DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007

Drehmoment-Drehzahl-Kennfeld dargestellt. Die Abszisse
gibt die Drehzahl und die Ordinate das Drehmoment der
jeweiligen Antriebsquelle an.
Figur 1: Drehmomentcharakteristik eines Elektromotors bzw.
eines Generators; aus US 56 55 990 A.
Neben dem Antriebsdrehmoment eines Elektromotors ist
in der Figur 1 noch zusätzlich der Drehmomentverlauf
eines im Generatormodus betriebenen Elektromotors
gezeigt [US 56 55 990 A].
Figur 2: Drehmomentcharakteristik eines Verbrennungsmotors
mit Kennlinien gleichen Verbrauchs und der Kennlinie maximalen
Drehmoments („full throttle line“); aus US 43 35 429.
Die Figur 2 zeigt ein typisches Drehmomentkennfeld eines
Verbrennungsmotors aus der US 43 35 429. Der
Verlauf des maximalen Drehmoments des
Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der Drehzahl ist
in diesem Diagramm mit „full throttle line“ bezeichnet. Die
mit Ziffern beschrifteten Kurven stellen Linien gleichen
spezifischen Kraftstoffverbrauchs dar.
Mit einer der wichtigsten und empfindlichsten
Komponenten im elektrischen Antriebssystem eines
Hybridantriebssystems ist der elektrische Energiespeicher
[5]. Die Auswahl des elektrischen Energiespeichers hat im
Hinblick auf die erzielbare Reichweite, die
Fahrzeugleistung sowie das Fahrzeuggewicht erhebliche
Auswirkungen auf das gesamte Hybridantriebssystem [6].
Die Anforderungen im Hybridbetrieb an den elektrischen
Energiespeicher stehen dabei oftmals im Widerspruch zur
Schonung des Energiespeichers. Um eine lange
Lebensdauer zu erzielen, müssen daher Parameter wie
beispielsweise der Ladezustand und die Temperatur des
elektrischen Energiespeichers ständig überwacht werden.
Zur Schonung des Energiespeichers sollten
Tiefentladungen unterhalb eines bestimmten Niveaus
grundsätzlich vermieden und der genutzte
Ladezustandsbereich möglichst klein gehalten werden. [5].
Die verschiedenen Hybridfunktionen stellen nun
unterschiedlichste Anforderungen an den elektrischen
Energiespeicher wie die EP 1 424 494 A1 beschreibt, so
dass teilweise zwei unterschiedliche Energiespeicher,
beispielsweise elektrochemische Batterien und
Doppelschichtkondensatoren im elektrischen
Antriebssystem des Hybridantriebs eingesetzt werden.
2. Historie
Hybridfahrzeuge sind keine Entwicklung der Gegenwart.
Bereits zu Beginn der 90er Jahre des 19. Jahrhunderts
waren hybride Antriebstechniken im Eisenbahnsektor
bekannt. In der Patentschrift CH 2563 von 1890
beispielsweise wird eine Lokomotive beschrieben, die
einen Heizkessel und eine Dampfmaschine umfasst,
wobei die Dampfmaschine einen Dynamo antreibt. Zum
Antrieb der Elektromotoren, die auf den Achsen montiert
sind, liefert der Dynamo den elektrischen Strom.
Die Entwicklung eines Hybridfahrzeugs mit
Verbrennungsmotor und Elektromotor als
Antriebssysteme trieb Ferdinand Porsche voran. Im Jahr
1900 stellte die Firma K.u.K. Motorenwagen- und
Automobil-Fabrik Jacob Lohner & Co aus Wien ein von
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