Berechnungsmethodik

Der Simulator verwendet keinen reinen Physikansatz, der nur Luft- und Rollwiderstand rechnet, sondern ein WLTP-kalibriertes Modell. Ausgangspunkt ist der offizielle WLTP-Verbrauchswert des Fahrzeugs. Er stammt aus einem kombinierten Zyklus mit Stadt-, Überland- und Autobahnanteil.

Reine Physikformeln unterschätzen den Verbrauch im Stadtverkehr deutlich (~76 Wh/km statt realer 150–180 Wh/km), weil Beschleunigungs- und Bremsvorgänge, Nebenverbraucher und Reifenerwärmung fehlen. Der WLTP-Wert enthält diese Effekte bereits.

Für die Profile Urban, Suburban und Mixed wird der WLTP-Verbrauch mit einem pauschalen Faktor $k_{\text{profil}}$ multipliziert:

Das Autobahn-Profil verwendet keinen pauschalen Multiplikator, sondern ein fahrzeugspezifisches Physikmodell (siehe Abschnitt 2b).

Auf der Autobahn dominiert der aerodynamische Luftwiderstand. Da dieser quadratisch mit der Geschwindigkeit wächst, ist ein fester Faktor für alle Fahrzeuge ungeeignet. Ein Tesla Model 3 (c_w = 0,22) verhält sich bei 130 km/h deutlich anders als ein VW ID.4 (c_w = 0,28). Das Modell berechnet den Verbrauch deshalb direkt aus den Fahrzeugdaten.

Der Korrekturfaktor ${\kappa }_{\text{aero}}=1,072$passt die Geschwindigkeitsabhängigkeit an Messwerte an. Reine Aerodynamik unterschätzt die Zunahme des Verbrauchs zwischen 90 und 120 km/h um ca. 7–8 %. Als Ursachen gelten überproportional wachsende Reifenwärmeverluste, nichtlineare Wechselrichterverluste bei hoher Drehzahl und Verluste der Kraftverteilung bei Allradantrieb.

Die WLTP-Kalibrierungsorgt dafür, dass das Modell bei seinem Ankertempo von 75 km/h (Tempo des Mixed-Profils) den offiziellen WLTP-Verbrauch trifft. Die Differenz zwischen dem physikalisch berechneten Wert bei 75 km/h und dem WLTP-Wert setzt das Modell als Nebenverbraucher-Aufschlag ${\Delta }_{\text{acc}}$ an. Er steht für Klimabereitschaft, Nebenaggregate und Zyklusverluste, die das reine Kraftgleichgewicht nicht erfasst:

Diese Verbraucher ziehen eher eine konstante Leistung als eine konstante Energie pro Kilometer. Das Modell rechnet den Aufschlag deshalb auf die Reisegeschwindigkeit um: Je schneller du fährst, desto mehr Kilometer legst du pro Stunde zurück und desto kleiner wird der Aufschlag pro Kilometer.

Die Reisegeschwindigkeit lässt sich im Simulator zwischen 80 und 150 km/h einstellen, per Schieberegler oder Schnellauswahl. Für jedes Fahrzeug fließen c_w-Wert, Stirnfläche, Masse und Antriebswirkungsgrad einzeln ein.

Elektrische Antriebe können beim Bremsen Energie zurückgewinnen. Das Modell zieht dafür den profilabhängigen Rekuperationsanteil $f_{\text{regen}}$ ab. Beim Autobahnprofil tritt $E_{\text{highway}}(v)$ an die Stelle von $E_{\text{base}}$:

Bei Kälte begrenzen viele Batteriemanagementsysteme die Rekuperation, um den kalten Akku zu schützen. Unter −5 °C senkt das Modell $f_{\text{regen}}$deshalb linear, bis die Rückgewinnung bei −25 °C ganz entfällt:

Der Fahrstil-Parameter $s\in [0,85;1,25]$ skaliert den Nettoverbrauch. Der Effekt wird gedämpft (Faktor 0,55), da das WLTP-Profil bereits eine moderate Fahrweise repräsentiert:

Dachbox und Anhänger erhöhen Luftwiderstand und Masse. Das Modell bildet das als prozentualen Aufschlag $r_{\text{last}}$ auf den Nettoverbrauch ab:

Dabei gilt: $r_{\text{last}}=0$ (keine Last), $r_{\text{last}}=0,08$ (Dachbox),$r_{\text{last}}=0,15$ (Anhänger).

