Navigation und Routenplanung für Elektrofahrzeuge

Die Navigation eines Elektrofahrzeugs muss zwei Fragen zugleich beantworten: Wie erreicht das Fahrzeug sein Ziel, und wo kann es laden, ohne Zeit zu verlieren oder zu wenig Energie zu haben? Die Qualität der Antwort hängt von den Fahrzeug- und Ladesäulendaten sowie davon ab, wie schnell sich die Planung anpasst.

Position, Karten und Routenführung

Satellitennavigation liefert die Position und eine genaue Zeit. GPS ist eine Satellitenkonstellation; ein Fahrzeug kann auch weitere globale Navigationssatellitensysteme unterstützen. Der Empfänger berechnet seine Position aus den übertragenen Satellitensignalen, während die Kartensoftware diese Position einem Straßennetz zuordnet. GPS.gov: GPS overview

Tunnel, Parkhäuser, hohe Gebäude und das Gelände können Satellitensignale blockieren oder reflektieren. Fahrzeuge können sie durch Daten zu Raddrehzahl, Lenkung und Bewegung ergänzen, die Fähigkeiten unterscheiden sich jedoch. Online-Verkehrsdaten, Straßensperrungen und der Status von Ladestationen benötigen eine Datenverbindung, sofern die Informationen nicht bereits zwischengespeichert sind.

Ein brauchbares System hält genügend Karten- und Routendaten im Fahrzeug vor, um bei einem vorübergehenden Verlust der Netzabdeckung die grundlegende Führung fortzusetzen. Onlinedienste sollten die Planung verbessern, statt die normale Navigation zusammenbrechen zu lassen, sobald die Verbindung abreißt.

So schätzt ein EV-Routenplaner die Fahrt

Ein EV-Routenplaner beginnt mit einem Energiemodell. Je nach Umsetzung und verfügbaren Daten kann er Folgendes berücksichtigen:

den aktuellen Ladezustand und die Schätzung der nutzbaren Energie;
den jüngsten oder prognostizierten Verbrauch;
Geschwindigkeit, Verkehr und Höhenprofil;
Außentemperatur, Wind und Niederschlag;
Heizung oder Kühlung des Innenraums;
die Batterietemperatur;
Zuladung oder eine Anhängereinstellung;
Anschluss, Leistung und Zugänglichkeit der Ladestation; und
die Ladekurve des Fahrzeugs beim erwarteten Ankunftsladezustand.

Das Ergebnis ist eine Schätzung und keine Energiereserve. Wetter, Umleitungen, Fahrgeschwindigkeit und eine nicht verfügbare Ladestation können es nach der Abfahrt verändern. Die informativsten Systeme zeigen den prognostizierten Ladezustand am Ziel und an jedem Ladestopp und aktualisieren ihn fortlaufend, statt nur die Entfernung anzuzeigen.

Das in kompatiblen Elektrofahrzeugen integrierte Google Maps kann den geschätzten Batteriestand bei der Ankunft anzeigen, automatisch Ladestopps hinzufügen und aus dem erwarteten Ankunftsladezustand, den Fahrzeugfähigkeiten und der Stationsleistung eine Mindestladezeit schätzen. Die Verfügbarkeit der Funktionen hängt vom Hersteller, der Region und dem Datentarif ab. Google Maps Help: EV features built into a vehicle

Auswahl der Ladestopps

Der kürzeste Ladestopp liegt nicht immer an der Säule mit der höchsten beworbenen Leistung. Ein Routenplaner sollte den Anschluss und die maximale Ladeleistung des Fahrzeugs, den erwarteten Ladezustand und die Temperatur der Batterie sowie den Leistungsabfall beim Füllen der Batterie berücksichtigen.

Außerdem muss er Leistung und Zuverlässigkeit auseinanderhalten. Live-Verfügbarkeit kann helfen, doch ein Statusfeed kann verzögert oder unvollständig sein. Öffnungszeiten, Zahlungsanforderungen, Warteschlangen, Anhänger, Einschränkungen durch Ladenetze und defekte Ladepunkte können wichtiger sein als ein kleiner Unterschied bei der Nennleistung.

Gute Systeme lassen den Fahrer einen vorgeschlagenen Stopp prüfen und ersetzen, eine Ankunftsreserve festlegen und Prioritäten wie weniger Stopps, kürzere Gesamtzeit oder bevorzugte Netze wählen. Manche rechnen nur mit einem Ladenetz; andere beziehen Standorte von Drittanbietern ein, verfügen dafür aber über weniger vollständige Statusdaten. Diese Unterschiede sind bedeutsamer als kleine Abweichungen bei der Kartengrafik.

