Was ist ein Hybrid an einem Auto. Hybridmotor

BMW 7 Mild Hybrid ActiveHybrid: Elektromotor unterstützt den Verbrennungsmotor

Vollhybrid-Konzept: Der BMW X6 ActiveHybrid kann sich voll und ganz auf seinen Elektromotor verlassen

Das Wort "Hybrid" kommt aus dem Lateinischen und bedeutet etwas, das gemischten Ursprungs ist oder unterschiedliche Elemente kombiniert. In der Automobiltechnik bezeichnet er ein Fahrzeug mit zwei Antriebsarten. In der Regel handelt es sich dabei um einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor.

Bei Leichtbau-Hybridinstallationen wird der Elektromotor nur als Hilfsmotor für den Verbrennungsmotor (ICE) verwendet. In einer vollwertigen Hybridinstallation wird der Verbrennungsmotor jedoch effizienter mit einem Elektromotor gepaart. Darüber hinaus wird der Elektromotor sehr leistungsstark verwendet, der das Auto bei niedrigen Geschwindigkeiten unabhängig fahren kann.

Für moderne Automobilhersteller bedeutet ein „Hybridauto“ mehr, als nur einen Elektromotor in einen Antriebsstrang zu integrieren. Dies ist die „intelligente“ Steuerung des Energieflusses im Auto. Eine effektive Kombination von Verbrennungsmotoren mit Elektromotoren reduziert den Kraftstoffverbrauch, die Abgastoxizität, verbessert die Dynamik und den Fahrkomfort. Ein gutes Beispiel dafür ist der luxuriöse BMW 7 ActiveHybrid, über den wir im Artikel „Active Hybrids“ gesprochen haben. Heute entwickeln Autohersteller fünf Hauptvarianten von Hybridfahrzeugen.

Konsistent... Bei einem solchen Hybridsystem arbeitet der Verbrennungsmotor im sparsamsten Modus, allein um die Batterie des Elektromotors aufzuladen. Das Auto selbst wird von einem Elektromotor angetrieben.

Parallel... Bei einem solchen Hybrid arbeiten der Verbrennungsmotor und der Elektromotor unabhängig voneinander und können je nach Typ (Mild- oder Vollhybrid) das Auto gleichzeitig oder abwechselnd antreiben.

Weich... Dabei werden der traditionelle Anlasser und die Lichtmaschine komplett durch einen Elektromotor ersetzt, der zum Anlassen und zur Unterstützung des Motors dient. Dies trägt dazu bei, die Fahrdynamik zu erhöhen und den Kraftstoffverbrauch um ca. 15 % zu senken. Der Elektromotor und die Batterien sind nicht dafür ausgelegt, das Fahrzeug allein anzutreiben. Dadurch können sie aber im Vergleich zu den Komponenten eines Vollhybrids deutlich leichter und kostengünstiger gemacht werden. Der BMW 7 ActiveHybrid basiert auf dem Mildhybrid-Konzept.

Voll... Bei Vollhybridsystemen kann das Auto in jeder Bewegungsphase von einem Elektromotor angetrieben werden: sowohl beim Beschleunigen als auch beim Fahren mit konstanter Geschwindigkeit. Bei einem „Stadtfahrrad“ kann ein Auto beispielsweise nur einen Elektromotor nutzen. Die Systemkomponenten dieses Konzepts sind spürbar größer, massiver und deutlich schwieriger zu verbauen als bei einem „weichen“ Hybrid. Sie können jedoch die Fahrdynamik deutlich verbessern. Darüber hinaus kann der Kraftstoffverbrauch durch die ausschließliche Verwendung von Strom beim Fahren in der Stadt um 20 % gesenkt werden. Der Vollhybrid ist der BMW X6 ActiveHybrid.

Wiederaufladbar... Die Kapazität, Größe und das Gewicht des Akkus hängen von seinem Verwendungszweck ab. In den letzten Jahren haben neue Entwicklungen auf diesem Gebiet die Anwendbarkeit von Batterien in Automobilen stark erweitert. Hohe Kapazität und Langlebigkeit machen Li-Ion- und Ni-MH-Netzteile vollständig für den Einsatz in Hybridfahrzeugen geeignet.

Hybridantriebsstrang Lexus RX400h

Das Hybridkraftwerk kombiniert die Arbeit eines modernen Verbrennungsmotors und eines Elektromotors. Der gesamte Komplex wird elektronisch gesteuert, einschließlich des Kraftstoffverbrauchs (je nach gewählter Fahrweise).

