Was ist ein Hybridauto? Typen, Schaltschemas und Funktionsweise

Ein Hybridauto kombiniert einen Verbrennungsmotor (VM) mit einem Elektromotor, was zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch und reduzierten Abgasemissionen führt. Je effizienter das Hybridsystem ist, desto leistungsfähigere Batterien benötigt es — und dementsprechend höher ist der Preis. Hier ist alles, was Sie über die Funktionsweise von Hybridautos wissen müssen und was sie voneinander unterscheidet.

Mildhybrid vs. Vollhybrid: Was ist der Unterschied?

Je nach Rolle des Elektromotors im Antriebsstrang werden Hybride in zwei Hauptkategorien unterteilt: Mild- und Vollhybride.

• Mildhybride verwenden den Elektromotor als Unterstützung für den Verbrennungsmotor. Ein bekanntes Beispiel ist der Honda Insight Schräghecklimousine. Der Elektromotor unterstützt beim Beschleunigen, kann das Fahrzeug jedoch nicht alleine antreiben.
• Vollhybride können eine bestimmte Strecke rein elektrisch fahren, ohne dass der Verbrennungsmotor läuft. Der Lexus RX 400h ist ein klassisches Beispiel für diesen Typ.

Es gibt auch eine dritte, lose definierte Kategorie, die manchmal als Mikrohybride bezeichnet wird — ein Marketingbegriff für Fahrzeuge mit einem Start/Stopp-System. Dies ist jedoch im Wesentlichen nur ein fortschrittlicher Generator, kein echtes Hybridsystem, da kein Elektromotor Drehmoment auf die Räder überträgt.

Die 3 wichtigsten Hybridantriebsschemas

Hybridantriebe gibt es in drei grundlegenden Konfigurationen: Reihen-, Parallel- und Reihen-Parallelschaltung. Jede hat ihre eigenen Merkmale, Vorteile und typischen Einsatzbereiche.

1. Reihenhybrid

Der Reihenhybrid ist die älteste Konfiguration, erfunden 1899 von Ferdinand Porsche. In diesem Schema:

• Die Räder werden vollständig von einem Elektromotor angetrieben.
• Ein Verbrennungsmotor mit kleinem Hubraum treibt einen Generator zur Stromerzeugung an — er treibt die Räder nie direkt an.
• Kein traditionelles Getriebe oder leistungsstarker Verbrennungsmotor ist erforderlich.
• Batterien mit großer Kapazität (typischerweise Nickel-Metallhydrid) sind erforderlich.

Dieses Schema ist heute bei Personenkraftwagen weniger verbreitet, wird aber häufig in Steinbruchmuldenkippern, Bussen und Lokomotiven eingesetzt.

2. Parallelhybrid

Der 1905 vom deutschen Ingenieur Henri Pieper patentierte Parallelhybrid ist mit Abstand die am häufigsten verwendete Konfiguration heute. Er bildet die Grundlage für nahezu alle Mildhybridfahrzeuge. Zu den wesentlichen Merkmalen gehören:

• Ein leistungsstarker Elektromotor (typischerweise 10–15 kW) unterstützt den Verbrennungsmotor beim Beschleunigen.
• Der Elektromotor gewinnt auch Energie durch regeneratives Bremsen zurück und speichert sie.
• Ein CVT (stufenloses Getriebe) oder ein Planetengetriebe wird typischerweise verwendet.
• Als Energiequellen dienen Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Batterien.
• Im Vergleich zu Reihenhybriden wird eine geringere Batteriekapazität benötigt, was die Kosten niedriger hält.

Honda wählte einen einzigartigen Ansatz, indem das Unternehmen seinen CR-Z Benzin-Elektro-Coupé mit einem mechanischen Sechsganggetriebe ausstattete. Einige Automobilhersteller erforschen auch Superkondensatoren, die für kurze Zeiträume eine sehr hohe Leistung liefern können, als Alternative zu herkömmlichen Batterien.

3. Reihen-Parallelhybrid

Die Reihen-Parallelkonfiguration kombiniert Elemente beider Schemas und wird am besten durch den Toyota Prius und Lexus-Modelle mit der Bezeichnung „h” veranschaulicht, die alle von Toyotas proprietärem HSD (Hybrid Synergy Drive)-System angetrieben werden.

Funktionsweise:

• Ein Planetengetriebe ermöglicht es dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor, zusammen oder unabhängig voneinander zu arbeiten.
• Der Verbrennungsmotor treibt die Räder an und versorgt gleichzeitig einen Generator mit Strom.
• Kein traditionelles Getriebe wird benötigt — stattdessen regelt die Bordelektronik die Geschwindigkeit der Motoren und des Generators.
• Das Ergebnis ist ein ECVT (elektro-stufenloses Getriebe), das eine sanfte und effiziente Kraftübertragung bietet.

Welche Motoren verwenden Hybridautos?

Die große Mehrheit der Hybridfahrzeuge verwendet Benzinmotoren, von denen viele nach dem Atkinson-Zyklus arbeiten — eine Konstruktion mit einem kürzeren Kompressionshub, der den thermischen Wirkungsgrad verbessert und Emissionen reduziert. Dies macht Benzin-Elektro-Hybride zu hervorragenden Performern in Bezug auf Kraftstoffeffizienz und Umweltauswirkungen.

Warum sind Diesel-Elektro-Hybride also nicht häufiger? Einige wichtige Gründe:

• Der größte Hybridmarkt — Nordamerika — hatte historisch gesehen eine geringe Akzeptanz von Diesel-Personenfahrzeugen.
• Dieselmotoren sind teurer in der Herstellung als Benzinmotoren, was den ohnehin erheblichen Hybridpreisaufschlag noch weiter in die Höhe treiben würde.
• Benzin-Atkinson-Zyklus-Motoren erzielen bereits herausragende Effizienz in Kombination mit einem Elektromotor.

Dies ist eine Übersetzung. Das Original können Sie hier lesen: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html