Technik

Hybridautos und ihre Funktionsweise

Hybridauto Audi E-Tron
Hybridautos und ihre Funktionsweise

Ende der 1990er Jahre ereignete sich in Los Angeles ein Szenario, das der eine oder andere gewiss nur schwer nachvollziehen konnte. Cruisten zu dieser Zeit Hunderte an Millionären mit ihrem Porsche über die Straßen, erfreute sich auf einmal der Prius großer Beliebtheit. Denn in diesem Fahrzeug etablierte Toyota erstmals den Hybridantrieb, der sich aus einem Benzin- und Elektromotor zusammensetzt. Dennoch war der Erfolgszug des Elektrofahrzeugs zu dieser Zeit noch in weiter Ferne.

Der Toyota Prius als Trendsetter

Der Prius revolutionierte den Automobilmarkt. Allerdings musste der Toyota so manche Widerstände in Kauf nahmen, um von Kalifornien den gesamten Globus zu erobern.
Heute ist der Hybridantrieb als Alternative zum reinen Benzin- oder Dieselmotor nicht mehr wegzudenken. Doch in den vergangene 25 Jahren hat sich viel getan. Die Technik wurde weiterentwickelt und ist heute mit verschiedenen Konzepten verfügbar. Der nachfolgende Überblick gibt darüber Aufschluss.

Toyota Prius
Der Toyota Prius revolutionierte den Automobilmarkt

Besonderheiten des Mild-Hybrid

Als sogenannter Mild-Hybrid wird die jüngste und dennoch schon am weitesten verbreitete Hybrid-Technologie bezeichnet.

Bis in die Kompaktklasse hinab wird die Technik angewendet, die nach Informationen von Audi-Sprecher Udo Rügheimer auf einen elektrischen Startergenerator setzt.

Dieser Generator ersetzt eine Lichtmaschine und unterstützt den Diesel oder Benziner. In der Regel wird dieses Aggregat aus einem Bordnetz gespeist, dessen Motor mit 48 Volt erhöhter Spannung bei Mercedes-Kfz ein Maximum von 20 PS bei einem Drehmoment bis zu 200 Newtonmeter erreicht. Dieses Leistungspotential genügt zwar nicht, um elektrisch zu fahren. Dennoch verspricht das Konzept einige Vorteile. Das E-Triebwerk unterstützt das Anfahren und kann beim Bremsvorgang mehr Bewegungsenergie umwandeln. Außerdem wird diese Energie in einem zusätzlich Akkumulator gespeichert.

Weil das Aggregat angehalten und wieder angeworfen werden kann, verlängern sich passive Zeiträume der Start-Stopp-Automatik automatisch. Zudem wird der Antrieb öfter deaktiviert. Im Alltagsverkehr sparen Autofahrer durch diese Technologie bis maximal 0,8 Liter auf 100 Kilometer.

Stärkere Batterien und E-Motoren beim klassischen Hybridantrieb

Durch zwei Aspekte unterscheidet sich der klassische Hybridantrieb vom Mildhybrid. Nach Aussagen von Toyota ist das Elektrotriebwerk wesentlich stärker. Des Weiteren ist die Batterie auch größer. Aufgrund dessen sind konventionelle Hybridversionen vor allem auf kürzeren Strecken sowie bei moderater Geschwindigkeit in der Lage, im Stadtverkehr oder Stau auf rein elektrischen Betrieb umzuschalten. Durch dieses Prinzip wird die Umwelt zumindest regional entlastet.
Der Akku wird über die Bewegungsenergie beim Bremsen aufgeladen. Jedoch wird die Energie an den Bremsscheiben nicht vollständig in Wärme umgewandelt. Stattdessen wird das E-Triebwerk zu einem Generator umgewandelt. Dadurch gewinnt das Fahrzeug beim Bremsvorgang einige Teile der Energie, die anschließend für die nächsten elektrischen Fahrtabschnitte zum Einsatz kommt. In Deutschland spielt diese Antriebsvariante eher eine untergeordnete Rolle. Stattdessen ist der klassische Hybridantrieb in Japan und den USA weit verbreitet. Das mangelnde Interesse mag hierzulande daran liegen, dass es aufgrund der kürzeren elektrischen Fahrstrecken an Förderprämien mangelt.

Hybrid-Motor
Hybrid-Motor

Was bietet der Plug-in-Hybrid?

