Leseprobe Digital Engineering Magazin 2010/08

24 Im Fokus Elektroautomobile
Motor eines Erdgas-Hybrid-Forschungsfahrzeugs. Details
dazu unter www.fkfs.de/kraftfahrzeugmechatronik/erdgas-hybridfahrzeug.
Neuer Antriebsstrangprüfstand des FKFS,
mit dem auch elektrische Antriebsstränge
getestet werden können.
Bilder: FKFS
Hybridfahrzeug-Arten
Name Technik Beispiel
Serieller Hybrid Der Verbrennungsmotor hat keine mechanische Verbindung mehr zur eigentlichen Antriebsachse, er treibt lediglich einen
elektrischen Generator an, der den/die Elektromotor/en mit Strom versorgt oder die Batterie lädt. Der Elektromotor
muss das gesamte Drehmoment und die gesamte geforderte Leistung erbringen.
Chevrolet Volt
Paralleler Hybrid
Mischhybrid
Leistungsverzweigter
Hybrid
Mikrohybrid
Der Elektromotor wirkt gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor auf den Antriebsstrang. In mindestens einem Betriebszustand
sind die Kräfte der einzelnen Antriebe gleichzeitig verfügbar. Dies ermöglicht eine schwächere Auslegung
des Elektromotors und des Verbrennungsmotors, was Kosten, Gewicht und Bauraum spart, beim Verbrennungsmotor
auch Kraftstoff (downsizing).
Serieller und paralleler Hybridantrieb (oft variabel) werden während der Fahrt entsprechend den Fahrzuständen
kombiniert. Je nach Fahrzustand kann entweder der Verbrennungsmotor mit dem Generator die Hybridbatterie laden
und den Elektromotor antreiben (serieller Hybridantrieb) oder mechanisch mit den Antriebswellen gekoppelt sein
(paralleler Hybridantrieb).
Ein Teil der Leistung des Verbrennungsmotors wird mechanisch, ein weiterer Teil über die als elektrisches Getriebe
(serieller Hybridantrieb) arbeitende Motor-Generator-Kombination auf die Räder übertragen.
Start-Stopp-Automatik und Bremsenergierückgewinnung. Elektromotor leistet 2,7–4 kW/t (spezifisches Leistungsgewicht
in Kilowatt Leistung des Elektroantriebs pro Tonne Fahrzeugmasse).
Honda Civic Hybrid
Toyota Prius
1-er BMW
Mildhybrid Der Elektroantriebsteil unterstützt den Verbrennungsmotor zur Leistungssteigerung. Elektromotor leistet 6–14 kW/t. Honda Insight (ab
2009)
Vollhybrid
Plug-in-Hybride
Vollhybridfahrzeuge sind mit ihrer elektromotorischen Leistung von mehr als 20 kW/t in der Lage, auch rein elektromotorisch
zu fahren (einschließlich Anfahren und Beschleunigen) und stellen daher die Grundlage für einen Seriell-Hybrid
dar. Elektromotor leistet mehr als 20 kW/t.
Die Batterie-Akkus werden nicht mehr ausschließlich durch den Verbrennungsmotor, sondern zusätzlich auch am
Stromnetz aufgeladen.
BMW ActiveHybrid
X6, Toyota Prius
Erste serienmäßige Elektroautos, Markteinführung 2010 oder 2011
Mitsubishi i-MiEV (Mitsubishi
Technische Daten
Nissan Leaf
innovative Electric Vehicle) Tesla Roadster Chevrolet Volt*
Länge 4,44 m 3,40 m 3,94 m 4,40 m
Breite 1,77 m 1,52 m 1,87 m 1,80 m
Höhe 1,55 m 1,61 m 1,13 m 1,43 m
Leergewicht 1.580 kg 1.080 kg 1.235 kg 1.800 kg
Sitzplätze 4 4 2 4
Elektromotor: Leistung 80 kW / 109 PS 47 kW / 64 PS 215 kW / 288 PS 111 kW / 151 PS
Drehmoment 280 Newtonmeter 180 Nm 375 Nm 370 Nm
Reichweite bis zu 160 km bis zu 144 km bis zu 340 km im Elektromodus ca. 65 km, mit
Unterstützung des über einen
Benzinmotor getriebenen Generators:
ca. 1.000 Kilometer
Höchstgeschwindigkeit 155 km/h 130 km/h 201 km/h 160 km/h
0–100 km/h 8 Sek. 13, 5 Sek. 3,8 Sek. 9 Sek.
