DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007

Ferdinand Porsche entwickeltes Elektrofahrzeug auf der
Pariser Weltausstellung vor. Das Fahrzeug wurde durch
elektrisch betriebene Nabenmotoren an den Vorderrädern
angetrieben [GB 1900/18 099], die die notwendige
elektrische Energie aus einer 1800 kg schweren Batterie
bezog. Die Weiterentwicklung dieses Fahrzeugs führte
zum ersten Hybridfahrzeug mit Namen „Mixte“, bei dem
die elektrische Energie für die Nabenmotoren von einem
Dynamo erzeugt wurde, der von einem
Verbrennungsmotor angetrieben wurde. [7, 8].
Wie die Vielzahl an Patenten zeigt, gab es zu Beginn des
letzten Jahrhunderts rege Entwicklungsaktivitäten im
Bereich der Hybridantriebstechnik. Abgesehen von Start-
Stopp-Systemen [DE 28 03 145 A1] sowie der
Speicherung kinetischer Energie in einem Schwungrad
[DE 29 33 542 B2] gab es jedoch erst wieder zum Ende
des 20. Jahrhunderts erwähnenswerte Entwicklungen.
Das erste moderne, serienreife und kommerziell
vermarktete Hybridfahrzeug in Europa war 1997 der „Audi
duo“ der dritten Generation. Die Entwicklungsgeschichte
des „Audi duo“ begann bereits 1989 auf der Basis eines
„Audi 100 Avant quattro“. In diesem Versuchsstadium
wurde die Vorderachse von einem 5-Zylinder-Benzinmotor
angetrieben und die Hinterachse durch einen Elektromotor
mit 9,3 kW Leistung [DE 39 40 172 A1]. Der „Audi duo“ der
dritten Generation hingegen war ein Parallel-
Hybridfahrzeug mit Frontantrieb, basierend auf einem
„Audi A4 Avant“. Als Antriebssysteme dienten ein
Vierzylinder-Turbodieselmotor mit einer Leistung von
66 kW sowie ein 21 kW starker, auf die
Getriebeeingangswelle wirkender Elektromotor mit einem
maximalen Antriebsdrehmoment von 20 Nm. Je nach den
Anforderungen des Fahrbetriebs erfolgte automatisch der
Antriebswechsel der Antriebsarten nur Dieselmotor, nur
Elektrobetrieb und gemeinsamer Hybridantrieb
[DE 44 36 383 A1]. Die Reichweite bei reinem
Elektromotorantrieb betrug 50 km. Ein Vergleich des
Verbrauchs und der CO2-Emission nach dem
Europafahrzyklus (93/116/EWG) erbrachte einen
Verbrauch von 4,3 l/100 km und einem CO2-Ausstoß von
96 g/km für den „Audi duo“ gegenüber 5,4 l/100 km und
144 g/km für einen konventionellen „Audi A4 Avant TDI“.
Als elektrischer Zwischenspeicher wurde eine Blei-Vlies-
Batterie verwendet, bei der der Elektrolyt in einer
Vliesmatte gebunden ist, wodurch keine Säure auslaufen
kann. Zudem konnte der „Audi duo“ direkt an einer
Steckdose aufgeladen werden. [6].
Der „Honda Insight“, ein zweisitziges Coupé, wird seit
1999 in den USA angeboten. Weitere Hybridfahrzeuge
aus dem Hause „Honda“ sind der aktuelle „Civic Hybrid“
und sein Vorgänger der „Civic IMA“ (Integrated Motor
Assist). Bei allen drei Fahrzeugen ist ein rein
elektromotorischer Betrieb nicht vorgesehen. Ein Starter-
Generator mit geringer Leistung ist jeweils direkt mit einem
Verbrennungsmotor kleinen Hubraums gekoppelt. Der
Starter-Generator liefert zusätzlichen Schub beim
Beschleunigungsvorgang und dient der Wiedergewinnung
kinetischer Energie beim Abbremsen im Schubbetrieb
[EP 0 913 287 A2]. Der CO2-Ausstoß des „Civic Hybrid“
liegt im Schnitt bei 109 g/km. Auf der Auto-Umweltliste
2006/2007 des Verkehrsclubs Deutschland (VCD) belegte
der „Honda Civic Hybrid“ den ersten Platz als
umweltfreundlichstes Automobil in der Kompaktklasse.
[2, 7, 9].
Das derzeit erfolgreichste und sicherlich bekannteste
Hybridfahrzeug ist der „Toyota Prius“, der in Japan seit
1997 und seit 2000 in den USA sowie in Europa
angeboten wird. Laut „Toyota“ sind bereits weltweit über
400 000 Exemplare verkauft worden. Neben einem reinen
Antrieb mit dem Verbrennungsmotor ist auch ein rein
elektromotorischer Betrieb sowie die Kombination aus
beiden Antriebssystemen möglich. Der „Prius“ verfügt über
einen 1,5 l Vierzylinder-Ottomotor, der stets im
effizientesten Bereich arbeitet. Seine maximale Leistung
liegt bei 57 kW und sein maximales Drehmoment bei
115 Nm bei 4000 Umdrehungen pro Minute. Der 50 kW
starke Elektromotor liefert, in einem Bereich von 0 bis
1200 Umdrehungen pro Minute, ein maximales
Drehmoment von 400 Nm. In der Kombination dieser
beiden Antriebssysteme ergibt sich in einem
Geschwindigkeitsbereich von 0 bis 20 km/h ein
maximales Drehmoment von 478 Nm. Die elektrische
Energie zum Antrieb bezieht der Elektromotor u. a. von
einem zusätzlichen Generator, der über ein
Planetengetriebe mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt
ist [DE 197 17 844 A1]. Dieses von Toyota „Hybrid-
Synergy-Drive®“ genannte Antriebskonzept wurde, neben
weiteren Auszeichnungen, von Fachjournalisten aus aller
Erfinderaktivitäten 2006/2007 7