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Was spricht für serielle Hybride?

Zwei eingängige Faktoren sprechen für serielle Hybride, einen dritten werden wir zum Ende des Beitrages näher erläutern. Der erste sind Patente: Toyota hält eine dreistellige Zahl an Patenten für Hybrid Synergy Drive (HSD), viele Kraftfahrzeughersteller befürchten die Auseinandersetzung mit Toyotas Anwälten.

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Der zweite ist das Packaging, also die Art und Weise, wie die Komponenten im Fahrzeug angeordnet sind. Neben Kraftflüssen gilt es Schwerpunkte und eine möglichst unfallsichere Positionierung gefährlicher Komponenten wie Tanks oder Akkus zu berücksichtigen. Im Pkw stellt das Packaging der kompletten Antriebseinheit vorne kein großes Problem dar, auch wenn eine Positionierung unterflur manche Vorteile hätte.

Busse und Müllautos profitieren

Wichtiger ist Packaging bei Omnibussen oder Müllautos. Der Stadtomnibus sollte auf großer Fläche mit Niederflur ausgelegt sein. Das lässt nur den Antriebsmotor an der Achse zu. Alle schweren Komponenten sollten in Ecken untergebracht werden (Verbrennungsmotor und Generator) oder notfalls auf dem Dach (Energiespeicher). Hier hat die Flexibilität des seriellen Hybriden Vorteile, der keine mechanische Verbindung zwischen Motor und Antriebsachse benötigt, sondern nur eine elektrische.

Beim Müllauto soll die Kabine für den leichten Einstieg und eine gute Sicht des Fahrers relativ tief liegen, um beim Abbiegen Radfahrer und Fußgänger nicht zu gefährden, möglichst viel Länge dahinter soll für den Aufbau bereitstehen. Also bleibt vorzugsweise links und rechts der Platz zwischen den Achsen, neben dem Leiterrahmen. Wrightspeeds Route Antriebsstrang bringt beispielsweise beim Müllwagen Generator und einen Teil des Akkupacks quer hinter der Kabine unter. Da Müllwagen noch schwerer als Linienbusse sind, fallen hier die Einsparungen drastischer aus. 700 kW elektrische Bremsleistung lassen eine beeindruckende Rekuperation zu und senken so den Treibstoffverbrauch von ca. 80 l/100 km auf unter 40 l/100 km - Wrightspeed spricht gar von möglichen zwei Drittel Einsparung beim Kraftstoffverbrauch.

Im Omnibusbereich schwanken die tatsächlichen Einsparungen bei den laufenden Kosten enorm: Die Leipziger und Dresdner Verkehrsbetriebe haben seit 2010 im Rahmen des Saxhybrid-Feldversuchs verschiedene Hybridsysteme im Einsatz, darunter serielle Hybride von Mercedes-Benz Evobus (Akku) und Hess (Antriebsstrang von Vossloh-Kiepe, Supercaps). Die Busse von Hess erfüllten die Erwartungen nicht, da der Diesel ständig mit ungünstigem Lastpunkt lief und daher die Reichweite nicht für den gesamten Arbeitstag genügte. Derzeit werden viele Hess-Fahrzeuge auf Akku und Plugin umgerüstet, ein vom Fraunhofer IV entwickeltes Batterie- und Lademanagement soll dabei helfen, den Diesel in besseren Lastzuständen zu fahren.

Packaging wie beim Verbrenner

Im Pkw-Bereich werden die Antriebsstränge meist klassisch als Einheit von Verbrennungsmaschine bis zum Achsabtrieb gefertigt. Dies ist bei Nissan (Note), Ford (Transit, Frontantriebsmodell) und Honda (CR-V 2019) der Fall. Grund für diese Auslegung ist, dass die Karosserien nur wenige Änderung gegenüber den reinen Verbrennern erfordern und dass die Zusammenführung des kompletten Antriebsstrangs mit der Karosserie auf demselben Band wie bei den anderen Typen erfolgen kann. Dieser Ansatz ist sehr pragmatisch und beim Wechsel auf Plattformen mit Fokus auf elektrischem Antrieb kann die Kombination wieder modifiziert oder ganz aufgehoben werden.

Dabei ist Honda der einzige Hersteller, bei dem ab Landstraßengeschwindigkeit der Antriebsstrang kraftschlüssig gekoppelt wird, also ein fixes Drehzahlverhältnis zwischen An- und Abtrieb erlaubt - und damit einen direkten mechanischen Leistungsfluss. Das Übersetzungsverhältnis entspricht etwa dem längsten Gang eines Zweiwellen-Schaltgetriebes, daher kann der Kraftschluss hier direkt auf den Achsabtrieb erfolgen.

In einigen Lastzuständen verhält sich Hondas System damit wie ein konventioneller Verbrenner mit Ein-Gang-Getriebe, in anderen wie ein Parallelhybrid, der zur Lastpunktverschiebung entweder den Akku lädt oder dem Elektromotor Leistung beim Beschleunigen beisteuert. Da der Nissan Note primär für den japanischen Markt konstruiert wurde, wo die Höchstgeschwindigkeit bei 100 km/h liegt, ist der Wirkungsgradnachteil zu vernachlässigen.

Beim Pkw, wo Packaging-Vorteile nicht greifen, spricht für den seriellen Hybriden in erster Linie die selbst im Vergleich zu leistungsverzweigten Hybriden weiter reduzierte Komplexität: Es genügen ein Antriebsmotor, ein Generator - auf ein Getriebe kann verzichtet werden. Die Wirkungsgradnachteile gegenüber dem leistungsverzweigten Hybrid dagegen sind in vielen Betriebszuständen zu vernachlässigen.

Konzeptionell sind die Grenzen zwischen seriellem Hybriden und Elektrofahrzeug mit Range Extender fließend.

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 Hybride sind weniger komplexIst das noch ein serieller Hybrid? 
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Phonehoppy 18. Sep 2019

Es dürfte sich mittlerweile fast überall herumgesprochen haben, dass die Tage des...

HankTheTank 15. Sep 2019

Teures Porto -> weniger online Handel -> weniger Verkehr. Auch weniger Müll, aber wei...

flasherle 11. Sep 2019

https://de.wikipedia.org/wiki/Reifen-Fahrbahn-Ger%C3%A4usch

Aki-San 11. Sep 2019

Nummer 1 ist Effizient, da würden die reinen Elektrofahrzeuge punkten. Das andere ist...

AllDayPiano 10. Sep 2019

Außer der neue Schweizer Muldenkipper. Der braucht weniger Strom zum rauffahren, als er...


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