Heizung und Kühlung werden als additiver Term $E_{\text{klima}}$auf den Fahrverbrauch aufgeschlagen. Die Leistungsaufnahme in kW wird über die Profil-Durchschnittsgeschwindigkeit $v_{\text{profil}}$ in Wh/km umgerechnet:

Heizmodus ($T_{\text{außen}}<22°C$):

Kühlmodus ($T_{\text{außen}}\ge 22°C$):

Kälte erhöht den Innenwiderstand von Lithium-Ionen-Zellen. Dadurch sinkt die effektiv abrufbare Kapazität. Das Modell bildet das als Multiplikator ${\eta }_{\text{bat}}$ auf die nutzbare Kapazität ab. Mit Wärmepumpe fällt der Effekt kleiner aus, weil das Thermomanagement den Akku wärmer hält:

Die für die Fahrt verfügbare Energie ergibt sich aus der nutzbaren Kapazität, dem eingestellten Batteriezustand $SoH$, dem Ladefenster ($SO{C}_{\text{min}}$ bis $SO{C}_{\text{max}}$) und dem Kälteeffekt:

Ladeverluste fließen bewusst nicht in die Reichweite ein. Energie, die bereits im Akku ist, treibt das Auto an, egal wie verlustreich sie geladen wurde. Der Ladewirkungsgrad (AC ≈ 0,88, DC ≈ 0,965) wirkt nur auf die Ladezeit.

Da der Simulator standardmäßig ein 20–80 % SOC-Fenster verwendet (60 % der Kapazität), die WLTP-Angabe aber auf voller Kapazität basiert, liegt ${\Delta }_{\text{WLTP}}$unter Standardbedingungen schon rechnerisch bei ca. −40 %. Das ist gewollt, denn im Alltag nutzt kaum jemand die volle Kapazität. Für einen direkten Vergleich mit der WLTP-Angabe wählst du das Fenster 5–100 %.

Die berechnete Reichweite ist eine Punktschätzung. Reale Schwankungen durch Wind, Fahrbahnzustand, Reifenalter und Steigungen werden durch eine Unsicherheitsspanne abgebildet:

Die Unsicherheit $u$ist nicht fest, sondern wächst mit den gewählten Bedingungen: Ausgangswert ±8 % unter milden Bedingungen, dazu ein Zuschlag für jeden Faktor, den das Modell weniger sicher abbildet. Die Zuschläge addieren sich, die Spanne bleibt aber im Bereich 8–30 %.

Der Konfidenz-Score gibt an, wie verlässlich die Schätzung unter den gewählten Bedingungen ist. Er startet bei 85 % und bleibt immer zwischen 50 und 95 %:

• Konstante Durchschnittsgeschwindigkeit je Profil: Echte Geschwindigkeitsverläufe und Ampelphasen werden nicht simuliert.
• Kein Höhenprofil: Steigungen und Gefälle sind nicht berücksichtigt. Lange Bergauf-Passagen können den Verbrauch deutlich erhöhen, bergab holt die Rekuperation nur einen Teil davon zurück.
• Vereinfachte Ladekurve: Die DC-Ladekurve ist als stückweise lineare Näherung modelliert, mit konstanter Spitzenleistung bis zu einem fahrzeugspezifischen Ladestand und danach linearem Abfall. Reale Ladekurven sind feiner gestuft. Die Näherung trifft die Ladezeit gut, aber nicht jeden Momentanwert.
• Keine Vortemperierung:Aktives Vorheizen oder Vorkühlen der Batterie (z. B. bei Navigation zum Schnelllader) ist nicht modelliert.
• Batteriealterung nur pauschal: Der einstellbare Batteriezustand kürzt die nutzbare Kapazität. Weitere Alterungsfolgen wie ein höherer Innenwiderstand sind nicht abgebildet.
• Kein Windeinfluss: Gegen- oder Rückenwind verändert den Verbrauch erheblich, lässt sich aber nicht eingeben.