Hybridfahrzeuge spielen in der Mobilitätswende eine wichtige Rolle. Sie sind eine Art Brückenlösung, weil sie die Nachhaltigkeit eines Elektroantriebs mit der Reichweite und der Zuverlässigkeit eines Verbrenners kombinieren. Das ist aber nicht bei jedem Hybrid gleich umgesetzt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, beide Antriebe zu kombinieren. Die wichtigsten Konzepte sind der parallele und der serielle Hybridantrieb – ergänzt durch Mischformen und den sogenannten Range Extender. Zeit für einen genaueren Blick auf diese Technologien.
Paralleler Hybrid: Geteilte Kraft, gemeinsamer Antrieb
Beim parallelen Hybridantrieb sind sowohl Verbrennungs- als auch Elektromotor mechanisch mit dem Antriebsstrang verbunden. Beide liefern ihre Leistung – je nach Bedarf – entweder einzeln oder gemeinsam direkt an die Räder. Das Herzstück dieser Architektur ist meist ein automatisiertes Kupplungssystem oder ein spezielles Hybridgetriebe, das die Kraftverteilung zwischen den beiden Motoren steuert.
Technisch gesehen gibt es zwei Varianten: Entweder sind die beiden Motoren über eine gemeinsame Achse verbunden (koaxial), oder sie arbeiten über getrennte Achsen, die über ein Getriebe miteinander gekoppelt sind. Letzteres erlaubt eine präzisere Steuerung, erfordert aber eine komplexere Regelungselektronik.
Das klassische Beispiel ist das sogenannte P2-Hybridsystem. Dabei sitzt der Elektromotor direkt zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe. Über eine Trennkupplung kann der E-Motor den Antrieb alleine übernehmen oder den Verbrenner unterstützen. Dieses Layout findet sich etwa in Modellen von Mercedes, BMW oder Audi mit 48-Volt-Technik.
Vorteil: Beide Motoren nutzen die gleiche Kraftübertragung. Der Verbrenner muss nicht dauerhaft laufen, was im Stadtverkehr Kraftstoff spart.
Nachteil: Für rein elektrisches Fahren braucht es eine ausreichend große Batterie und einen leistungsfähigen E-Motor – beides ist bei einfachen Systemen oft nicht gegeben.
Serieller Hybrid: Der Verbrenner treibt nie die Räder an
Beim seriellen Hybrid ist der Verbrennungsmotor vollständig vom Antrieb der Räder entkoppelt. Er treibt ausschließlich einen Generator an, der elektrische Energie erzeugt. Diese Energie wird entweder direkt an den Elektromotor weitergeleitet oder im Akku zwischengespeichert.
Der elektrische Fahrmotor ist die einzige Antriebsquelle für die Räder. Dadurch entfällt ein herkömmliches Getriebe. Stattdessen arbeitet das System mit einem einfachen elektrischen Leistungsverteiler – oft basierend auf einem DC/AC-Wechselrichter.
Vorteil: Der Verbrennungsmotor läuft meist im optimalen Drehzahlbereich, das verbessert den Wirkungsgrad. Außerdem ist die Fahrcharakteristik rein elektrisch, inklusive Rekuperation.
Nachteil: Die doppelte Umwandlung von Energie führt zu thermodynamischen Verlusten, besonders bei höherem Leistungsbedarf oder Autobahntempo.
Range Extender: Der Generator als Rückversicherung
Ein Range Extender (REX) ist streng genommen kein eigener Hybridtyp, sondern eine Variante des seriellen Konzepts. Auch hier erzeugt ein kleiner Verbrennungsmotor Strom, aber nur dann, wenn die Batterie leer oder fast leer ist. Der REX arbeitet nicht permanent, sondern nur als Backup-System. Die Räder werden ausschließlich elektrisch angetrieben.
Bekannt wurde das Prinzip durch den BMW i3: Ein Zweizylinder-Benziner mit 647 cm³ Hubraum erzeugt über einen Generator elektrische Energie. Er springt automatisch an, wenn der Akkustand unter einen bestimmten Schwellenwert sinkt. Die Batterie bleibt dabei der Hauptspeicher. Der REX verlängert lediglich die Reichweite, ohne das Fahrverhalten zu verändern.
Eine Alternative bietet der Mazda MX-30 R-EV: Hier setzt Mazda auf einen kleinen Wankelmotor, der sehr kompakt gebaut ist und bei konstanter Drehzahl betrieben wird. Das reduziert Vibrationen und verbessert den Wirkungsgrad im Teillastbereich.
Vorteil: Der REX bietet Sicherheit bei knapper Ladeinfrastruktur und verlängert die Einsatzmöglichkeiten eines Elektroautos.
Nachteil: Durch die zusätzliche Technik (Tank, Motor, Abgasanlage) steigen Gewicht und Komplexität und mit ihnen auch die Kosten.
Mischhybrid (Power-Split): Elektronik entscheidet, wer antreibt
Der Mischhybrid – oft auch als leistungsverzweigter Hybrid bezeichnet – vereint beide Konzepte. Je nach Fahrzustand arbeitet das System als paralleler oder als serieller Hybrid. Die Aufteilung der Antriebsleistung erfolgt über ein Planetengetriebe oder ein eCVT (elektronisch gesteuertes stufenloses Getriebe), das die mechanische und elektrische Kraft intelligent kombiniert.
Das bekannteste Beispiel ist der Toyota Prius. Dessen Hybrid Synergy Drive verwendet ein sogenanntes Power-Split-Getriebe. Der Verbrennungsmotor kann direkt die Räder antreiben oder über einen Generator elektrische Energie erzeugen. Gleichzeitig kann der Elektromotor das Fahrzeug bewegen oder den Verbrenner unterstützen.
Diese Architektur erlaubt es, bei niedriger Last rein elektrisch zu fahren, beim Beschleunigen beide Motoren zu nutzen und beim Bremsen Energie zurückzugewinnen. Die Steuerung entscheidet sekündlich neu, welcher Modus effizienter ist.
Vorteil: Sehr flexible Energieverteilung und gute Gesamtwirkungsgrade, besonders im Stop-and-Go-Verkehr.
Nachteil: Hoher technischer Aufwand und ein Fahrgefühl, das sich je nach Situation künstlich anfühlen kann.