Die Bewegung wird von einem Elektromotor gestartet, der auch bei niedrigen Geschwindigkeiten arbeitet. Bei steigender Geschwindigkeit wird Energie von den Batterien an die Leistungssteuerung geleitet, die sie an die Elektromotoren verteilt. Elektromotoren ermöglichen Hybriden ein sehr sanftes Anfahren. Das gesamte Funktionsprinzip des Hybridkraftwerks demonstriert Hybridauto Lexus RХ400h.

Im Normalbetrieb des Autos wird die Energie zwischen den Rädern und dem Generator verteilt, dem Generator, der die Elektromotoren antreibt. Ein elektronisches System steuert die Energie, um Energieeinsparungen zu maximieren. Der Generator gibt bei Bedarf überschüssige Energie an die Batterie ab und lädt sie auf.

Wenn der Hybrid beschleunigt, arbeitet der Verbrennungsmotor, und um die Dynamik zu verbessern, gibt es einen Elektromotor. Beim Bremsen wird Energie umgewandelt – kinetische in elektrische Energie. Es wird von Elektromotoren an die Leistungssteuereinheit geleitet, die es wiederum an die Hochvoltbatterie zurückführt. Gleichzeitig arbeitet der Benziner im Normalbetrieb.

Die Aufgabe von Hybridkraftwerken:

• Bieten gute Leistung und schnelle Beschleunigung durch sofortige Kraftentfaltung.
• Sparen Sie einen Teil der Energie beim Bremsen, indem Sie sie teilweise in elektrische Energie und teilweise in Wärme umwandeln (im Gegensatz zu herkömmlichen Autos, bei denen sie zu 100% in Wärme umgewandelt wird).
• Statten Sie den Hybrid mit einem modernen Energiemanagementsystem aus.
• Reduzieren Sie Größe und Gewicht der Komponenten.

„Das heißt, Hybridantriebe im Auto müssen den Wunsch nach Umweltschutz mit hoher Fahrsicherheit und maximalem Fahrspaß verbinden.“ Dies ist eine Aussage des Chefingenieurs des Lexus RX400h, der auch sagte, dass das neue Hybridsystem des Unternehmens hervorragend für große und mittelgroße Fahrzeuge geeignet ist.

Hybridgetriebe

Sein Zweck in einem Hybridantriebssystem besteht darin, den Kraftfluss dorthin umzuverteilen, wo er am meisten gebraucht wird. Aber es sorgt nicht nur für eine möglichst sparsame Energienutzung, sondern auch für den gemeinsamen Betrieb zweier Motoren und reagiert sofort auf den Bedarf des Fahrers nach mehr Leistung.

Zwei Energiequellen- Elektro und Benziner, mit denen der RX400h (wie jedes andere Auto) gefahren wird, ergänzen sich perfekt. Elektromotoren bieten sofortige zusätzliche Leistung, verbrauchen keinen Kraftstoff und sorgen gleichzeitig für eine saubere Atmosphäre. Jede der Quellen arbeitet im System in einem optimalen Modus und gewährleistet die Kraftstoffeffizienz des Autos und hervorragende Fahreigenschaften.

Energierückgewinnung in einem Hybridantrieb

Die Energie, die unter normalen Bedingungen unwiederbringlich verschwendet wird, ermöglichen Hybridtechnologien des Kraftwerks eine Teilnutzung, d.h. Dies ist eine der Einsparungsquellen. Insbesondere die Hybridtechnologien von Lexus liefern hohe Leistung durch eine leistungsstarke Hauptenergiequelle, die einen hochmodernen V6-Verbrennungsmotor und einen drehmomentstarken Elektromotor für zusätzliche Leistung verwendet. Gleichzeitig gibt es keine Vibrationen, Geräuschpegel, Benzinverbrauch und CO2-Emissionen in die Atmosphäre werden reduziert. Der Fahrer spürt nur, wie schnell der Motor auf Befehle reagiert. Ein ausgeklügeltes und zugleich kompaktes Hybrid-Kraftwerk, das einen Hochvolt-Elektromotor beinhaltet, sorgt für sanfte Beschleunigung und maximalen Fahrkomfort.

Beim Bremsen des Fahrzeugs kommt zusätzlich ein Generator zum Einsatz, der besonders bei Fahrten in der Stadt effektiv ist. In einem Hybridkraftwerk gibt es praktisch keine Reibung, da kein Getriebe vorhanden ist, wodurch Sie kinetische Energie sparen können, indem Sie sie in elektrische Energie umwandeln.

Wechselrichter in einem Hybridkraftwerk

Gleichstrom wird in Wechselstrom umgewandelt, der dank des Wechselrichters den Elektromotor antreibt. Der Lexus RХ400h verwendet eine Hochspannungsschaltung, die die Spannung erhöht, wodurch bei gleichem Stromwert die elektrische Leistung steigt, die Produktivität und das Siededrehmoment des Elektromotorantriebs steigen.

