Plug-in-Hybrid

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Ein Plug-in-Hybrid, auch Steckdosenhybrid genannt, ist ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb, dessen Akkumulator zusätzlich über das Stromnetz extern geladen werden kann. Meist hat er einen größeren Akkumulator als ein reiner Hybrid und stellt so eine Mischform zwischen letzterem und einem Elektroauto dar.

Übliche Abkürzungen sind PHEF (für Plug-in-Hybridelektrofahrzeug) oder PHEV (für englisch plug-in hybrid electric vehicle).

Entwicklungslinien zum PHEV[Bearbeiten]

Verschiedene Fahrzeugantriebe im Vergleich

Nebenstehende Grafik zeigt in zwei Spalten (Spaltenköpfe G und H) des Schemas die Bezeichnung PHEV. Trotzdem handelt es sich um unterschiedliche Antriebskonzepte. Das liegt daran, dass die Entwicklung des PHEV vergleichsweise spät eingesetzt hat, und durch Weiterentwicklung zweier unterschiedlicher Antriebskonzepte erfolgte.

Sowohl die hybriden Antriebe (Spalte F) können als Vorläufer betrachtet werden, als auch die rein elektrischen Antriebe, die im Schema weiter rechts (Spalte I) positioniert sind. Bei den Hybridfahrzeugen, z. B. Toyota Prius, handelt es sich um Full Hybrids, so genannt, weil bereits in bestimmten Fahrzuständen (betriebswarm, geringe Geschwindigkeit, geringer Leistungsbedarf) rein elektrisch gefahren werden kann. Die Batterie muss hierzu jedoch einen bestimmten minimalen Ladezustand aufweisen. Ist sie stärker entladen, wird der elektrische Antrieb von der Steuerung nicht freigegeben.

Die in den Prototypen des Prius-PHEV eingesetzte Batterie ist von einem anderen Typ (Lithium-Ionen), ihr Energieinhalt ist jedoch nicht wesentlich größer als bei dem ursprünglichen Modell. Sie kann jedoch an einer Ladestation oder der heimischen Steckdose zusätzlich aufgeladen werden. Hiermit wird die Funktionalität des Elektroantriebs deutlich ausgeweitet, muss doch die für eine elektrisch betriebene Fahrt notwendige Energiemenge nicht erst während der Fahrt mit dem Verbrennungsmotor erzeugt werden, sondern kann bereits durch nächtliches Aufladen an der Steckdose bereitgestellt werden.

Die Entwicklung des PHEV nach Maßgabe der Spalte H im Antriebsschema erfolgte aus einer ganz anderen Motivation heraus. Hier sollte auf der Basis eines bereits existierenden Elektrofahrzeugs die Möglichkeit geschaffen werden, die Batterie auch während einer Fahrt dann aufladen zu können, wenn der Ladezustand eine Weiterfahrt unmöglich gemacht hätte. Diese Fahrzeuge verfügen somit über einen Range Extender, einen „Reichweitenverlängerer“. Dieser besteht in manchen Fällen (GM Volt) aus einem Verbrennungsmotor, dessen Aufgabe es ist, die Batterie mit Hilfe eines Generators aufzuladen. Erst dieser Range Extender macht das ursprüngliche Elektrofahrzeug zu einem Hybridfahrzeug. Als Elektrofahrzeug ließe es sich selbstverständlich an der Steckdose aufladen. Diese Funktionalität behält man natürlich bei, auch wenn die zusätzliche Lademöglichkeit mittels Range Extender gegeben ist.

Der Unterschied zwischen den beiden Plug-in-Charakteristiken besteht also im Wesentlichen darin, welche Energie die Primäre ist und welche die Sekundäre. Im Falle der Spalte G ist es ein Kraftstoff, im Falle der Spalte H jedoch elektrische Energie.

Während eine Antriebsart, nämlich der Elektromotor, durch die Bezeichnung „hybridelektrisch“ festgelegt ist, so ist der zweite Antrieb (der sogenannte „Reichweitenverlängerer“) erst einmal beliebig. Bei aktuellen Modellen und Prototypen ist dies jedoch in der Regel ein konventioneller Verbrennungsmotor, so bei dem ab 2003 angebotenen aber mittlerweile wieder eingestellten Renault Kangoo Elect'road.

Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge verbinden die Vorteile von Batteriefahrzeugen und Benzinfahrzeugen: Auf kürzeren Strecken und im Stadtverkehr fährt das Auto mit dem elektrischen Antrieb leise, emissionsfrei und sparsam mit Strom aus der Batterie, während durch den zweiten Antrieb (z. B. dem Benzinverbrenner) das Auto auch dann noch fährt, wenn die Batterie leer ist und so eine höhere Reichweite möglich wird. Nachteile sind allerdings die hohen Herstellungskosten, die noch einmal deutlich über denen eines nicht steckdosenladbaren Hybridfahrzeugs liegen. Die Dauerhöchstgeschwindigkeit auf Langstrecken wird durch die Leistung des Reichweitenverlängerers bestimmt.

