Hybridantriebe

2. Hybridantriebe
Ein Hybrid ist ein Fahrzeug, das bivalent mit zwei Antrieben fahren kann. Dazu gehören grundsätzlich auch Fahrzeuge mit LPG-, CNG-, Ethanol-Antrieben. Wird vom Hybrid gesprochen, ist aber meist die Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektroantrieb gemeint.

2.1 Microhybrid
Der Micro-Hybrid wird hier nur der Vollständigkeit halber aufgeführt, denn er ist hochvolttechnisch eine Mogelpackung, die das Fahren mit Elektroantrieb nicht ermöglicht. Im konventionellen 12V-Bordnetz arbeitet ein leistungsstärkerer Generator mit einer zyklenfesteren Batterie zusammen. Im Schiebebetrieb rekuperiert der Generator die B

ewegungsenergie des Fahrzeugs in die Batterie zurück. Bei Fahrzeugstillstand schaltet sich der Verbrennungsmotor automatisch ab und springt mit der Start-Stopp-Automatik wieder an, sobald der Fahrer das Gaspedal drückt. Dazu muss das Getriebesteuergerät am Automatikgetriebe mit dem Abstellen des Verbrennungsmotors auf Stellung N schalten bzw. am Schaltgetriebe der Kupplungsaktuator angesteuert werden, damit beim Neustart der Kraftfluss unterbrochen ist.

2.2 Mild-Hybrid

Der Startergenerator oder die E-Maschine ersetzt hier sowohl den Startermotor als auch den Generator. Die E-Maschine sitzt zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe. Sie kann auch kurzzeitig als Elektromotor betrieben werden und unterstützt das Fahrzeug im Boost-Modus beim Beschleunigen und beim Anfahren. Neuere Mild-Hybride können auch kurze Strecken rein elektrisch fahren. Die Grenzen zum Vollhybrid verschwimmen dabei immer mehr. Honda Die Reichweite im Elektrobetrieb wird noch von den Batteriekapazitäten eingeschränkt. Das Angebot an Fahrzeugen dieser Kategorie nimmt zu. Ein Beispiel ist der Honda Civic Hybrid. Als Antrieb dient ein i-VTEC Verbrennungsmotor mit Zylinderabschaltung, der über die E-Maschine auf ein stufenloses CVT-Getriebe einwirkt.

Als Batterie dient eine Nickel–Metallhydrid-Hochvoltbatterie mit 160 Volt Gleichspannung.

2.3 Vollhybrid Seriell

Der serielle Hybrid (am Beispiel Opel Ampera) Obwohl der Opel Ampera gerne als Elektrofahrzeug mit Range Extender bezeichnet wird, ist er ein Hybridfahrzeug in serieller Auslegung.

Kennzeichen des seriellen Hybrids sind:

Das Fahrzeug wird ausschließlich von einem Elektromotor angetrieben.
Der Verbrennungsmotor treibt (im optimalen Drehzahl- und Lastbereich) einen Generator an, der die Batterie nachlädt.Das Fahrzeug kann nur bis zur Entnahmeschlussspannung der Hochvoltbatterie rein elektrisch fahren.

Die Philosophie ist ein rein elektrischer Antrieb, welcher durch einen Verbrennungsmotor ergänzt wird, sollte die Batteriespannung nicht ausreichen. Die Hochvoltbatterie wird nur so weit aufgeladen, wie notwendig. Rekuperation beim Bremsen, Start-Stopp des Verbrennungsmotors und elektrisches Anfahren sind beim seriellen Hybrid Standard.

Fahren im Elektrobetrieb

Fahren im Boost-Modus

Fahren mit Range Extender

2.4 Vollhybrid Parallel

Beim parallelen Hybrid (auch leistungsverzweigter Hybrid) arbeiten der Verbrennungsmotor und die E-Maschine auf ein Getriebe und werden je nach Bedarf eingesetzt. Auf diese Weise kann rein elektrisch, nur mit Verbrennungsmotor und auch kombiniert gefahren werden. Das jeweils nicht aktive Antriebsaggregat wird vom Getriebe entkoppelt. Kennzeichen des parallelen Hybrids sind: Vollhybrid VW

Das Fahrzeug verfügt über einen Verbrennungsmotor und Elektromotor.
Das passive Antriebsaggregat wird vom Antriebsstrang entkoppelt.
Beim VW Touareg sitzt die E-Maschine vor dem Getriebe. Sie läuft im reinen Verbrennungsmotorbetrieb als Generator und dient im Brems- oder Schubbetrieb der Rekupertation. Im reinen E-Betrieb ist der Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang abgekoppelt.

Der BMW X6 Active Hybrid

Hier ist die E-Maschine im Getriebe integriert. Die Entkoppelung oder Zuschaltung d bmw02 er Elektromotoren erfolgt über die Kupplungen im Getriebe. Im Boostbetrieb liefert die E-Maschine zusätzliche 180 Nm und 53 kW, abgeschaltet dient sie wiederum zur Rekuperation. Die 1,4 kWh nutzbare Energie aus der NiMH-Batterie kann drei Sekunden lang die maximalen 53 kW abg bmw01 eben. Bei vorsichtiger Fahrweise beträgt die Reichweite im Elektrobetrieb 2,5 Kilometer, danach wird mit 4,4 Litern Hubraum und 300 kW die E-Maschine als Generator betrieben um die Batterie wieder zu laden. Die Philosophie des Herstellers ist dabei eine reine, kurzzeitige Leistungssteigerung in der Beschleunigungsphase.