Von diesen Förderprämien profitiert der Plug-in-Hybrid, der unter alternativen Antrieben zunehmend zum Standardmodell avanciert. Das E-Aggregat gewinnt an Kraft, die Batterie vergrößert sich und zum Aufladen kommt ein Steckdosenanschluss zum Einsatz.

Diese Plug-in-Hybridmodelle erfreuen sich unter Berufspendlern großer Beliebtheit, da die Autos Geschwindigkeiten von maximal 130 km/h und elektrische Reichweiten von über 50 km erreichen.

Diese Voraussetzungen sind vollkommen ausreichend, um im Berufsverkehr zu bestehen. Zudem überzeugt diese Technik noch mit weiteren Pluspunkten. Wird der Elektromotor als separates Modul an der Hinterachse befestigt, sind Fronttriebler auch als Allradversionen unterwegs.

Plug-in-Hybrid aufladen
Von diesen Förderprämien profitiert der Plug-in-Hybrid, der unter alternativen Antrieben zunehmend zum Standardmodell avanciert

Vertreter mit Plug-in-Hybridmotor

Beispielsweise ist der Mini Countryman als Plug-in-Hybrid mit einem Allradantrieb ausgestattet. Nach Aussagen der Hersteller funktioniert die Technik von Jeep-Hybrids sogar so gut, dass der mechanische Allradantrieb sogar mittlerweile aus dem Programm genommen wurde. Die Fahrzeuge mit Kurzstreckenstrom werden durch den Staat bezuschusst. Zugleich hält sich der CO2-Fußabdruck in Grenzen.

Mittlerweile hat sich die Technologie bis in die Kompaktklasse hinein etabliert. Deshalb stehen inzwischen auf Fahrzeuge wie der Kia XCeed, Skoda Octavia oder VW Golf mit Stromanschluss zur Verfügung. In der Oberklasse werden die Hersteller ebenfalls aktiv. So ist aktuell geplant, dass die neue Mercedes S-Klasse als Plug-in-Hybrid sogar schon eine Reichweite von mehr als 100 Kilometer erzielen soll. Ein weiteres Beispiel ist der McLaren Artura, der als Plug-in-Hybrid die Welt der Sportwagen erobert.

Verbrenner dienen der Verlängerung von Reichweiten

In der Vergangenheit wurden Hybridantriebe maximal als Zwischenschritt in Richtung Elektrotechnologie betrachtet.

Ein Ende des Plug-in-Hybrid-Hypes lässt sich spätestens dann nicht mehr aufhalten, falls die Fördermittel eines Tages entfallen oder Batterien wesentlich günstiger erhältlich sind.

Doch aktuell ist davon auszugehen, dass Hybridmodelle unseren Alltag noch für lange Zeit bereichern werden. Wurde bislang besonders viel Zeit in die Entwicklung des Verbrenners investiert, möchte BMW mit dem i3 einen anderen Weg beschreiten. Bis vor wenigen Jahren offerierten die Bayerischen Motorenwerke die Benziner als sogenannte Range Extender. Eine Verbindung zwischen Triebwerk und Rädern besteht jedoch nicht.
Über Generatoren erzeugen die Aggregate allerdings so viel Strom, dass die Akkumulatoren nur sehr langsam entleert werden. Das bedeutet wiederum, dass der i3 seltener an der Steckdose aufgeladen werden muss.

Zukunftsträchtige Konzepte aus dem Hause Mazda?

Ein ähnliches Konzept bestätigte Mazda-Sprecher Jochen Münzinger schon für den MX-30. Dieser Japaner soll sogar wieder mit Wankelmotor an den Start gehen. Toyota betrachtet die Entwicklung der Hybridwagen mittlerweile aus der Distanz. Schließlich gehört der Ruhm des einstigen Wegbereiters der Hybridtechnik mittlerweile längst der Vergangenheit an.
In Los Angeles ist der Prius längst vom Stadtbild verschwunden. In der Millionenmetropole sind die Schönen und Reichen inzwischen mit Teslas unterwegs. In Deutschland ist der Toyota Prius ebenfalls Mangelware. Schenkt man den Aussagen von Toyota-Sprecher Thomas Schalberger Glauben, wurden im Sommer 2020 sogar alle Toyota-Versionen mit Ausnahme des Plug-in-Hybrids vom Markt genommen. Schließlich ist die Technologie auf dem internationalen Fahrzeugmarkt mittlerweile so selbstverständlich, dass für dessen Etablierung keine speziellen Autos mehr erschaffen werden müssen.