Beispiele[Bearbeiten]

Die General Motors Tochter Saab stellte bereits auf Stockholm Motor Show im März 2006 ein Plug-In-Hybrid-Cabrio (auf Basis des Saab 9-3s) vor, ohne die Plugin-Fähigkeit besonders herauszustellen;[1] Die Firmen Lithium Technology Corporation (LTC) und Zytek Systems präsentierten Ende 2006 einen zum Plug-in-Hybrid-konvertierten Smart Forfour mit Akkuzellen der thüringischen Gaia Akkumulatorenwerke GmbH.[2][3]

General Motors präsentierte auf der IAA 2007 das Modell Flextreme von Opel und Volt Plug-in Hybrid von Chevrolet. Für den Range Extender wurden die drei Varianten Diesel mit Bluetec, Benzin und Wasserstoff-Brennstoffzelle vorgestellt.

2011 war die Markteinführung des Opel Ampera (baugleich mit dem Chevrolet Volt).[4]

Volvo stellte auf der IAA 2007 den Volvo Recharge vor. Vier Radnabenmotoren ersetzen hier sogar die Bremsen. Gebremst wird nur mit den Radnabenmotoren. Der 2011 vorgestellte V60 plug-in hybrid wird seit dem ersten Quartal 2013 ausgeliefert.

BYD stellte auf dem Genfer Autosalon 2008 den F3 DM vor. Das Fahrzeug verfügt über 20-kWh-Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus aus eigener Fertigung, einen 50-kW-Benzin- und 50-kW-Elektromotor und soll eine Reichweite von 110 km mit Strom ermöglichen. Die Schnellladung erfolgt über eine 230-V-Steckdose. Das Auto soll Herbst 2008 auf den chinesischen Markt und 2010 nach Europa kommen.

Toyota präsentierte auf der IAA in Frankfurt am Main im September 2009 die auf der dritten Generation des Toyota-Prius-Vollhybrid basierende Plug-In-Variante, den Toyota Prius PHV. Laut Herstellerangaben erreicht er im reinen Elektroantrieb 100 km/h Höchstgeschwindigkeit und hat eine Reichweite von 20 km. Ende 2009 startet Toyota damit ein Leasingprojekt mit über 500 Fahrzeugen, davon etwa 150 in Europa.[5] Die Serieneinführung erfolgte im Oktober 2012.[6]

Das Nachfolgemodell Renault Kangoo Cleanova II hat eine speziell entwickelte Antriebseinheit die parallel (ab 80 km/h) und seriell (unter 80 km/h) mischt und mit 60-kW-Elektromotor und 40-kW-Verbrennungsmotor bessere Fahrleistungen als die konventionellen Varianten bietet.

Auch die Daimler AG konstruiert im Moment Plug-in-Hybride mit Verbrennungsmotor, die auf dem Kleintransporter Sprinter basieren. Die ersten Prototypen sind bereits bei einer kundennahen Fahrerprobung in den USA im Einsatz.

Porsche kombiniert mit dem 918 Spyder, der in Kleinserie ab 2014 erhältlich sein soll, einen 368 kW (500 PS) V8-Verbrennungsmotor mit zwei Elektromotoren an Vorder- und Hinterachse mit einer mechanischen Gesamtleistung von 160 kW (218 PS). Der 320 km/h schnelle Supersportwagen soll die 100 km/h in unter 3 Sekunden erreichen, aber auch bei entsprechender Fahrweise 3 Liter Kraftstoff verbrauchen bzw. 70 g CO2/km ausstoßen. Zudem soll man ihn bis zu 25 km weit rein elektrisch bewegen können. Der Grundpreis des 918 beläuft sich auf 768.026 €.[7]

BMW i8, vordere Seitenansicht

BMW stellte auf der IAA 2009 das Konzeptfahrzeug BMW i8 vor, einen Plug-in-Hybrid-Supersportwagen dessen Gesamtkonzept von vornherein auf Energieeinsparung entwickelt wurde. Komponenten des Elektroantriebs teilt sich der i8 mit dem Elektroauto BMW i3. Beide Fahrzeuge werden aus Carbonfaser und Leichtmetall gefertigt. Der Allradantrieb des i8 wird über einen an der Vorderachse befindlichen 96-kW-Elektromotor und einen an der Hinterachse montierten 1,5-Liter-Turbobenzinmotors mit 170 kW realisiert. Mit einem Leergewicht von 1490 kg und einer Gesamtantriebsleitung von 266 kW (363 PS) beschleunigt das Fahrzeug in 4,4 s von 0 auf 100 km/h. Im europäischen Fahrzyklus verbraucht er dabei 2,1 l Benzin und stößt 49 g/km CO2 aus. Rein elektrisch hat der BMW i8 eine Reichweite von bis zu 37 km, welche mit Verbrennungsmotor auf 500 bis 600 km gesteigert werden kann.