VDIM oder Machine Dynamics Integrated Control System

Für die Verbesserung der Regelgüte sorgen auch ein modifiziertes Fahrwerk, ein elektronisches Regelsystem, ein modernes Stabilitätskontrollsystem und das VDIM selbst, das mit dem Ziel entwickelt wurde, bisher eher getrennt entwickelte Systeme zu kombinieren, auch wenn sie in ein Auto: ABS - Antiblockiersystem, TRC - Traktionskontrolle, VCS - Wechselkursstabilitätssystem, ЕРS - elektrische Servolenkung. Dies verbesserte sowohl die Eigenschaften des Hybrids als auch die Sicherheit und ermöglichte es, das Verhalten des Autos vorhersehbarer und weicher zu machen. VDIM vereint nicht nur sie alle und erhält von zahlreichen Sensoren Informationen über den aktuellen Fahrzeugzustand, sondern steuert auch den Allradantrieb und das Hybridkraftwerk. Und die Optimierung des Betriebs von Systemen dank VDIM wirkt sich positiv auf die Eigenschaften der dynamischen aus. Dieses Antriebssystem ist viel effizienter und weniger aufdringlich als herkömmliche Stabilitätskontrollsysteme. Das dynamische Regelsystem mit Hochgeschwindigkeits-Getriebe-, Brems- und Motorsteuerungstechnologie steuert vollständig den Hybridantriebsstrang, das Bremssystem und den Allradantrieb und steuert beide Motoren gleichzeitig entsprechend den spezifischen Fahrbedingungen.

Systemstart

Das Stromversorgungssystem schaltet sich ein, nachdem der elektronische Schlüssel eine Bestätigung erhalten hat, was bedeutet, dass sich der Fahrer im Auto befindet. Sobald die Zündung eingeschaltet wird, überprüft das System den Zustand aller Sensoren, des Benzin- und Elektromotors, der Batterie und des Generators. Dann werden die verschiedenen Komponenten des Hochvoltsystems eingeschaltet - das Auto ist einsatzbereit.

Systemabschaltung

Bevor der Fahrer, der die Zündung ausgeschaltet hat, den Fahrgastraum verlässt, werden alle Komponenten des Stromversorgungssystems ausgeschaltet - der letzte, der den Computer ausschaltet, um sicherzustellen, dass die Trennung der Komponenten abgeschlossen ist.

Bremskontrolle in einem Hybridantriebsstrang

Das elektronisch gesteuerte regenerative Bremssystem zur Optimierung der gespeicherten Energiemenge entscheidet selbstständig, wann die hydraulischen Bremsen eingesetzt werden und in welchen Fällen regeneratives Bremsen durchgeführt wird, das es (das System) so oft wie möglich einsetzt.

Energieverwaltung

Das Kraftwerk steuert den Energieverbrauch im gesamten Auto und bestimmt ausgehend vom aktuellen Zustand des Hybrids, welcher der beiden Motoren eingeschaltet werden muss. Das heißt, es hängt davon ab, ob eine Beschleunigung erforderlich ist, und auch von den Signalen, die der Computer von der Batterie liefert. Wenn die Batterieladung ausreichend ist und die Temperatur nicht zu niedrig ist, wird das Auto beim ersten Start von einem Elektromotor angetrieben, wobei der Motor zuerst vom Generator gestartet wird (die Energie, die für das gesamte Auto benötigt wird, ist sofort berechnet). Als nächstes werden die Fahrbedingungen basierend auf der Sicherstellung der maximalen Effizienz berechnet, die erforderlich ist, um die erforderliche Energie zu erzeugen. Danach wird das Signal an den Motor gesendet, um die erforderliche Drehzahl zu erhalten, die vom Generator weiter gesteuert wird.

In den letzten Jahren denken die Menschen immer mehr über Ökologie nach. Die Autoindustrie ist keine Ausnahme. Jedes Jahr werden die Umweltstandards erhöht und damit werden Fahrzeugmotoren modernisiert und verbessert. Der Hybridmotor ist eine der Lösungen, um die Umweltfreundlichkeit des Fahrzeugs zu verbessern.

Was ist ein Hybridmotor

Was ist ein Hybridmotor und sein Aufbau? Das Wort „Hybrid“ selbst wird aus dem Lateinischen als „Kreuz“ übersetzt. Tatsächlich ist es eine Kreuzung zwischen der klassischen Version des Antriebs und des Elektromotors. Der Antrieb der Antriebsräder erfolgt also durch Rotation unter Verwendung eines herkömmlichen Verbrennungsmotors oder eines Elektromotors.