2.5 Plug-in-Hybrid / E-Fahrzeug
Unter Plug-in-Hybrid versteht man alle Hybridfahrzeuge, egal welcher Auslegung, die an der Steckdose nachgeladen werden können. Aktuelle Beispiele sind der Opel Ampera und der Toyota Prius Plug in.

Der Hybrid der Zukunft:
Der Hybridantrieb mit Elektromotor und Verbrennungsmotor kann nur eine Zwischenlösung auf dem Weg in die Elektromobilität sein. Als Nachteil muss das Mehrgewicht gelten, das durch zwei Antriebskonzepte in einem Fahrzeug verursacht wird. Das jeweils abgeschaltete System erzeugt Reibungs- und Schleppverluste und führt dadurch zu einem erhöhten Verbrauch. Leichte, kleine und monovalente Fahrzeuge erfüllen die Aufgaben des Hybridfahrzeugs oft effizienter. IMIEV

Der Schritt zum Elektrofahrzeug ergibt sich eigentlich zwangsläufig, sobald die Batterien genügend Kapazität und Zyklenfestigkeit erreicht haben, um den Ansprüchen an Haltbarkeit und Reichweite zu genügen. Hat man diese Batterien und rechnet man den höheren Wirkungsgrad des Elektromotors dazu, kann man auf den Verbrennungsmotor und seine Hilfsaggregate verzichten.

Elektromobilität ist mit heute schon verfügbarer Technik machbar, wenn man einige grundsätzliche Gedanken berücksichtigt:

Ein Großteil aller Fahrten mit PKW erstreckt sich über eine Fahrstrecke von weniger als 100 Kilometern, die mit einem Elektrofahrzeug ebenso zu bewältigen wäre.
Es gibt Überkapazitäten an regenerativ erzeugtem Strom, die in Elektrofahrzeugen ideal zwischengespeichert werden könnten. Dies bedingt aber eine funktionsfähige Infrastruktur an Ladestationen.
Der Langstreckenverkehr kann durch öffentliche Anbieter (Bahn, Autozüge, Fernbusse, Flüge) effizienter und auch attraktiver sein als der Individualverkehr. Vor Ort können Miet- und Leihfahrzeuge Mobilität garantieren.

2. Hybridantriebe Ein Hybrid ist ein Fahrzeug, das bivalent mit zwei Antrieben fahren kann. Dazu gehören grundsätzlich auch Fahrzeuge mit LPG-, CNG-, Ethanol-Antrieben. Wird vom Hybrid gesprochen, ist aber meist die Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektroantrieb gemeint.
2.1 Microhybrid Der Micro-Hybrid wird hier nur der Vollständigkeit halber aufgeführt, denn er ist hochvolttechnisch eine Mogelpackung, die das Fahren mit Elektroantrieb nicht ermöglicht. Im konventionellen 12V-Bordnetz arbeitet ein leistungsstärkerer Generator mit einer zyklenfesteren Batterie zusammen. Im Schiebebetrieb rekuperiert der Generator die Bewegungsenergie des Fahrzeugs in die Batterie zurück. Bei Fahrzeugstillstand schaltet sich der Verbrennungsmotor automatisch ab und springt mit der Start-Stopp-Automatik wieder an, sobald der Fahrer das Gaspedal drückt. Dazu muss das Getriebesteuergerät am Automatikgetriebe mit dem Abstellen des Verbrennungsmotors auf Stellung N schalten bzw. am Schaltgetriebe der Kupplungsaktuator angesteuert werden, damit beim Neustart der Kraftfluss unterbrochen ist.
2.2 Mild-Hybrid Der Startergenerator oder die E-Maschine ersetzt hier sowohl den Startermotor als auch den Generator. Die E-Maschine sitzt zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe. Sie kann auch kurzzeitig als Elektromotor betrieben werden und unterstützt das Fahrzeug im Boost-Modus beim Beschleunigen und beim Anfahren. Neuere Mild-Hybride können auch kurze Strecken rein elektrisch fahren. Die Grenzen zum Vollhybrid verschwimmen dabei immer mehr. Die Reichweite im Elektrobetrieb wird noch von den Batteriekapazitäten eingeschränkt. Das Angebot an Fahrzeugen dieser Kategorie nimmt zu. Ein Beispiel ist der Honda Civic Hybrid. Als Antrieb dient ein i-VTEC Verbrennungsmotor mit Zylinderabschaltung, der über die E-Maschine auf ein stufenloses CVT-Getriebe einwirkt. Als Batterie dient eine Nickel–Metallhydrid-Hochvoltbatterie mit 160 Volt Gleichspannung.
2.3 Vollhybrid Seriell Der serielle Hybrid (am Beispiel Opel Ampera) Obwohl der Opel Ampera gerne als Elektrofahrzeug mit Range Extender bezeichnet wird, ist er ein Hybridfahrzeug in serieller Auslegung. Kennzeichen des seriellen Hybrids sind: Das Fahrzeug wird ausschließlich von einem Elektromotor angetrieben. Der Verbrennungsmotor treibt (im optimalen Drehzahl- und Lastbereich) einen Generator an, der die Batterie nachlädt.Das Fahrzeug kann nur bis zur Entnahmeschlussspannung der Hochvoltbatterie rein elektrisch fahren. Die Philosophie ist ein rein elektrischer Antrieb, welcher durch einen Verbrennungsmotor ergänzt wird, sollte die Batteriespannung nicht ausreichen. Die Hochvoltbatterie wird nur so weit aufgeladen, wie notwendig. Rekuperation beim Bremsen, Start-Stopp des Verbrennungsmotors und elektrisches Anfahren sind beim seriellen Hybrid Standard.
Fahren im Elektrobetrieb	Fahren im Boost-Modus	Fahren mit Range Extender

