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Technologie

HEV, PHEV, REEV oder BEV?

Zur Zeit sind auf dem Automobilmarkt Plug-In Hybride stärker vertreten als die Battery Electric Vehicle. Und auch auf den Straßen fahren mehr Hybride als Stromer. Der Toyota Prius ist einer der bekanntesten Hybridfahrzeuge und der BMWi3 ist ein Plug-In Hybrid. Bekanntes Battery Electric Vehicle ist der Nissan Leaf.

Wo liegen die Unterschiede? Sind Hybride auch „Elektroautos“?

Die BEV sind nur mit einem Elektromotor ausgestattet, dass heißt sie fahren ausschließlich mit Elektroenergie. Die Energie stammt aus einem Akkumulator, welcher über das Stromnetz aufgeladen werden kann. Dank der Rekuperation kann die Batterie die Bremsenergie zurückgewinnen und speichern. Ein weiterer Vorteil ist, dass Teile wie Auspuff und Getriebe wegfallen und somit auch die Reparaturkosten dieser Verschleißteile. Die Reichweite ist eines der Nachteile da sie im Verhältnis zu PHEV und mit Verbrennungsmotoren betriebenen Fahrzeugen noch gering ist.

Bei einem PHEV ist ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor enthalten. Der Akku wird über das Stromnetz aufgeladen und ist in der Lage, das Elektroauto für eine bestimmte Reichweite rein elektrisch anzutreiben. Danach setzt der Verbrennungsmotor ein, somit wird die sonnst geringe Reichweite verlängert. Die eingesetzte Hybrid Variante ist der Parallel Hybrid. 

Im Gegensatz zu einem Hybrid zählt der Plug-In Hybrid als Elektroauto und hat daher Anspruch auf die Umweltprämie

Ein HEV ist mit einem Elektromotor und zusätzlich noch mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet. Der Verbrennungsmotor kann mit Hilfe eines Generators den Akkumulator während der Fahrt aufladen. Die Rekuperation ist eine weitere Möglichkeit, den Akku zu laden. Dabei wird die Bremsenergie zurückgewonnen und gespeichert. 

Wichtig zu wissen ist, dass von der Bundesregierung nur am Stromnetz aufladbare Autos zum Beispiel die PHEV oder BEV, als Elektroauto zählen, und somit die Berechtigung auf Vergünstigungen wie die Umweltprämie haben.

Komponenten bei Hybrid-Fahrzeugen:

Die Elektromaschine hat mehrere Funktionen. Als Motor treibt sie das Hybridfahrzeug elektrisch an. Um mit der Rekuperation Energie wieder in der Batterie zu speichern wirkt die E-Maschine als Generator. 

Die Leistungselektronik verbindet die Batterie mit der E-Maschine und dient als Wechselrichter, die Gleichspannung (der Batterie) wird in Wechselspannung (für E-Motor) umgewandelt. 

Die Hochvolt-Batterie liefert der E-Maschine die Energie. Bei Hybriden wird sie durch die Rekuperation oder durch den Verbrennungsmotor aufgeladen. In Plug-In Hybriden und reinen Elektroautos muss sie zusätzlich über das Stromnetz geladen werden. Die Ladekapazität wird in Wattstunden (Wh) oder Amperestunden (Ah) angegeben.

Das Kooperative Regenerative Bremssystem macht die Rekuperation möglich. So wird die erzeugte Bremsenergie zurückgewonnen und kann in der Batterie gespeichert werden. 

Es gibt verschiedene Hybrid Varianten und Leistungen, deren unterschiede Sie kennen sollten.

Seriell Hybrid

Ein Seriell Hybrid besitzt einen Elektromotor, der direkt für den Antrieb zuständig ist und einen weiteren Elektromotor, der mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Der Verbrennungsmotor ist nicht mechanisch mit der Antriebsachse verbunden. Er kann die Batterie aufladen, dabei wird nur ein Teil der Generatorleistung für den Antrieb genutzt und der Rest in der Batterie gespeichert. Bei der Rekuperation wird überschüssige Bremsenergie in de Batterie zurückgeführt und gespeichert. Das Auto kann rein elektrisch, nur mit dem Elektromotor betrieben werden oder es wird konventionell mit dem Kraftstoff im Verbrennungsmotor durch den Generator elektrische Energie für den Elektromotor erzeugt. Wenn der Verbrennungsmotor mit voller Leistung den elektrischen Generator antreibt und dieser die Fahrenergie für den Elektromotor bereitstellt und der E-Motor gleichzeitig Energie aus der Batterie für einen maximalen Antriebsmoment nutzt wirken beide Motoren für den Antrieb. Dieser Betriebsmodus wird Boosten genannt. 

 

Parallel Hybrid 

Verbrennungsmotor und Elektromotor sind mit der Antriebsachse verbunden, somit können beide Motoren gleichzeitig für den Antrieb sorgen. Der Verbrennungsmotor kann die Batterie aufladen, indem nur ein Teil des Drehmomentes für den Antrieb verwendet wird und der andere Teil in der Batterie gespeichert wird. Durch die Rekuperation lädt sich die Batterie während der Fahrt auf, da die Bremsenergie in die Batterie Zurückgeführt wird. Es ist auch Möglich, nur mit dem Verbrennungsmotor oder nur mit dem Elektromotor das Auto zu betreiben. Nur mit Verbrennungsmotor fährt das Auto nahezu ohne Wirkungsgradverlust. Im Modus elektrisch fahren wird nur der Elektromotor verwändet. Wenn Verbrennungsmotor und Elektromotor gleichzeitig wirken nennt sich das Boosten.