Jedes der Aggregate erfüllt in Bewegung eine bestimmte Funktion. Steht ein Fahrzeug also im Stadtstau, erfolgt die Bewegung mit Hilfe eines Elektromotors, auf der Autobahn kommt aber ein Benzinkraftwerk zum Einsatz.

Pluspunkte von "Hybrid"

Das vielleicht größte Plus bei der Verwendung eines Hybridantriebsstrangs ist seine Wirtschaftlichkeit. Typischerweise verbraucht ein solcher Motor 25-30% weniger Kraftstoff als herkömmliche Benzinmotoren.

Der zweite positive Punkt ist der hohe Umweltstandard. Wenn der Kraftstoffverbrauch sinkt, gehen weniger Abgasemissionen in das Ökosystem.

Der dritte Pluspunkt ist, dass die Batterien für den Elektromotor vom Benziner geladen werden und wenn sie einmal leer sind, kann man jederzeit auf Benzin umsteigen. Dazu gehören auch die gleichen technischen Eigenschaften. In Sachen Leistungscharakteristik steht der „Hybrid“ einem konventionellen Motor in nichts nach.

Das Beste daran ist, dass der "Hybrid"-Motor im städtischen Nutzungszyklus gedeiht, wo es häufige Stopps gibt. In diesem Fall arbeitet hauptsächlich der Elektromotor selbst. In vielen Ländern werden „Hybrid“-Autos von der Stadtpolizei gefahren.

Nachteile der Verwendung eines "Hybrids"

Der erste erwähnenswerte Nachteil ist die teure Reparatur von Hybridmotoren. Hersteller des „Hybrids“ erklären dies damit, dass das Aggregat sowohl in der Wartung als auch in der Restaurierung baulich schwierig ist.

Hybridmotorbatterien, die sehr empfindlich auf extreme Temperaturen und Absinken reagieren, wodurch sie sich bei einem Unterschreiten von -15 Grad Celsius schnell entladen und hauptsächlich mit Benzin betrieben werden.

Die hohen Kosten des Fahrzeugs selbst mit einem Hybridmotor. Nicht jeder Autoliebhaber kann sich ein Auto leisten, das 20.000 Dollar kostet. Trotzdem haben eine Reihe von Ländern Vorzugssteuern auf Zollabfertigung, Zulassung und Verwendung von Hybridmotoren eingeführt, um Käufer zum Kauf dieser Fahrzeuge zu bewegen. Dies ist auf dem Territorium der GUS-Staaten noch nicht geschehen.

Moderne Indikatoren

Toyota ist führend bei der Anzahl der Hybriden und produziert diese Autos seit 1997 aktiv und in Modifikationen sowohl von konventionellen Prius-Autos, Lexus RX400h-Crossovern als auch von Luxusautos - Lexus LS 600h.

Im Jahr 2006 wurden weltweit mehr als eine halbe Million Prius-Modelle verkauft. Die Toyota HSD-Hybridantriebstechnologie wurde von Ford (Escape Hybrid) und Nissan (Altima Hybrid) lizenziert.

Die Massenproduktion von Hybridfahrzeugen wird durch einen Mangel an Nickel-Metallhydrid-Batterien eingeschränkt.

2006 wurden in Japan 90.410 Hybridfahrzeuge verkauft, 47,6% mehr als 2005.

Im Jahr 2007 stiegen die Verkäufe von Hybridfahrzeugen in den Vereinigten Staaten gegenüber 2006 um 38 %. Hybridautos haben in den USA einen Anteil von 2,15% am Neuwagenmarkt. Im Jahr 2007 wurden in den USA etwa 350.000 Hybridfahrzeuge verkauft (ohne GM-Verkäufe).

Von 1999 bis Ende 2007 wurden in den USA insgesamt 1.000 000 Hybridfahrzeuge verkauft.

Ausgabe

Wie der aktuelle Trend zeigt, bevorzugen immer mehr Autofahrer Hybridantriebe. Sie sind sparsamer, leiser und umweltfreundlicher. Der Nachteil der Verwendung sind teure Reparaturen und die Empfindlichkeit der Batterien gegenüber Temperaturänderungen.

Die weltweite Zunahme von Fahrzeugen und eine Reihe von Umweltproblemen, mit denen die Menschheit in den letzten Jahrzehnten konfrontiert war, haben zu großen Veränderungen in der Automobilindustrie geführt.

Sie werden vor allem von deutlich verschärften Umweltstandards und gestiegenen Kraftstoffpreisen diktiert, wodurch die Automobilhersteller gezwungen sind, nach Wegen zu suchen, die Schadstoffemissionen und den Gesamtkraftstoffverbrauch von Autos zu reduzieren.

