Verbrennungs- und Elektromotor

Kombinierte Verbrennungsmotor-Elektrofahrzeuge werden bereits von einigen PKW-Herstellern angeboten. Diese Kombination bietet folgende Vorteile:

• geringerer Verbrauch: je nach Auslegung ca 15-25 % gegenüber dem Basisfahrzeug. Dies wird zum einen dadurch bewirkt, dass der Verbrennungmotor so geregelt werden kann, dass er im optimalen Wirkungsgradbereich läuft und überschüssige Energie wird über einen Generator zur Batterieaufladung verwendet (Phlegmatisierung). Bei gleicher Leistung kann also ein kleinerer Motor als im Basismodell gewählt werden (Downsizing). Zum anderen wird beim Bremsen Energie in die Batterie zurückgeführt (Rekuperation). Insbesondere im Stadtverkehr trägt die Rückgewinnung der Bremsenergie maßgeblich zur Verbrauchsminderung bei.
• geringere Emissionen: dies gilt sowohl für toxische Emissionen (CO, CHn, NOx, Partikel), als auch für das Treibhausgas CO2, als eine unmittelbare Folge des geringeren Kraftstoffverbrauchs.
• gute Beschleunigung: Ein Verbrennungsmotor liefert im unteren Drehzahlbereich wenig Drehmoment, das Drehmomentmaximum liegt im oberen Drittel des Drehzahlbereichs. Beim Elektromotor ist es umgekehrt. Er hat vom Stand an das maximale Drehmoment und lässt bei höherer Drehzahl im Drehmoment nach. Durch Kombination der beiden Motoren kann das Fahrzeug um etwa 10-20 % schneller beschleunigen (elektrisches Boosten).

Seine Vorteile kann ein Hybridauto hauptsächlich in Ballungsräumen und auf Landstraßen ausspielen, da es dort zu häufigen Beschleunigungs- und Bremsvorgängen kommt, wodurch Rekuperation ausgenutzt werden kann. Im Autobahnbetrieb und bei gleichmäßiger Geschwindigkeit entfällt die Rekuperation. Durch das zusätzliche Gewicht von Elektromotor und Batterie kann hier der Verbrauch sogar höher als bei einem nur durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeug sein. Auch wird häufig ein kleinerer Verbrennungsmotor im Vergleich zum Basismodell eingesetzt (Downsizing), wodurch die Endgeschwindigkeit sinkt.

PKW

• Der Toyota Prius wird seit 1997 serienmäßig hergestellt. Er besitzt einen Benzinmotor, einen elektrischen Antriebsmotor und einen Generator, die über ein Planetengetriebe an die Antriebsachse gekoppelt sind. Betriebszustände, in denen der Verbrennungsmotor nur geringen Wirkungsgrad aufweist (Anfahren, Stadtverkehr) werden vom Elektromotor mit seinem sehr viel höheren Wirkungsgrad übernommen. Bei Bedarf, kann der Verbrennungsmotor auch komplett abgeschaltet werden. Bei Fahrt mit gleich bleibender Last (Marschbetrieb) treibt allein der Benzinmotor den Prius an, während die Batterie (Nickel-Metallhydrid-Akku) gleichzeitig vom Benzinmotor via Generator geladen wird. Bei stärkerer Last wird der Prius von beiden Motoren gemeinsam angetrieben. Im Motorbremsbetrieb kann Energie rekuperiert werden. Die Energieeinsparung beim Prius gegenüber Benzinern der gleichen Fahrzeugklasse beträgt gemäss Werksangaben rund 30 % (lt. Webseite 40 % Stand 08/2005 für das aktuelle Modell). Eine Version mit Nachlademöglichkeit am Stromnetz und größerer elektrischer Reichweite existiert als Prototyp.
• Mit dem Civic IMA bieten Honda eine 4-Türer-Limousine mit Hybridantrieb an. Der Wagen ist mit einem 61 kW (83 PS) Benzinmotor ausgestattet, der von einem 6,5 kW (9 PS) Elektromotor unterstützt wird. Der kombinierte Verbrauch ist mit lediglich 4,9 Litern/100km angegeben. Die neue Civicgeneartion (ab 2006) soll mit weiteren IMA-Varianten angeboten werden.
• Ford bietet den in Europa als Maverick bekannten Geländewagen in den USA in einer Version als Ford Escape Hybrid an. Der Escape Hybrid verwendet eine von Ford weiterentwickelte Version des THS-I aus dem ersten Toyota Prius. Der Bauraum für die Hybrid-Bauteile wurde schon bei der Entwicklung und Konstruktion mit einbezogen. Der Allradantrieb des Escape wird konventionell über eine Kardanwelle realisiert.
• Die zum Ford-Konzern gehörende Firma Mercury bietet ab Frühjahr 2006 einen Geländewagen mit Hybridantrieb an. Angetrieben wird das Allradfahrzeug von einem 2,3 l Benzinmotor mit Atkinson Zyklus/Atkinson-Prozess und einem 70 kW Permanentmagnet-Elektromotor.
• Seit April 2005 bietet Lexus in den USA ein Oberklasse-SUV mit Hybridantrieb an. Markteinführung in Europa ist Juni 2005. Der RX400h wird von einen V6 3,3 Liter Otto-Motor plus Generator und einem Elektromotor der Vorder- und einem Elektromotor an der Hinterachse angetrieben (elektrischer Allradantrieb). Der Antrieb basiert auf dem bereits verfügbaren Hybridantriebsstrang des Toyota Prius THS II. Das Fahrzeug kommt damit auf ein Systemdrehmoment von über 700 Nm bezüglich der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine. Der Verbrauch bleibt bei moderater Fahrweise unter 10 Liter. Zusätzlich wurden die Elektromotoren mit dem ESP-System gekoppelt. Sie erlauben einen ca. zehnmal schnelleren Eingriff in die Fahrsituationsstabilisierung als ein ABS/ESP-System mit herkömmlichen Hydraulikaggregat.