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Fahrzeugtechnik - Aufladung, Hybridantrieb

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Fahrzeugtechnik

Aufladung, Hybridantrieb

Setzt man Verbrennungsmotoren (Diesel, Otto) in direkten Vergleich zu Elektromotoren, so fällt schnell auf, dass letztere zwar einen besseren Wirkungsgrad aufweisen, jedoch die Reichweite infolge der Speichergröße und dem Gewicht des Speichers wesentlich geringer ausfällt. Um den Wirkungsgrad der Verbrennungsmotoren zu erhöhen, lassen sich diese mit einem Elektromotor inkl. Batterie koppeln.

Hybridantrieb in einem Toyota Prius C
Hybridantrieb in einem Toyota Prius C

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Die Kombination beider Antriebsarten bezeichnet man als Hydridantrieb

Vorteile des Hybridantrieb

  • Der Verbrennungsmotor läuft in Betriebspunkten mit besseren Wirkungsgraden.

  • Ein zeitweises Abschalten des Verbrennungsmotors ist zulässig.

  • Im Bremsbetrieb arbeitet der Elektromotor als Generator und speist elektrische Energie in die Batterie ein. Diese teilweise Rückgewinnung der Bremsenergie bezeichnet man als Rekuperation.

  • Bei der parallelen Anordnung von Verbrennungsmotor und Elektromotor sowie gleichzeitigem Betrieb kann eine bessere Beschleunigung erreicht werden. Diese zeitgleiche Nutzung bezeichnet man als Booster-Betrieb.

  • In Bezug auf den voherigen Punkt lässt sich an dieser Stelle festhalten, dass der Verbrennungsmotor kleiner und verbrauchssparsamer ausgelegt werden kann. 

Nachteile des Hybridantriebs

  • Gegenüber Fahrzeugen, die ausschließlich mit fossilen Kraftstoffen betrieben werden, sind Hybridfahrzeuge wesentlich schwerer.

  • erhöhter konstruktiver Aufwand für Elektromotor und Batterie

  • größerer Bauraumbedarf zu Lasten des Fahrzeuginnenraums

  • Ein höheres Gesamtgewicht erzeugt auch einen höheren Fahrwiderstand im Fahrbetrieb. 

  • Die aktuelle Generation von Batterien erlauben nur eine eingeschränkte Speicherung elektrischer Energie.

  • vergleichsweise teuer in der Anschaffung

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Brennstoffzelle - zukünftige Speicherungslösung?

$ \rightarrow $ Neue Entwicklungen gehen in Richtung des Einsatzes von Brennstoffzelle in Kfz. Dabei erfolgt zuerst die Gewinnung von Wasserstoff aus elektrischer Energie durch die Elektrolyse. Anschließend wird das Fahrzeug mit Wasserstoff betankt. Im Fahrbetrieb wird der Wasserstoff in der Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt, die dann genutzt wird, um den Elektromotor anzutreiben.  $\rightarrow $ Da dieses Konzept für Brennstoffzellen fertigungsbedingt aktuell noch äußerst kostenintensiv ist, wird es wohl noch Jahre dauern, bevor sich das Konzept gegenüber anderen Antrieben durchsetzen kann. 

Anordnungsvarianten

Es haben sich zwei unterschiedliche Anordnungsvarianten bei Hybridantrieben entwickelt, die wir dir in den kommenden beiden Kurstexten nacheinander vorstellen möchten. Dabei werden wir zuerst die serielle Anordnung betrachten, bevor wir die parallele Anordnung thematisieren.