Reichweitenplus aus dem Windkanal

Der Startschuss für eine neue Ära der Elektromobilität ist gefallen: Der neue EQC (Stromverbrauch kombiniert: 22,2 kWh/100 km; CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km, vorläufige Angaben [1])*, der Mercedes-Benz unter den Elektrofahrzeugen, kommt nächstes Jahr auf die Straße. Bis 2022 wird die gesamte PKW-Flotte elektrifiziert. Von Aerodynamik-Chef Teddy Woll wollen wir im zweiten Teil unseres Interviews wissen, warum die Aerodynamik bei Elektroautos so wichtig ist.

Herr Woll, Elektromobilität ist spätestens seit Premiere des EQC, dem ersten vollelektrischen Mercedes-Benz Modell der Technologiemarke EQ, keine Zukunftsmusik mehr: Welche Rolle spielt Aerodynamik bei Elektrofahrzeugen?

Klar ist, die Aerodynamik spielt eine noch größere Rolle als beim Verbrenner.

Woran liegt das?

Bei einem Elektrofahrzeug kann die beim Beschleunigen oder bei einer Bergfahrt in das Fahrzeug hinein gesteckte Energie zum Großteil zurück gewonnen – im Fach-Jargon rekuperiert – werden.

Und deshalb gewinnen aerodynamische Faktoren an Bedeutung?

Richtig. Das Fahrzeuggewicht verliert bei einem Elektroauto durch die Rekuperation an Bedeutung. Umso mehr machen sich dagegen irreversible Verluste in den Reifen und beim Verdrängen der Luft bemerkbar. Das bedeutet, ein niedriger Roll- oder Luftwiderstand führt zu einem geringerem Verbrauch und damit größerer Reichweite, als das bei einem Verbrenner der Fall wäre.

Wie wirkt sich die Aerodynamik auf die Reichweite eines Elektroautos aus?

Anders als bei einem Verbrennungsmotor, der eher bei höherer Belastung seine Bestform zeigt, sinkt bei Elektromotoren mit zunehmender Last der Wirkungsgrad. Hinzu kommt: Die in einer Batterie gespeicherte Energie ist nahezu um den Faktor 100 kleiner als bei einem Tank. Zum Beispiel entspricht der Energiegehalt von 80 kWh der EQC Batterie lediglich 8 Litern konventionellem Treibstoff. So geht trotz Energierückgewinnung und viel höherem Gesamtwirkungsgrad bei höheren Geschwindigkeiten die Reichweite schnell in die Knie.

Und da kommt die Aerodynamik ins Spiel…

Genau! Weil der Luftwiderstand mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunimmt, liegt genau hier einer der Schlüssel für eine größere Reichweite: Jede kleine cW-Verbesserung spüren Sie sofort – je schneller Sie fahren, umso stärker. Senken Sie den cW-Wert um ein Hundertstel, steigt die Reichweite im NEFZ um knapp 1 Prozent, im WLTP um 1,3 Prozent. Wenn Sie Autobahn fahren sind es sogar +2 Prozent und bei sehr hohen Geschwindigkeiten bis zu +3 Prozent.

Welchen Einfluss hat das höhere Fahrzeuggewicht auf die Aerodynamik und damit die Energie-Effizienz?

Durch das hohe Fahrzeuggewicht brauchen wir größere und auch breitere Räder. Das macht das Auto optisch sportlicher, den cW-Wert verbessert es leider nicht. Und die große Batterie mit alltagstauglicher Reichweite führt – wenn man unseren Kunden den gleichen Raum wie bei einem Verbrenner bieten möchte – zu größeren Stirnflächen. Beides zusammen ist nicht optimal für die Aerodynamik und damit die Energieeffizienz …

Welche aerodynamischen Features setzen Sie dem entgegen?

Wir Ingenieure würden sagen: Der EQC ist von der Kühlerjalousie im Bug bis zu den Abrisskanten im Heck sehr sauber durchentwickelt. Und die Lösung für das genannte Räder-Problem: Neue, konsequent gestaltete Aero-Räder in Bicolor-Optik, die auch den Stylisten gefallen. Allerdings machen die großen Räder zusammen mit der Batterie im Unterboden das Auto auch länger und breiter. Da Parkplätze jedoch nicht nur in ihrer Anzahl, sondern eben auch in ihrer Größe begrenzt sind, müssen die Überhänge vorne und hinten kürzer werden. Für uns Aerodynamiker ist das eine echte Herausforderung.

