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Hybrid-Technik

Die zweiten Sieger

Foto: PSA 14 Bilder

In der Hybrid-Technik haben die Japaner zehn Jahre Vorsprung. Europäer und Amerikaner kontern jetzt gemeinsam mit neuer Technik. Entwickelt wird ein so genanntes Two-Mode-Hybrid-System, das noch mehr Sparpotenzial als die Toyota-Lösung offerieren soll.

19.05.2006

Eines scheint klar: Hybrid-Technik ist kein Strohfeuer, sondern ein Dauerbrenner. Widerstrebend und nur unter massivem Konkurrenzdruck – vor allem von Toyota – nehmen dies jetzt auch die europäischen und amerikanischen Automobilhersteller zur Kenntnis. Um den Entwicklungsvorsprung von Toyota einzuholen, haben sich zum Beispiel General Motors, Daimler-Chrysler und BMW zusammengetan: Das Global Hybrid Development Center in Troy (Michigan, USA) entwickelt ein so genanntes Two-Mode-Hybrid-System, das noch mehr Sparpotenzial als die Toyota-Lösung offerieren soll.

Anders als beim Prius gibt es hier zwei Betriebsarten, die durch die Verwendung eines zusätzlichen Planetengetriebes ermöglicht werden. Durch diese Übersetzung können die Elektromotoren kleiner dimensioniert werden, was die elektrischen Verluste reduziert. Die erste Betriebsart ist beim Anfahren und bei niedrigen Geschwindigkeiten aktiv. Bei höherem Tempo wird automatisch in die zweiten Stufe gewechselt. Allerdings soll dies für den Fahrer unmerklich erfolgen, da sich die Drehzahl des Verbrennungsmotors nicht ändert. Insgesamt drei Planetenradsätze und zwei Kupplungen sorgen dafür, dass sowohl der Verbrennungs- als auch die beiden Elektromotoren stets in einem möglichst effizienten Betriebsbereich mit geringen Verlusten arbeiten.

Durch die Verwendung von zwei Elektromotoren ermöglicht das Two-Mode-System aber auch das rein elektrische Fahren. So kann zum Beispiel mit einem Motor nahezu lautlos angefahren werden, während der zweite später unabhängig den Verbrennungsmotor anwirft. Ein weiteres Highlight des neuen Hybrid-Systems von General Motors, Daimler-Chrysler und BMW ist die Möglichkeit, neben dem stufenlosen Two-Mode-Betrieb zusätzlich die Funktionalität eines Automatikgetriebes mit vier festen Gangstufen darzustellen. Das System arbeitet dann wie ein Parallel-Hybrid – also ähnlich einem System mit Kurbelwellen-Starter- Generator – mit direkter mechanischer Verbindung zum Antrieb.

Bei Bedarf kann die Antriebskraft des Motors durch die Elektromotoren unterstützt werden. Drei Varianten sind in Arbeit: je eine für SUV sowie leichte Nutzfahrzeuge, für heckgetriebene Limousinen und für frontgetriebene Kompaktwagen mit Quermotor. Der erste Serieneinsatz des Two-Mode-Systems ist für das Modelljahr 2008 in den US-Geländewagen Chevrolet Tahoe und GMC Yukon geplant, bei Mercedes nicht vor 2010.

Was gibt es sonst noch zum Thema Hybrid?

Neben einem solchen Fulloder auch Strong-Hybrid genannten System wie dem Two-Mode- oder dem Toyota-System im Prius und den diversen Lexus-Hybridmodellen unterscheidet man je nach elektrischem Aufwand noch zwischen Micro-Hybrid und Mild-Hybrid. Der Micro-Hybrid, die einfachste und billigste Lösung, besteht lediglich aus einem riemengetriebenen Starter- Generator. Vorteile: Alles, auch Batterie und Bordnetz, bleibt wie bisher – für Diesel gut geeignet. Mit Start-Stopp-Funktion und geringfügiger Rückgewinnung von Bremsenergie (Rekuperation) springen dabei um die sechs Prozent Einsparung – vor allem im Kurzstreckenbetrieb – heraus. Nicht viel, aber in breiter Anwendung gegen die CO2-Belastung wirksamer als nur wenige Vollhybriden.

Aber erst der so genannte Mild-Hybrid ermöglicht mit seinem bis zu 20 kW starken Starter-Generator die elektrische Unterstützung des Verbrennungsmotors (Boost) etwa beim Anfahren oder zum Überholen. Downsizing des Motors und spürbare Rekuperation können den Spareffekt auf rund 15 Prozent steigern. Am intelligentesten managt Honda im neuen Civic Hybrid dieses System. Ohne Kupplung zwischen E-Maschine und Kurbelwelle nutzt Honda den 15 kW starken Starter-Generator sowohl zur Rekuperation als auch zum reinen elektrischen Fahren. In beiden Fällen läuft der Verbrennungsmotor zwar mit, wird aber durch Schließen sämtlicher Ventile stillgelegt, was seine Schleppleistung erheblich reduziert.

Der Verbrauch (4,6 L/100 km) des mit einem weit gespreizten CVT-Getriebe ausgestatteten Civic Hybrid entspricht annähernd dem des wesentlich aufwendigeren Prius-Vollhybriden. Auch Peugeot überraschte die Fachwelt mit einem einfachen, aber offenbar sehr effizienten Hybridkonzept. Mit einer kleinen Elektromaschine (16 kW), die auf der Getriebeeingangswelle sitzt, ist hier neben den üblichen Hybridfunktionen auch elektrisches Fahren möglich.

So kommt Peugeot mit nur einer Kupplung aus, braucht aber einen zusätzlichen Starter für den Motor. Doch der eigentliche Clou des Peugeot ist der Einsatz des HDi-Dieselmotors (1,6 Liter, 66 kW). Eine Kombination, die unbestritten als die sparsamste gilt, aber von deutscher Seite als viel zu teuer in Frage gestellt wird. Peugeot nennt für den 307 Zahlen, die für sich sprechen: 3,4 Liter Diesel auf 100 km, entsprechend 90 Gramm CO2. Sowohl Peugeot als auch Honda verwenden die ebenso bei Toyota gebräuchlichen Nickel-Metallhydrid-Batterien. Aber sie sind schwer, groß und verfügen nur über eine begrenzte Lebensdauer. Die sehr viel leistungsfähigeren, halb so großen Lithium-Ionen-Akkus halten länger, sind aber erst in einigen Jahren serienreif.

Im Jahr 2008 will auch der VW-Konzern Hybrid-Modelle serienreif haben. Audi wird zusammen mit Porsche den Hybrid für Längseinbau und Allradantrieb bearbeiten, VW den für Quereinbau. Als Partner hat man sich ein Konsortium der Zulieferer Continental Automotive Systems und ZF ins Boot geholt, welches die elektrischen Bauteile und die Leistungselektronik liefern wird. In allen Fällen handelt es sich um einfacher integrierbare Parallel-Hybride mit einer E-Maschine, die wahlweise mit einem Doppel-Kupplungsgetriebe oder, wie im Audi Q7 auf der IAA gezeigt, mit einer Wandlerautomatik funktionieren. An der Toyota-Marktführerschaft dürfte trotz dieser Entwicklungen aber noch lange keiner rütteln.

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