Hybridantrieb: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 8. Mai 2007, 13:05 Uhr

Hybrid im allgemeinen

Insgesamt wurden bereits über 120.000 Hybridfahrzeuge von Toyota und Lexus verkauft.

Der Hybridantrieb im PKW

Darstellung mit einem Hybrid getriebenen PKW

Wegen seiner zwei Betriebsarten, von denen eine für niedrige und eine für hohe Geschwindigkeiten ausgelegt ist, wird das auf einem elektrisch gesteuerten, stufenlosen Getriebe (EVT - Electric Continuously Variable Transmission) basierende System als Two-Mode-Hybrid-System bezeichnet. Das Kraftstoff sparende System verfügt zusätzlich über vier Gänge mit festem Übersetzungsverhältnis, sodass bei einer breiten Palette von Fahrzeuganwendungen ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann. Wird das System in den beiden EVT-Betriebsarten und den vier festen Gängen betrieben, können die Elektromotoren für die Beschleunigungsvorgänge wie auch regeneratives Bremsen genutzt werden.

Die vier Gänge mit festem Übersetzungsverhältnis überlagern die zwei EVT-Betriebsarten, sodass insgesamt sechs Betriebsarten zur Verfügung stehen:

Leistungsverzweigter EVT-Modus bzw. stufenlos variabler Modus 1 für den Fahrzyklus vom Motorstart bis zum zweiten festen Gang. Kombinierter EVT-Modus bzw. stufenlos variabler Modus 2 für den Fahrzyklus ab dem zweiten festen Gang.

1. Gang mit festem Übersetzungsverhältnis, wobei beide Elektromotoren Leistung für den Verbrennungsmotor bereitstellen oder Energie vom regenerativen Bremsen, Verzögern und Fahren im Schubbetrieb aufnehmen und speichern.

2. Gang mit festem Übersetzungsverhältnis, wobei ein Elektromotor für die Beschleunigungs-/Bremsvorgänge zur Verfügung steht.

3. Gang mit festem Übersetzungsverhältnis, wobei beide Elektromotoren für die Beschleunigungs-/Bremsvorgänge zur Verfügung stehen.

4. Gang mit festem Übersetzungsverhältnis, wobei ein Elektromotor für die Beschleunigungs-/Bremsvorgänge zur Verfügung steht.

In mechanischer Hinsicht und in Bezug auf die Gesamtgröße ist das Vollhybrid-System mit einem herkömmlichen Automatikgetriebe vergleichbar, kann aber mit stufenloser Übersetzung oder in einem der vier Gänge mit festem Übersetzungsverhältnis betrieben werden. Das Antriebssystem wird von einem elektronischen Steuergerät optimiert, um für jede Laststufe des Motors den effizientesten Betriebspunkt auszuwählen.

Wie funktioniert ein Hybridmotor?

Leistung im Doppelpack

Das Wörterbuch definiert "hybrid" als "von zweierlei Abkunft", aber was ist damit gemeint? Der Hybridmotor vereint zwei ganz unterschiedliche Kraftquellen in einem Auto: Einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor. Die überwältigende Mehrzahl der Autos wird von einem Verbrennungsmotor angetrieben, als Otto- oder Dieselmotor. Daneben gibt es, hauptsächlich in Versuchs- oder Spezialfahrzeugen eingesetzt, rein per Elektromotor betriebene Fahrzeuge.

Die zwei Alternativen

Der Verbrennungsmotor spielt seine Stärken aus, wenn Kraft, Geschwindigkeit und hohe Reichweiten gefordert sind, allerdings arbeitet er mit schädlichen Abgas- und Lärmemissionen und verbraucht wertvolle Öl-Ressourcen. Seine Energiebilanz ist schlecht, der überwiegende Teil der erzeugten Energie wird gar nicht zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt, sondern verpufft ungenutzt.

Der Elektromotor fährt abgasfrei und nahezu lautlos, allerdings meist nur in relativ geringem Tempo und mit einer geringen Reichweite.

Könnte man nicht die Vorteile beider Antriebskonzepte miteinander verknüpfen und die Nachteile durch den jeweils anderen Antrieb vermeiden? Man kann! Das ist die Idee der Hybridtechnologie. In einem Fahrzeug sind beide Motoren eingebaut, die über ein intelligentes Steuergerät verbunden sind. Dazu kommt ein Generator, der die für den Elektroantrieb notwendigen Batterien wieder auflädt.

Welcher Antrieb in welcher Situation?

Damit beide Antriebe ihre Vorteile wirklich ausspielen können, werden sie bei Bedarf wechselseitig oder auch gemeinsam genutzt. Ein dauernder Parallelbetrieb hätte keine Vorteile. So werden die beiden Antriebsquellen in typischen Fahrsituationen genutzt:

Anfahren und Fahren mit geringer Geschwindigkeit

Hier wird der Elektromotor eingesetzt. Beim Anfahren und beim Fahren mit geringer Geschwindigkeit ist der Elektroantrieb vorteilhaft, der Verbrennungsmotor wird nicht benötigt. Da diese Situation typisch für den Stadtverkehr mit geringen Geschwindigkeiten und Stop-and-Go-Verkehr ist, werden gleichzeitig Lärm- und Abgasbelastung in der Stadt reduziert. Das Hybridfahrzeug bewegt sich im Elektrobetrieb praktisch emissionsfrei durch die Stadt.

Gleichmässige Fahrt

Bei gleichmässiger Fahrt bietet der Verbrennungsmotor den effizientesten Antrieb. Er übernimmt, wie bei herkömmlichen Autos gewohnt, die Energieerzeugung und treibt das Auto an. Falls es notwendig ist, kann zusätzlich noch die Batterie des Elektromotors aufgeladen werden.

Kraftvolle Beschleunigung

Wenn plötzliche starke Kraftentfaltung gefordert ist, zum Beispiel bei Überholvorgängen auf Landstrassen, arbeiten beide Motoren zusammen. Die Batterie speist zusätzliche Energie ein, so dass eine dynamische Leistungsentfaltung garantiert ist.

Abbremsen und Gefällefahrt

Es gibt also viele Situationen, in denen der Verbrennungsmotor nicht benötigt wird. Gleichzeitig sind dieses die Situationen, in denen der Kraftstoffverbrauch herkömmlicher Fahrzeuge besonders hoch ist: Im Stadt- und Stop-and-Go-Verkehr. Hierdurch werden Verbrauchswerte erzielt, die sonst bei Fahrzeugen der jeweiligen Größenklasse nicht erreichbar sind.

Führend in der Hybridtechnologie sind zur Zeit die japanischen Autobauer, die den Hybridantrieb in verschiedenen Serienautos erfolgreich einsetzen. Der Toyota Prius ist weltweit im Mittelklassebereich sehr erfolgreich.

Lexus bietet Hybridmodelle in Fahrzeugkategorien an, in denen Sparsamkeit sonst keine große Rolle spielt: In einem SUV der Oberklasse, dem RX 400h und in der neuen Hochleistungs-Limousine GS 450h.

Quellen

www.wissen.de

www.wikipedia.de

www.bmw.de

www.toyota.de