Batterievorkonditionierung

Schnellladen reagiert empfindlich auf die Batterietemperatur. Bei Fahrzeugen mit navigationsgekoppelter Vorkonditionierung kann die Auswahl einer erkannten Schnellladestation als Ziel das Thermomanagement anweisen, die Batterie vor der Ankunft vorzubereiten. Im aktuellen Handbuch des Tesla Model Y heißt es beispielsweise, dass der Trip Planner die Batterie bei der Navigation zu einem Supercharger oder in einigen Regionen zu einer unterstützten Schnellladestation eines Drittanbieters vorwärmen kann. Tesla Model Y Owner’s Manual: Maps and Navigation

Diese Funktion ist fahrzeugspezifisch. Die Suche nach einer Ladestation auf dem Smartphone, das Setzen einer allgemeinen Kartenmarkierung oder die Navigation mit einer nicht unterstützten App löst sie möglicherweise nicht aus. Fahrer sollten das Benutzerhandbuch und die Bildschirmanzeige des Fahrzeugs prüfen, statt anzunehmen, dass jede Route zu einer Ladestation die Batterie vorbereitet.

EVKX erläutert die zugrunde liegenden Systeme unter Charging und Battery Thermal Management.

Die integrierte Navigation hat die besten Voraussetzungen, um Live-Daten zu Ladezustand, Verbrauch und Batterietemperatur zu nutzen. Eine Smartphone-Projektion ist jedoch nicht zwangsläufig blind für das Fahrzeug. Apple Karten kann bei unterstützten Fahrzeugen und in unterstützten Regionen EV-Routen mit Überwachung des Ladezustands und Auswahl kompatibler Stationen anbieten, entweder über CarPlay oder über eine Hersteller-App. Apple Support: Set up electric-vehicle routing in Maps

In der Praxis entscheidet die Integrationstiefe im konkreten Modell:

Kann der Routenplaner den tatsächlichen Ladezustand auslesen?
Kennt er den Anschluss und die Ladekurve des Fahrzeugs?
Kann er die Batterievorkonditionierung auslösen?
Zeigt er den erwarteten Ankunftsladezustand im Fahrerdisplay oder Head-up-Display an?
Lässt sich eine auf dem Smartphone geplante Route an das Auto senden, ohne die Ladeplanung zu verlieren?
Welche Funktionen bleiben nach Ende des Probezeitraums für vernetzte Dienste erhalten?

Eine unabhängige Smartphone-App kann dennoch hilfreich sein, um alternative Netze zu prüfen oder eine Fahrt vor dem Einsteigen zu planen. Auf einer schwierigen Route kann der Vergleich zweier Planer vor der Abfahrt einen zu optimistischen Verbrauch oder fehlende Ladestationen aufdecken.

Planung für Störungen

Behandeln Sie einen eingeplanten Ladestopp nicht als garantierten Zugang. Prüfen Sie vor einer langen Fahrt oder einer Tour in abgelegene Gebiete den Standort im eigenen Dienst des Ladenetzes, sehen Sie sich, sofern verfügbar, den aktuellen Status an und bestimmen Sie eine Alternative, bevor die Energiereserve knapp wird.

Planen Sie bei Kälte, starkem Wind, heftigem Regen, Bergfahrten oder Anhängerbetrieb eine größere Ankunftsreserve ein. Sinkt die prognostizierte Restladung am Ziel stetig, verringern Sie die Geschwindigkeit oder wählen Sie frühzeitig eine nähere Ladestation, solange noch Alternativen bestehen. Der Routenplaner ist als fortlaufend aktualisierte Entscheidungshilfe am wertvollsten, nicht als unveränderlicher Reiseplan.

Was vor dem Kauf zu testen ist

Planen Sie eine Route, die länger als die angezeigte Reichweite des Fahrzeugs ist, und prüfen Sie jeden vorgeschlagenen Stopp. Ändern Sie das Ziel während der Fahrt, entfernen Sie eine Ladestation und suchen Sie Alternativen. Prüfen Sie, ob das System Ankunftsladezustand, Ladedauer, Live-Verfügbarkeit, Preis oder Zugangsbeschränkungen anzeigt, ohne seine Annahmen zu verbergen.

Testen Sie anschließend das Offline-Verhalten, die Spracheingabe des Ziels, Kartenupdates und die Routenübertragung aus der Hersteller-App. Ein Navigationssystem verdient Vertrauen, wenn es einen veränderlichen Energieplan verständlich erklärt, nicht wenn es den optimistischsten Ankunftswert liefert.