In der Schweiz hat die Firma swisscleandrive einen parallelen Plug-In-Hybridantrieb entwickelt und als Prototyp im Fiat 500 auf der Autozürich 2009 vorgestellt.[8] Der Pkw kann 20–30 km rein elektrisch fahren, verfügt im Hybridmodus über Allradantrieb und leistet 122 PS. Der Verbrauch liegt je nach Fahrmodus zwischen 0 und 5 Litern Benzin sowie zwischen 0 und 20 kWh Strom/100 km. Eine Vorserie des Fiat 500 swisscleandrive sollte 2011 auf den Markt kommen und die patentierte Steuerung auf weitere Autos adaptiert werden. Die Entwicklung wurde 2012 aus finanziellen Gründen eingestellt.

Mitsubishi Plug-in Hybrid Outlander

Mitsubishi stellte auf dem Pariser Autosalon 2012 mit dem Plug-in Hybrid Outlander den ersten Plug-in Hybrid-Allrad-SUV der Welt vor. Dank seiner Lithium-Ionen-Batterie mit einer Kapazität von 12 kWh erreicht er eine rein elektrische Reichweite von 52 km. Die Gesamtreichweite beträgt über 800 km bei einem durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch von 1,9 l/ 100 km nach NEFZ-Messverfahren. Der 2,0-l-Benzinmotor mit 89 kW (121 PS) und zwei Elektromotoren mit 60 kW (82 PS) ermöglichen Höchstgeschwindigkeiten bis 170 km/h. Aufgeladen werden kann er in fünf Stunden an einer herkömmlichen Steckdose oder zu 80 Prozent in 30 Minuten an einer Schnellladesäule nach CHAdeMO-Standard.[9] Die Produktion der Europaversion des Plug-in Hybrid Outlander wurde im August 2013 gestartet.[10] In Deutschland wird das Hybridfahrzeug ab Mai 2014 ab einem Preis von 39.990 Euro erhältlich sein.[11]

Kritik und alternative Lösungsansätze[Bearbeiten]

Sonderform des Hybrid: Im Wagen Elektromotor und Akkus, im Anhänger bei Bedarf Verbrennungsmotor, Treibstofftank und Generator, der Genset trailer von AC Propulsion

Kritisiert hat diese Entwicklungslinie Hondas Präsident Takeo Fukui: Er betrachte diese Fahrzeuge als batteriebetriebene Elektrofahrzeuge, die überflüssigerweise einen Verbrennungsmotor und Benzintank mit sich herumschleppen.[12]

Um diese Zusatzlast im Alltagsbetrieb zu vermeiden, in dem die Reichweite der Batterien meist ausreichen, gibt es drei Konzepte:

  • Die Mindset AG unter damaliger Leitung von Murat Günak wollte den Verbrennungsmotor mühelos ausbaubar gestalten. Die Entwicklung wurde jedoch 2009 weitgehend eingestellt.[13][14][15]
  • Die US-Firma AC Propulsion entwickelt einen Generatorenanhänger, den sie Genset trailer nennt. Das Zusatzgewicht wird also nur für Langstrecken mitgeführt.
  • Beim Prototyp Opel Twin wurde entweder Batterie und Elektroantrieb mitgeführt oder für Langstrecken ein Dreizylinder-Verbrennungsmotor.

Generell wird das Thema Elektromobilität in Deutschland und Europa zurzeit mit erhöhtem Interesse betrachtet.

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: plug-in-hybrid-elektrische Fahrzeuge – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Saab BioPower Hybrid Concept World's First Fossil-Free Hybrid Vehicle. In: AutoWeb News. Web Publications Pty Ltd., 30. März 2006, abgerufen am 2. Juli 2012 (englisch).
  2. Zytek Introduces Plug-In Hybrid Demonstrator smart for four. In: Green Car Congress. 5. Dezember 2006, abgerufen am 26. Juli 2012 (englisch).
  3. Smart ForFour PHEV Conversion. In: The Energy Blog. 6. Dezember 2006, abgerufen am 26. Juli 2012 (englisch).
  4. ADAC Motorwelt März 2009, Seite 28
  5. Toyota Prius PHV
  6. Prius Plug-in Hybrid ab sofort bestellbar
  7. Porsche 918 Spyder auf der Konzernseite
  8. swisscleandrive
  9. Offizielle Website vom neuen Mitsubishi Plug-in Hybrid Outlander
  10. Produktionsstart des Crossover Outlander mit Plug-in-Hybridantrieb, offizielle Pressemeldung vom 4. September 2013
  11. Attraktive Preise für innovativen Plug-in Hybrid Outlander, offizielle Pressemeldung vom 25. März 2014
  12. Gernot Goppelt: Hybrid oder Elektroauto? Hersteller eröffnen neue Diskussion. In: heise online. Heise Zeitschriften Verlag, 24. Oktober 2007, abgerufen am 26. Juli 2012 (deutsch).
  13. Halbjahresbericht 2009, Mindset Holding, 22. September 2009 (insb. Seite 8, Kapitel "Fortführung")
  14. „Geldnöte: Machtkämpfe erschüttern Mindset“, Neue Luzerner Zeitung, zisch.ch, 16. Februar 2010
  15. „Elektroautos: Mindset schreibt tiefrote Zahlen“, Luzerner Zeitung, zisch.ch, 1. April 2010