Gleichzeitig ist trotz des Aufkommens von Elektrofahrzeugen und der Entwicklung von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen der einzig wirksame Weg heute die Schaffung von Autos mit Hybridantrieb - der einfachste Weg, um in die Wirtschaft "zu passen" und dem Verbraucher ein Produkt anzubieten das ist bequem zu bedienen.

Wir werden versuchen, in diesem Artikel zu erzählen, was der Markt für "Hybrid"-Autos heute ist, denn heute wissen viele potenzielle Käufer nicht, was ein Hybridauto bedeutet und welche Vorteile es bietet.

Hybridautos – was ist das?

Das Prinzip eines Hybridfahrzeugs ist sehr einfach. Es basiert auf dem Prinzip eines herkömmlichen Gasgenerators, bei dem das Triebwerk des Fahrzeugs den Generator dreht und die Traktionsbatterie lädt.

Video - wie ein Hybridauto funktioniert:

Die Energie der Batterie wiederum ermöglicht es dem Auto, sich für einige Zeit ausschließlich mit Elektroantrieb mit "null" Schadstoffemissionen zu bewegen. Nachdem die Energie in den Batterien aufgebraucht ist, wird der Benzinmotor wieder eingeschaltet, wodurch Sie weiterfahren können und gleichzeitig die Batterien wieder aufgeladen werden.

Ich muss sagen, dass es neben diesem Schema noch ein anderes gibt, das Plug-in-Hybrid genannt wird. Darin wird der Akku nicht nur vom Motor, sondern auch von einem normalen Haushaltsstromnetz geladen und seine Kapazität reicht für Fahrten über kurze Strecken (in der Regel etwa 30-40 Kilometer). Das bedeutet, dass Sie ganz ohne Benzinmotor (und dementsprechend ohne Kraftstoffverschwendung) zur Arbeit und zurück fahren können.

Vorteile von Hybridautos

Sicherlich werden sich viele die Frage stellen, warum sich überhaupt die Mühe machen, einen „Garten einzuzäunen“ mit Batterien, Elektromotoren, Batterien und einem Verbrennungsmotor? Was bietet das Hybridantriebsschema?

Bevor Sie diese Frage beantworten, sollten Sie sich daran erinnern, wann ein „traditionelles“ Auto am meisten Kraftstoff verbraucht. Es ist bekannt, dass der maximale Verbrauch (und dementsprechend die Giftigkeit der Emissionen) auf der Stufe der Beschleunigung auf Reisegeschwindigkeit sowie im Stadtverkehr mit häufigem Beschleunigen und Verzögern sinkt.

Video - wie Sie ein Hybridauto verbessern können:

So kommt in diesen Modi der Elektroantrieb bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb zum Tragen. Ist die Batterie voll geladen, setzt sich der „Hybrid“ auf Elektroantrieb in Bewegung, ab einer bestimmten Geschwindigkeitsschwelle (je nach Modell liegt sie zwischen 20 und 40 Stundenkilometern) kommt der Verbrennungsmotor zum Einsatz .

Gleichzeitig wird das breiteste Angebot an „Hybriden“ von Toyota direkt in Japan und den USA präsentiert. Auf dem inländischen japanischen Markt werden Autos unter der Marke Toyota verkauft, und in Amerika ist Lexus traditionell am beliebtesten (in Russland werden die meisten Hybridautos auch unter dieser Marke verkauft).

Am stärksten gesättigt in Bezug auf die Anzahl der Hybridautos von Toyota ist der japanische Markt. Das Unternehmen zeigt darauf alle aktuellen Modelle, auf denen es Technologien „einrollt“, die bei „globalen“ Modellen in Serie gehen sollen.

Wie es funktioniert, betrachten Sie das Beispiel des Touareg mit Hybridantrieb.

Was bedeutet Hybridtechnologie?

Der Begriff "Hybrid" stammt vom lateinischen Wort hybrida ab und bedeutet etwas gekreuztes oder gemischtes. In der Technik ist ein Hybrid ein System, bei dem zwei unterschiedliche Technologien miteinander kombiniert werden. Im Zusammenhang mit Antriebskonzepten wird der Begriff Hybridantriebstechnik für zwei Bereiche verwendet: Dual-Fuel-(oder Dual-Fuel-)Antriebsstrang Hybridantriebsstrang

Hybridantriebstechnik ist eine Kombination aus zwei unterschiedlichen Antriebssträngen, die nach unterschiedlichen Wirkprinzipien arbeiten. Als Hybridantriebstechnik wird derzeit die Kombination eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors/Generators (elektrische Maschine) bezeichnet. Diese elektrische Maschine kann als Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom, als Fahrmotor zum Antrieb eines Autos und als Anlasser zum Starten eines Verbrennungsmotors verwendet werden. Je nach Ausführung des Grundaufbaus werden drei Arten von Hybridantrieben unterschieden: die sogenannten. "Micro-Hybrid"-Aggregat, das sogenannte. "Mid-Hybrid"-Aggregat, das sogenannte. "Vollhybrid"-Aggregat.