Batterie-Typ laminierte Lithium-Ionen Lithium-Ionen 6831 Zellen handelsüblicher
Lithium-Ionen-Akkus
für Laptops
Lithium-Ionen
Gesamtleistung 24 kWh 16 kWh 53 KWh 16 kWh
Schnellladung zu 80 % unter 30 Minuten 25 bis 30 Minuten während der Fahrt, siehe oben
Ladezeit bei 15 Amp/220 V unter 8 Stunden 5 bis 7 Stunden (bei 240 Volt): 3,5
(bei 240 Volt): ca. drei Stunden
Stunden
Batterie-Garantie 10 Jahre bzw. 150.000 km 160.000 km 8 Jahre bzw. 160.000 km
Preis 34.000 Euro ca. 35.000 Euro 99.000 Euro ca. 35.- 40.000 Euro
Markteinführung in D Oktober 2011 Ende 2010, auch als Citroën C-Zero
Airdream. Außerdem als Peugeot
iOn ab Dezember für eine monatliche
Leasungrate von 500 Euro.
seit 2009
Ende 2011 als Opel Ampera
* Anmerkung: Der Chevrolet Volt ist kein ausschließlich batteriegetriebenes Elektroauto, sondern ein serieller Hybrid. Ein 1,4-Liter-Vierzylinder-Verbrennungsmotor treibt
einen Generator an, der während der Fahrt die Batterie lädt.
DEM: Was heißt das im Klartext?
Michael Bargende: Der NEFZ verlangt,
zweimal mit voller und einmal mit leerer
Batterie zu fahren, daraus wird ein Mittelwert
gewonnen, um die zertifizierten
CO2-Emissionen und den zertifizierten
Verbrauch anzugeben. Anders gesagt:
Wenn Sie einen Plug-in-Hybrid haben, der
30 Kilometer rein elektrisch fahren kann,
dann dritteln Sie den Verbrauch des Verbrennungsmotors
und sie haben als Ergebnis
ein wunderbar verbrauchsarmes
Fahrzeug. So können Sie ein Oberklasse-
Fahrzeug mit 90 Gramm CO2-Ausstoß pro
Kilometer darstellen. Deshalb sehe ich
durch die CO2-Verordnung der EU auch
eine Möglichkeit, dass relativ billige und
vergleichsweise verbrauchsintensive Motoren
wieder vermehrt kommen könnten.
DEM: Wieso denn das?
Michael Bargende: Weil der NEFZ verlangt,
dass zweimal 30 Kilometer mit aufgeladener
Batterie durch den Testzyklus
gefahren wird. Das bedeutet, dass der Verbrauch
des Verbrennungsmotors nur noch
zu einem Drittel in den zertifizierten Normverbrauch
eines Hybridfahrzeugs eingeht.
Dann können Sie einen Motor verbauen,
der 10 Liter verbraucht, im Verkaufsprospekt
steht trotzdem nur 3,3 Liter.
DEM: Das wäre ja Augenwischerei.
Michael Bargende: Aber das wird so
geschehen. Im Verkaufsprospekt wird
stehen: zertifizierter Verbrauch nach
EU-Norm: 3,3 Liter. Der tatsächliche Verbrauch
von 10 Litern steht nirgends. Das
sehe ich so kommen, weil die EU-Norm
das so haben möchte.
DEM: Ein Bürokratenstreich? Gilt das
auch für die Mittelklasse?
Michael Bargende: Gerade hier, weil stark
auf die Kosten geachtet werden muss. Der
Hybrid muss ja für den NEFZ mindestens
30 Kilometer und außerorts 120 Kilometer
pro Stunde rein elektrisch schaffen. Sonst
darf nicht gedrittelt werden. Das heißt,
dass die Batterie entsprechend leistungsstark
ausgelegt werden muss. Das kostet
Geld, das dann beim Verbrennungsmotor
wieder eingespart werden könnte. Das
wäre sehr schade, weil es ermöglichen
würde, ein teures, leistungsstarkes, aber
verbrennungsmotorisch im Grunde rückständiges
Fahrzeug durch Hybridisierung
grün anzumalen.
8/2010