2.4 Vollhybrid Parallel Beim parallelen Hybrid (auch leistungsverzweigter Hybrid) arbeiten der Verbrennungsmotor und die E-Maschine auf ein Getriebe und werden je nach Bedarf eingesetzt. Auf diese Weise kann rein elektrisch, nur mit Verbrennungsmotor und auch kombiniert gefahren werden. Das jeweils nicht aktive Antriebsaggregat wird vom Getriebe entkoppelt. Kennzeichen des parallelen Hybrids sind: Das Fahrzeug verfügt über einen Verbrennungsmotor und Elektromotor. Das passive Antriebsaggregat wird vom Antriebsstrang entkoppelt. Beim VW Touareg sitzt die E-Maschine vor dem Getriebe. Sie läuft im reinen Verbrennungsmotorbetrieb als Generator und dient im Brems- oder Schubbetrieb der Rekupertation. Im reinen E-Betrieb ist der Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang abgekoppelt. Der BMW X6 Active Hybrid Hier ist die E-Maschine im Getriebe integriert. Die Entkoppelung oder Zuschaltung der Elektromotoren erfolgt über die Kupplungen im Getriebe. Im Boostbetrieb liefert die E-Maschine zusätzliche 180 Nm und 53 kW, abgeschaltet dient sie wiederum zur Rekuperation. Die 1,4 kWh nutzbare Energie aus der NiMH-Batterie kann drei Sekunden lang die maximalen 53 kW abgeben. Bei vorsichtiger Fahrweise beträgt die Reichweite im Elektrobetrieb 2,5 Kilometer, danach wird mit 4,4 Litern Hubraum und 300 kW die E-Maschine als Generator betrieben um die Batterie wieder zu laden. Die Philosophie des Herstellers ist dabei eine reine, kurzzeitige Leistungssteigerung in der Beschleunigungsphase.
2.5 Plug-in-Hybrid / E-Fahrzeug Unter Plug-in-Hybrid versteht man alle Hybridfahrzeuge, egal welcher Auslegung, die an der Steckdose nachgeladen werden können. Aktuelle Beispiele sind der Opel Ampera und der Toyota Prius Plug in. Der Hybrid der Zukunft: Der Hybridantrieb mit Elektromotor und Verbrennungsmotor kann nur eine Zwischenlösung auf dem Weg in die Elektromobilität sein. Als Nachteil muss das Mehrgewicht gelten, das durch zwei Antriebskonzepte in einem Fahrzeug verursacht wird. Das jeweils abgeschaltete System erzeugt Reibungs- und Schleppverluste und führt dadurch zu einem erhöhten Verbrauch. Leichte, kleine und monovalente Fahrzeuge erfüllen die Aufgaben des Hybridfahrzeugs oft effizienter. Der Schritt zum Elektrofahrzeug ergibt sich eigentlich zwangsläufig, sobald die Batterien genügend Kapazität und Zyklenfestigkeit erreicht haben, um den Ansprüchen an Haltbarkeit und Reichweite zu genügen. Hat man diese Batterien und rechnet man den höheren Wirkungsgrad des Elektromotors dazu, kann man auf den Verbrennungsmotor und seine Hilfsaggregate verzichten. Elektromobilität ist mit heute schon verfügbarer Technik machbar, wenn man einige grundsätzliche Gedanken berücksichtigt: Ein Großteil aller Fahrten mit PKW erstreckt sich über eine Fahrstrecke von weniger als 100 Kilometern, die mit einem Elektrofahrzeug ebenso zu bewältigen wäre. Es gibt Überkapazitäten an regenerativ erzeugtem Strom, die in Elektrofahrzeugen ideal zwischengespeichert werden könnten. Dies bedingt aber eine funktionsfähige Infrastruktur an Ladestationen. Der Langstreckenverkehr kann durch öffentliche Anbieter (Bahn, Autozüge, Fernbusse, Flüge) effizienter und auch attraktiver sein als der Individualverkehr. Vor Ort können Miet- und Leihfahrzeuge Mobilität garantieren.