„Micro-Hybrid“-Antriebsstrang

Bei diesem Antriebskonzept dient die elektrische Komponente (Starter / Lichtmaschine) ausschließlich der Start-Stopp-Funktion. Ein Teil der kinetischen Energie kann als elektrische Energie wiederverwendet werden (Rekuperation). Eine alleinige elektrische Traktion ist nicht vorgesehen. Die Parameter der 12-Volt-Glasfaserbatterie sind auf häufige Motorstarts abgestimmt.

Antrieb „Mittelhybrid“

Der Elektroantrieb hält den Verbrennungsmotor am Laufen. Die Bewegung des Autos nur mit elektrischer Traktion ist unmöglich. Bei einem „Mid-Hybrid“-Antrieb wird der Großteil der kinetischen Energie beim Bremsen zurückgewonnen und als elektrische Energie in der Hochvoltbatterie gespeichert. Die Hochvoltbatterie sowie die elektrischen Komponenten sind für höhere elektrische Spannungen und damit höhere Leistungen ausgelegt. Dank der Unterstützung des Generatormotors kann die Betriebsart der Wärmekraftmaschine in den Bereich des maximalen Wirkungsgrades verschoben werden. Dies wird als Lastpunktverschiebung bezeichnet.

„Vollhybrid“-Antriebsstrang

Der leistungsstarke Elektromotor/Generator wird mit einem Verbrennungsmotor kombiniert. Nur elektrisches Fahren ist möglich. Der Elektromotor/Generator unterstützt, wenn die Bedingungen es zulassen, den Betrieb des Verbrennungsmotors. Die Bewegung mit niedriger Geschwindigkeit wird nur mit elektrischer Traktion durchgeführt. Implementierung der Start-Stopp-Funktion für einen Verbrennungsmotor. Die Regeneration dient zum Laden der Hochvoltbatterie. Durch eine Entkopplungskupplung zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor/Generator kann die Entkopplung der beiden Systeme sichergestellt werden. Der Verbrennungsmotor wird nur bei Bedarf in Betrieb genommen.

Hybride Grundlagen

Vollhybrid-Antriebsstrangsysteme werden in drei Untergruppen unterteilt: paralleler Hybridantriebsstrang, geteilter Antriebsstrang (mit geteilten Leistungsströmen) und sequenzieller Hybridantriebsstrang.

Parallel-Hybrid-Antriebsstrang

Das parallele Design des Hybridantriebsstrangs ist einfach. Es wird verwendet, wenn es notwendig ist, ein bestehendes Fahrzeug zu "hybridisieren". Verbrennungsmotor, Elektrogenerator und Getriebe befinden sich auf einer Achse. Typischerweise verwendet ein paralleles Hybridantriebsstrangsystem einen einzelnen Elektromotor/Generator. Die Summe der Einheitsleistung des Verbrennungsmotors und der Leistung des Elektromotors des Generators entspricht der Gesamtleistung. Dieses Konzept ermöglicht eine hohe Anleihe vom Vorgängerfahrzeug. Bei allradgetriebenen Fahrzeugen mit Parallelhybrid-Antriebsstrang wird der Allradantrieb über ein Torsen-Differential und ein Verteilergetriebe realisiert.

Separater Hybridantrieb

Das Split-Hybrid-System verfügt neben dem Verbrennungsmotor über einen Elektromotor/Generator. Beide Motoren befinden sich unter der Haube. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors sowie des Elektromotors des Generators wird über das Planetengetriebe auf das Getriebe des Fahrzeugs übertragen. Im Gegensatz zum Parallelhybridantrieb lässt sich so die Summe der Einzelleistungen für den Radantrieb nicht ableiten. Der erzeugte Strom wird teils für den Antrieb des Autos verbraucht und teils in Form von elektrischer Energie in der Hochvoltbatterie gespeichert.

