten Energieverbrauch getrennt. Vermeiden Sie Umrechnungen mit einem allgemeinen Verhältnis, sofern dieses nicht ausdrücklich als grobe Beobachtung aus einer definierten Fahrzeugstichprobe gekennzeichnet ist.

CLTC ist zum Vergleich von Fahrzeugen nützlich, die nach demselben chinesischen Verfahren zertifiziert wurden. Seine Einschränkungen werden problematisch, wenn das kombinierte Ergebnis so dargestellt wird, als beschreibe es jede Straße, Geschwindigkeit und jedes Klima.