DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007

Figur 7: Konstruktionsaufbau eines leistungsverzweigten
Hybridfahrzeugs mit Steuerungskomponenten sowie einem
Kühlkreislauf; aus WO 2006 / 095 929 A1.
3.2. Einteilung nach Leistungsvermögen des
elektrischen Antriebssystems
3.2.1. Micro- und Mild-Hybridantrieb
Die einfachste Form eines Hybridantriebsstrangs bilden
die sogenannten Micro- und Mild-
Hybridantriebssystemvarianten. Lichtmaschine und
Anlasser eines klassischen Antriebsstrangs mit
Verbrennungsmotor werden hierbei durch einen Starter-
Generator ersetzt. Ist der Starter-Generator mit einem
Riemen mit dem Verbrennungsmotor verbunden, so
spricht man von einem Micro-Hybridantrieb, ist er jedoch
starr mit der Kurbelwelle verbunden, von einem Mild-
Hybridantrieb. Beim Micro-Hybridantrieb, bei dem die
Leistung des Starter-Generators bei maximal zwei bis
drei kW liegt, lassen sich Start-Stopp-Funktionalität und
ein Generatorbetrieb umsetzen. Das Einsparpotenzial im
Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch und der Reduzierung
der Schadstoffemissionen liegt zwischen 5 und 10 %. Die
Leistung des Elektromotors beim Mild-Hybridantrieb liegt
bei maximal 10 bis 15 kW. Somit kann zusätzlich zu den
Hybridfunktionen des Micro-Hybridantriebs beim Mild-
Hybridantrieb noch die Unterstützungsfunktion durch die
elektrische Maschine (Boostbetrieb), die Nutzbremsung
(Rekuperation) sowie die Schwingungsdämpfung bei
Lastwechseln realisiert werden. Die Verbrauchseinsparung
liegt im Bereich von 15 – 20%. Vorteilhaft bei den Micround
Mild-Hybridantriebsvarianten ist, dass keine größeren
konstruktiven Änderungen an Verbrennungsmotor und
Antriebsstranganordnung durchgeführt werden müssen.
Ein Vertreter dieser Klasse ist der neue „Einser“ von
„BMW“, der mit einer Start-Stopp-Automatik ausgerüstet
ist. [13, 15, 16].
3.2.2. Full-Hybridantrieb
Der Full-Hybridantrieb zeichnet sich gegenüber den Micround
Mild-Varianten durch einen erheblich
leistungsstärkeren Elektromotor und leistungsstärkeren
elektrischen Speicher aus [15]. Die Leistung des
Elektromotors liegt beim Full-Hybridantrieb bei Werten weit
über 15 kW und die Spannungsversorgung der
elektrischen Antriebskomponenten bei Werten weit über
100 V.
Neben den Funktionen Start-Stopp und Generatorbetrieb,
sind auf Grund der höheren Leistungsfähigkeit des
Elektromotors ein starker, über mehrere Minuten
andauernder Boostbetrieb, ein rein elektrischer Antrieb
über weite Strecken sowie eine wirkungsvollere Dämpfung
der Lastwechselschwingungen und auf Grund des
leistungsfähigeren Speichers eine optimale
Wiedergewinnung der Bremsenergie möglich. Der
wesentliche Unterschied liegt jedoch in der Realisierung
eines emissionsfreien, ausschließlichen Antriebs durch
den Elektromotor über weite Strecken. Das
Einsparpotenzial im Hinblick auf den Verbrauch liegt bei
mehr als 20%. Der Eingriff in die Antriebsstranganordnung
mit zusätzlichem Getriebe, Kupplung sowie einem
leistungsfähigeren elektrischen Antriebssystem und der
Anpassung des Verbrennungsmotors ist erheblich größer
als bei den Micro- und Mild-Varianten. Der „Toyota Prius“
zählt zu dieser Klasse. [13, 15].
4. Betriebsfunktionen
Durch eine intelligente und koordinierte Ansteuerung der
einzelnen Komponenten der beiden unterschiedlichen
Antriebssysteme lassen sich eine Vielzahl von
Betriebsstrategien und Betriebsmodi erzeugen. Neben der
Einsparung von Kraftstoff sowie der Verringerung der
Schadstoffemissionen sind die Leistungserhöhung und
der Fahrkomfort weitere Motive von
Hybridantriebsfunktionen. Es lassen sich jedoch bedingt
durch die Anordnung oder auch die Leistung des
elektrischen Antriebssystems nicht sämtliche Betriebsmodi
in jedem Hybridantriebskonzept verwirklichen.
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