Sequentieller Hybridantriebsstrang

Das Fahrzeug ist mit einem Verbrennungsmotor, einem Generator und einem Elektromotor-Generator ausgestattet. Im Gegensatz zu beiden zuvor beschriebenen Konzepten hat der Verbrennungsmotor jedoch nicht die Fähigkeit, das Fahrzeug unabhängig mit einer Welle oder durch ein Getriebe anzutreiben. Die Kraft des Verbrennungsmotors wird nicht auf die Räder übertragen. Der Hauptantrieb des Autos erfolgt durch einen Elektromotor-Generator. Ist die Kapazität der Hochvoltbatterie zu gering, wird der Verbrennungsmotor gestartet. Der Verbrennungsmotor lädt die Hochvoltbatterie über einen Generator. Der Elektromotor-Generator kann wiederum von der Hochvoltbatterie gespeist werden.

Separater serieller Hybridantriebsstrang

Der Split-sequentielle Hybridantriebsstrang ist eine Mischform der beiden oben beschriebenen Hybridantriebe. Das Fahrzeug ist mit einem Verbrennungsmotor und zwei Elektromotoren und Generatoren ausgestattet. Unter der Motorhaube befinden sich der Verbrennungsmotor und der erste Elektromotor/Generator. Der zweite Elektromotor/Generator befindet sich an der Hinterachse. Dieses Konzept wird bei allradgetriebenen Fahrzeugen verwendet. Der Verbrennungsmotor und der erste Elektromotor/Generator können über das Planetengetriebe das Getriebe des Fahrzeugs antreiben. Und in diesem Fall gilt die Regel, dass einzelne Antriebsleistungen nicht in Form von Gesamtleistungen dem Radantrieb entnommen werden können. Ein zweiter Elektromotor / Generator an der Hinterachse wird bei Bedarf aktiviert. Bei dieser Antriebsauslegung befindet sich die Hochvoltbatterie zwischen beiden Achsen des Fahrzeugs.

Andere Begriffe und Definitionen Andere Begriffe und Definitionen, die im Zusammenhang mit der Hybridtechnologie gebräuchlich sind, werden hier kurz erläutert.

Erholung. Im Allgemeinen bedeutet dieser Begriff in der Technik eine Methode der Energierückführung. Bei der Rekuperation wird die vorhandene Energie einer Art in eine andere umgewandelt, die in der späteren Energieform genutzt wird. Die potentielle chemische Energie des Kraftstoffs wird im Getriebe in kinetische Energie umgewandelt. Wird das Auto mit einer konventionellen Bremse gebremst, wird die überschüssige Bewegungsenergie durch Reibung der Bremsen in Wärmeenergie umgewandelt. Die dabei entstehende Wärme wird an die Umgebung abgegeben und kann daher in Zukunft nicht genutzt werden.

Wird hingegen wie bei der Hybridantriebstechnik zusätzlich zur klassischen Bremse der Generator als Motorbremse eingesetzt, wird ein Teil der kinetischen Energie in elektrische Energie umgewandelt und steht so für eine spätere Nutzung zur Verfügung. Die Energiebilanz des Fahrzeugs wird verbessert. Diese Art des regenerativen Bremsens wird als regeneratives Bremsen bezeichnet.

Sobald im Zwangsleerlauf die Fahrgeschwindigkeit durch Bremsen durch Treten des Bremspedals reduziert wird oder das Fahrzeug ausrollt oder das Fahrzeug bergab fährt c Das Hybridantriebssystem schaltet den Elektromotor-Generator ein und nutzt ihn im Generatorbetrieb.

In diesem Fall lädt er die Hochvoltbatterie. Also im erzwungenen Ruhemodus
move wird es möglich, Fahrzeuge mit Elektro-Hybridantrieb mit Strom zu „betanken“.
Beim Segeln des Fahrzeugs wird der im Generatorbetrieb arbeitende Elektromotor-Generator
wandelt aus Bewegungsenergie nur so viel Energie in elektrische Energie um, dass
für den Betrieb eines 12-Volt-Bordnetzes erforderlich.

Elektromotor-Generator (elektrische Maschine)

Anstelle der Begriffe Generator, Elektromotor und Starter wird der Begriff Elektromotor-Generator oder elektrische Maschine verwendet. Grundsätzlich kann jeder Elektromotor auch als Generator verwendet werden. Wird die Welle des Elektromotors von einem Fremdantrieb angetrieben, erzeugt der Elektromotor wie ein Generator elektrische Energie. Wird einer elektrischen Maschine elektrische Energie zugeführt, funktioniert diese wie ein Elektromotor. Somit ersetzt der Elektromotor/Generator von Elektro-Hybridfahrzeugen sowohl den konventionellen Starter des Verbrennungsmotors als auch den konventionellen Generator (Lichtgenerator).

