Der Hybrid-Antrieb kombiniert den Verbrennungsmotor mit einer elektrischen Antriebsmaschine. Die Serienreife der ersten Fahrzeuge mit Hybrid-Antrieb ist das Resultat aus der perfekten Kombination modernster Technologien. Durch das Zusammenspiel von modernsten Systemkomponenten ist es gelungen, den Hybrid-Antrieb in alltagstaugliche Serienfahrzeuge mit beeindruckender Reichweite und hohem Wirkungsgrad zu integrieren.

Ein Hybrid-Fahrzeug setzt sich generell aus folgenden Systemkomponenten zusammen:

• E-Maschine,
• Inverter,
• Kooperatives Regeneratives Bremssystem und
• Hochvolt-Batterie.

Die E-Maschine

Herzstück eines modernen Fahrzeuges mit Hybrid-Antrieb ist die so genannte E-Maschine. Sie hat zwei Funktionen:Als Motor treibt sie das Fahrzeug elektrisch an. Als Generator hilft sie, Bewegungsenergie beim Bremsen in elektrische Energie umzuwandeln.

Inverter

Die Leistungselektronik, auch Inverter genannt, ist das Bindeglied zwischen der Batterie und der E-Maschine. Sie wandelt die Gleichspannung der Hochleistungsbatterie in eine Wechselspannung, die zum Betrieb der E-Maschine gebraucht wird, um.

Kooperatives Regeneratives Bremssystem

Beim herkömmlichen Bremsen wird die Bewegungsenergie des Fahrzeugs, die vorher aus dem Kraftstoff erzeugt wurde, in Wärme umgewandelt und geht verloren. Das Kooperative Regenerative Bremssystem stellt sicher, dass möglichst viel Bremsenergie zurück gewonnen und als elektrische Energie gespeichert wird. Dazu wird der Generator genutzt, um das Fahrzeug zu verzögern. Erst wenn die Bremsanforderung das Verzögerungspotenzial des Generators übersteigt, kommen die klassischen Radbremsen zum Einsatz.  Dabei erfüllt das Kooperative Regenerative Bremssystem die selben Sicherheitsanforderungen wie konventionelle Bremssysteme.

Hochvolt-Batterie

Die Hochvolt-Batterie versorgt die E-Maschine beim elektrischen Fahren mit elektrischer Energie. Beim Fahren mit Verbrennungsmotor und beim regenerativen Bremsen wird sie von der E-Maschine aufgeladen. Hierzu kommen sichere, leistungsfähige und qualitativ hochwertige Lithium-Ionen-Batterien mit einem Batterie-Management-System zum Einsatz.

Systemarten

Entsprechend der Auslegung der Leistungsstärke werden Hybridantriebe oft wie folgt bezeichnet:

• Mild Hybrid: nutzt die gemeinsame Leistung von Verbrennungsmotor und Elektroantrieb als „boost-Funktion“. Das heißt, die E-Maschine unterstützt den Verbrennungsmotor z.B. beim Beschleunigen. Ausschließlich elektrisches Fahren  ist bei dieser Hybrid-Variante nicht möglich.
  
  

• Strong Hybrid: über kurze Strecken ist ein rein elektrischer Fahrbetrieb möglich.
  
  

• Plug-in Hybrid: hier ist ein elektrischer Fahrbetrieb auch über weitere Strecken möglich.
  
  

Antriebsarten

Für Fahrzeuge mit Hybrid-Antrieb bieten sich mehrere Optionen der Antriebsart. Hier die möglichen Antriebsarten auf einen Blick:

Serieller Antrieb

Der Verbrennungsmotor treibt einen Generator an. Der Elektromotor nutzt die elektrische Energie des Generators zum Fahrzeugantrieb. Der Leistungsfluss findet in Serie statt (Verbrennungsmotor, Generator, Motor).

Paralleler Antrieb

Sowohl der Verbrennungsmotor als auch der Elektromotor treiben die Antriebsräder an. Es findet eine Leistungsaddition der Antriebsaggregate statt. Der Leistungsfluss erfolgt parallel aus Verbrennungsmotor und/oder Elektromotor.

Leistungsverzweigter Antrieb

Beim leistungsverzweigten Antrieb werden das serielle und das parallele Konzept kombiniert. Hier kann der Antrieb entweder nur durch Elektromotor (serielle Energiewandlung mittels Verbrennungsmotor und Generator) erfolgen oder durch den Elektromotor mit parallelem Verbrennungsmotor.

Der Range Extender als wertvolle Option

Eine weitere Möglichkeit der Hybrid-Technologie ist der Einsatz eines Range Extenders. Bei Fahrzeugen mit Range Extender ist der Elektro-Antrieb noch leistungsfähiger und ermöglicht rein elektrisches Fahren. Die Reichweite ist dabei groß genug, um den durchschnittlichen täglichen Mobilitätsbedarf zu decken. Im Bedarfsfall kann elektrische Energie onboard durch den Range Extender (kleiner Verbrennungsmotor) generiert werden. Die Reichweite beim rein elektrischen Fahren liegt bei rund 80 km. Auf längeren Strecken sorgt der Range Extender durch Nachladen der Batterie für höhere Reichweite.

Die Komponenten für Elektro-Fahrzeuge mit Range Extender sind:

• Elektrischer Achsantrieb
• Inverter
• Ladegerät
• Kooperatives Regeneratives Bremssystem
• Hochvolt-Batterie
• Range Extender (Verbrennungsmotor – häufig als Wankelmotor ausgelegt)
  
  

Der Range Extender bringt folgenden Kundennutzen mit sich:

• reduziert den Kraftstoffverbrauch um bis zu 90 Prozent
• reduziert den CO2-Ausstoß um bis zu 90 Prozent
• Mobilitätsgarantie durch Range Extender
• mehr Fahrspaß durch den Boost-Effekt des Elektro-Motors
• Bremsenergie-Rückführung
• Keine Lärmemission

Das Hochspannungssystem in Fahrzeugen mit Hybrid-Antrieb ist konstruktionsseitig so gesichert, dass der Autofahrer unter normalen Umständen nicht damit in Berührung kommen kann. Arbeiten an Fahrzeugen mit Hybrid-Antrieb dürfen aus Sicherheitsgründen nur von Fachleuten mit entsprechender Systemkenntnis und spezifischen Zusatzqualifikationen wie zum Beispiel einem Hochvolt-Lehrgang durchgeführt werden.

Hilfsorganisationen wie Rettungsdienste, Feuerwehr, THW und Abschleppunternehmen werden mit Hinblick auf den Umgang mit den neuen Systemen ebenfalls weitergebildet. Damit können bei der Bergung von verunfallten Fahrzeugen mit Hybrid-Antrieb mögliche zusätzlich auftretenden Gefahren für die Helfer minimiert werden. Auch die Hochvolt-Batterie ist entsprechend gekapselt, so dass auch bei einem Unfall keine zusätzliche Gefahr von ihr ausgehen kann.

Der Elektro-Antrieb entlastet den Verbrennungsmotor insbesondere in Situationen mit einem überdurchschnittlich hohen Kraftstoffverbrauch, beispielsweise beim Anfahren und Beschleunigen. Damit hilft er vor allem im Stadtverkehr den Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß zu senken und die Schadstoff-Emissionen zu verringern. Wird das Fahrzeug nur mit Elektro-Antrieb gefahren, werden die Lärmemissionen auf ein absolutes Minimum reduziert. Im Vergleich zu einem konventionellen Antrieb kann der Hybrid bis zu 25 Prozent Kraftstoff sparen. Dies entlastet in sehr hohem Maße die Umwelt.