Es wird in Mikro-, Mild- und Vollhybrid unterschieden.

Bei einem Mikrohybrid wird nur die Technik z.B. die Lichtmaschine durch eine vergrößerte Batterie (2-3 kW) betrieben. Wird auch als „Start-Stop-Automatik“ bezeichnet, was bedeutet, dass sich der Motor im Stand automatisch abschaltet und beim betätigen der Kupplung wieder anspringt. Dadurch kommt es zu Verbrauchseinsparungen von 5-10%. 

Ein Mildhybrid benötigt einen Verbrennungsmotor durchgehend für den Antrieb. Der Elektromotor ist verhältnismäßig schwächer, kann aber kurzzeitig die Leistung des Verbrennungsmotors erhöhen, Boosten wird dieser Vorgang genannt. Durch die „Start-Stop-Automatik“ wird der Spritverbrauch beim halten an der Ampel gesenkt. Der Elektromotor lädt sich durch die die Rekuperation wieder auf. Die Leistung der E-Maschinen liegt bei ca. 10-15 kW und es kommt zu Verbrauchseinsparungen von 15-20%. Wie der Mikrohybrid wird der Mildhybrid mit einem Parallel Hybrid kombiniert. 

Nur der Voll-Hybrid kann rein elektrisch fahren, dabei sind Reichweite und Geschwindigkeit allerdings beschränkt aber häufig ausreichend für den Stadtverkehr. Eine „Start-Stop-Automatik“ ist ebenfalls enthalten und durch Rekuperation kann die Bremsenergie wieder in der Batterie gespeichert werden. Zur vollen Beschleunigung schaltet sich der Verbrennungsmotor automatisch hinzu. Die Leistung der E-Maschinen liegt bei mehr als 15 kW und der Verbrauch kann um mehr als 20% gesenkt werden. Der Voll-Hybrid kann bei Serieller und Paralleler Hybrid Variante eingesetzt werden.

Diese Fahrzeuge sind zusätzlich mit einem Range Extender, Reichweitenvergrößerer, ausgestattet. Dieser zusätzliche Verbrennungsmotor mit Generator springt dann zur Unterstützung an, wenn der Batteriestrom zur Neige geht. Der Unterschied zu einem Hybridantrieb ist, dass der Verbrennungsmotor die Batterie zusätzlich unterstützt und nicht das Fahrzeug direkt antreibt. Plug-In Hybrid Modelle gibt es oft auch in einer Version mit Range Extender, zum Beispiel den BMWi3

Hybride müssen nicht über das Stromnetz aufgeladen werden, sie erhalten Energie durch den Verbrennungsmotor und durch Rekuperation. Nur ein Voll-Hybrid kann rein elektrisch fahren. Der Toyota Prius zum Beispiel fährt bis 50km/h rein elektrisch, die Reichweite ist dabei nur sehr gering. Der Elektromotor senkt den Kraftstoffverbrauch. Viele Automobilhersteller bieten bekannte Modelle immer häufiger als Hybrid Variante an, wobei der Preisunterschied akzeptabel bleibt. 

Bei Plug-In Hybriden wird die Batterie über das Stromnetz aufgeladen. Tipps und Infos zum Laden von Elektroautos erhalten Sie im Ratgeber unter Laden & Tanken. Wenn der Elektrostrom verbraucht ist kann mit gewöhnlichem Kraftstoff weiter gefahren und somit die Reichweite erheblich erhöht werden. Der BMW 330e fährt bis zu 40km rein elektrisch und die elektrisch erreichbare Höchstgeschwindigkeit liegt bei 120km/h. Die unterschied zum (Voll-)Hybrid spiegelt sich auch im höherem Preis wieder. Die Ladezeit von PHEV liegen ca. bei 2-3 Stunden. 

Wie PHEV wird die Batterie in Range Extender Modellen am Stromnetz geladen. Als Range Extender dient ein zusätzlicher Verbrennungsmotor, der den Elektromotor unterstützt und es ermöglicht die Reichweite zu verlängern. Die Reichweite des BMWi3 beispielsweise wird von 240km auf 330km vergrößert. Dies macht das Erreichen öffentlicher Ladestationen einfacher und erhöht die Alltagstauglichkeit auch außerhalb von großen Städten. 

Die Batterie Electric Vehicle haben ausschließlich einen Elektromotor und fahren nur mit Strom. Die Batterie wird an Ladestationen, an der Haushaltssteckdose oder an einer Wallbox geladen. Zur zeit haben die BEV häufig eine geringere Reichweite und auch die Auswahl an Modellen ist geringer als die PHEV und HEV. Viele Automobilhersteller kündigten bereits an in den kommenden Jahren weitere Modelle auf den Markt zu bringen. Zu den Vorteilen von Elektroautos zählen die geringen Unterhalts- und Betriebskosten. Die Reichweite variiert stark je nach Preis und Hersteller von 600km bis 100km ist alles dabei. Die Ladezeiten sind unterschiedlich je nach dem wo das E-Auto geladen wird, es wird empfohlen über Nacht zu laden da es häufig um die 5-10h (an Haushaltssteckdosen) dauern kann. An Ladestationen ca. 3h und einer Schnellladestation kann bis zu 80% innerhalb 30 Minuten geladen werden. 

In unserem E-Auto Vergleich können Sie die verschiedenen E-Motor Typen unter Berücksichtigung von Reichweite und Kosten vergleichen. 

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