Wie lösen Sie diese?

Was ungemein hilft, sind ein runder Bug mit optimierten Neblertaschen für eine bestmögliche Umströmung der vorderen Radhäuser und ein schön eingezogenes Heck. Der zusätzlich durchgehend glatte und komplett dichte Unterboden sorgt für optimalen Durchzug. Verstärkt wird dieser Effekt durch völlig neue und ziemlich große 3D-Radspoiler vorne sowie besondere Radspoiler hinten. Hinzu kommt ein perfekt geformtes Dach mit ausgeprägtem Dachspoiler und Seitenspoilern. Eine spezielle Längsträgerverkleidung und optionale Aero-Trittbretter komplettieren die cW-Reduktion.

EQC Front

An die Stelle eines klassischen Kühlergrills rückt beim EQC eine prägnante Black-Panel-Fläche. Gibt es hierfür eine aerodynamische Erklärung?

Jein. Es ist tatsächlich so, dass uns die geringeren Kühlluftanforderungen im Fahrbetrieb zu Gute kommen. Weil der Elektromotor so gut wie keine Wärme abgibt, kann das Kühlluft-Regelsystem sehr häufig geschlossen bleiben. Im EQC haben wir daher ein 2-Ebenen-Luftregelsystem ohne Grundbelüftung und konsequenter Abdichtung der Kühlluftpfade bis zum Kühlmodul verbaut. Wir Aerodynamiker standen der Black-Panel-Fläche also nicht im Weg, die vor allem ein gestalterisches Element ist.

Herr Woll, Sie kümmern sich nicht nur um Luftströme, sondern auch um die Aeroakustik. Der EQC gilt als besonders leise – warum?

Elektrofahrzeuge haben nahezu keine Motorgeräusche. Deswegen werden die Abrollgeräusche und die Windgeräusche schon bei niedrigeren Geschwindigkeiten deutlicher wahrgenommen. Für uns heißt das: Bei einem Elektroauto müssen wir noch mehr Augenmerk auf die aeroakustisch relevanten Bereiche wie A-Säule oder Außenspiegel legen – gleiches gilt für die Dämmung. Beides haben wir beim EQC gemacht.

Infografik Vergleich ESG und VSG

So sind die vorderen Türen mit Scheiben aus Verbunds-Sicherheitsglas (VSG) mit Akustikfolie ausgestattet. Im Vergleich zu dem üblichen Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) reduzieren sich so die Windgeräusche im hochfrequenten Bereich deutlich. Zusammen mit den spürbaren Verbesserungen im tieffrequenten Bereich durch den geschlossenen, massiven Unterboden entsteht ein sehr harmonisches Gesamt-Geräuschniveau. Das Ergebnis ist ein schöner Entlastungskomfort für den Fahrer.

Im ersten Teil des Interviews, haben Sie uns erzählt, dass Sie gerade bei den Windgeräuschen nicht ohne den Aeroakustik-Windkanal und seine High-Tech-Ausstattung auskommen. Wie oft war dann der EQC bei Ihnen zu Gast?

Ziemlich oft – so viel kann ich Ihnen verraten.

Herr Woll, wir danken Ihnen für das Gespräch.

[1] Die angegebenen Werte zum Kraftstoffverbrauch und zu den CO₂-Emissionen beruhen auf Messungen nach dem Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) gemäß § 2 Nr. 5, 6 und 6a der geltenden Fassung der Pkw-Energieverbrauchskennzeichnungsverordnung (Pkw-EnVKV). Die Angaben beziehen sich nicht auf ein einzelnes Fahrzeug und sind nicht Bestandteil des Angebots, sondern dienen allein Vergleichszwecken zwischen verschiedenen Fahrzeugtypen. Auf der Grundlage der gemessenen CO₂-Emissionen unter Berücksichtigung der Masse des Fahrzeugs ermittelt.

*Angaben zum Stromverbrauch und den CO₂-Emissionen sind vorläufig und wurden vom Technischen Dienst ermittelt. Die Angaben zur Reichweite sind ebenfalls vorläufig. Eine EG-Typgenehmigung und Konformitätsbescheinigung mit amtlichen Werten liegen noch nicht vor. Abweichungen zwischen den Angaben und den amtlichen Werten sind möglich.

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