Elektrisches Gaspedal (E-Boost)

Ähnlich der Kickdown-Funktion von Verbrennungsmotoren, die die maximale Motorleistung zur Verfügung stellt, verfügt der Hybridantrieb über ein elektrisches Gaspedal E-Boost. Bei Nutzung der Funktion liefern der Elektromotor-Generator und der Verbrennungsmotor ihre maximalen Einzelleistungen, die zum höheren Wert der Gesamtleistung addiert werden. Die Summe der Einzelleistungen beider Motorentypen entspricht der Gesamtleistung des Getriebes.

Aufgrund von Leistungsverlusten im Elektromotor-Generator ist dessen Leistung im Generatorbetrieb geringer als im Fahrmotorbetrieb. Die Leistung des Elektromotor-Generators im Motorbetrieb beträgt 34 ​​kW. Die Leistung des Elektromotor-Generators im Generatorbetrieb beträgt 31 kW. Der Touareg mit Hybridantrieb verfügt über einen Verbrennungsmotor mit einer Leistung von 245 kW und einen Elektromotor-Generator mit einer Leistung von 31 kW. Im Fahrmotorbetrieb leistet der Elektromotor-Generator 34 kW. Zusammen entwickeln der Verbrennungsmotor und der Elektromotor-Generator im Fahr-Elektromotor-Modus eine Gesamtleistung von 279 kW.

Start-Stopp-Funktion

Argumente für Hybridtechnologie

Warum kombinieren wir einen Elektromotor-Generator mit einem Verbrennungsmotor? Um das Drehmoment abzunehmen, darf die Drehzahl des Verbrennungsmotors die Leerlaufdrehzahl nicht unterschreiten. Im gestoppten Zustand kann der Motor kein Drehmoment liefern. Mit zunehmender Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht sich sein Drehmoment. Der Elektromotor-Generator erzeugt mit den ersten Umdrehungen das maximale Drehmoment. Dafür gibt es keine Leerlaufdrehzahl. Mit zunehmender Drehzahl sinkt sein Drehmoment. Durch den Betrieb des Elektromotor-Generators wird die schwierigste Betriebsart des Verbrennungsmotors ausgeschlossen: im Bereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl. Dank der Unterstützung des Elektromotor-Generators kann der Verbrennungsmotor in effizienteren Modi betrieben werden. Diese Lastpunktverschiebung verbessert die Effizienz des Antriebsstrangs.

Warum wird ein Vollhybrid-Antriebsstrang (Antrieb) verwendet?

Der komplette Hybridantriebsstrang vereint im Gegensatz zu anderen Hybridvarianten das integrierte Start-Stopp-System, das E-Boost-System, die Rekuperationsfunktion und die Möglichkeit, nur mit einem Elektromotor zu fahren (elektrischer Traktionsmodus).

Elektromotor Generator

Der Elektromotor-Generator befindet sich zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Automatikgetriebe. Es handelt sich um einen Drehstrom-Synchronmotor. Die 288 V Gleichspannung wird mittels eines Leistungselektronikmoduls in eine dreiphasige Wechselspannung umgewandelt. Dreiphasige Spannung erzeugt im Elektromotor-Generator ein dreiphasiges elektromagnetisches Feld.

Hochspannungsbatterie

Die Hochvoltbatterie ist durch den Bodenbelag im Gepäckraum zugänglich. Es ist als Modul konzipiert und enthält die verschiedenen Komponenten des Touareg-Hochvoltsystems. Das Hochvolt-Batteriemodul wiegt 85 kg und kann nur als komplette Einheit ausgetauscht werden.

Die HV-Batterie ist nicht mit einer herkömmlichen 12-V-Batterie zu vergleichen, im Normalbetrieb arbeitet die HV-Batterie im freien Bereich des Ladezustands von 20 % bis 85 %. Eine gewöhnliche 12-Volt-Batterie kann solche Lasten nicht lange tragen. Daher sollte die Hochvoltbatterie als Online-Energiespeicher für einen Elektroantrieb betrachtet werden. Wie ein Kondensator kann er elektrische Energie speichern und wieder abgeben. Grundsätzlich kann Rekuperation, Energierückgewinnung, als Möglichkeit angesehen werden, ein Auto während der Fahrt mit Energie zu betanken. Der Einsatz einer Hochvoltbatterie in einem Hybridfahrzeug ist durch den Wechsel von Lade- (Regeneration) und Entladezyklen (elektrisch angetrieben) der Hochvoltbatterie gekennzeichnet.

Beispiel: Vergleicht man die Energie einer Hochvoltbatterie mit der Energie, die durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird, dann entspricht die Energiemenge, die die Batterie erzeugen kann, etwa 200 ml Kraftstoff. Dieses Beispiel zeigt, dass auf dem Weg zum Elektrofahrzeug die Batterien hinsichtlich ihrer Energiespeicherfähigkeit deutlich verbessert werden müssen.