Hybrid-Elektrofahrzeug

Ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) ist eine Art Hybridfahrzeug, das ein herkömmliches Verbrennungsmotor- (ICE-) System mit einem elektrischen Antriebssystem (Hybridfahrzeug-Antriebsstrang) kombiniert. Das Vorhandensein des elektrischen Antriebsstrangs soll entweder eine bessere Kraftstoffwirtschaftlichkeit als ein herkömmliches Fahrzeug oder eine bessere Leistung erzielen. Es gibt eine Vielzahl von HEV-Typen, und der Grad, in dem jeder als Elektrofahrzeug (EV) funktioniert, variiert ebenfalls. Die häufigste Form von HEV ist das Hybrid-Elektroauto, obwohl auch Hybrid-Elektrofahrzeuge (Pickups und Traktoren) und Busse existieren.

Moderne HEVs nutzen effizienzsteigernde Technologien wie regenerative Bremsen, die die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandeln, die in einer Batterie oder einem Superkondensator gespeichert wird. Einige HEV-Typen verwenden ihren Verbrennungsmotor, um Elektrizität zu erzeugen, indem sie einen elektrischen Generator drehen, um entweder ihre Batterien aufzuladen oder um die elektrischen Antriebsmotoren direkt anzutreiben; Diese Kombination ist als Motorgenerator bekannt. Viele HEVs reduzieren Leerlaufemissionen, indem sie das ICE im Leerlauf abschalten und es bei Bedarf neu starten; Dies wird als Start-Stopp-System bezeichnet. Ein Hybrid-Elektro produziert weniger Emissionen von seinem ICE als ein vergleichsgroßes Benzinauto, da ein HEV-Benzinmotor normalerweise kleiner ist als ein vergleichsgroßes reines Benzin verbrennendes Fahrzeug, und falls nicht verwendet, um das Auto direkt zu fahren, kann darauf abgestimmt werden bei maximaler Effizienz laufen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit weiter verbessern. (Erdgas- und Propan-Kraftstoffe erzeugen weniger Emissionen.)

Einstufung

Arten von Antriebssträngen
Hybrid-Elektrofahrzeuge können nach der Art und Weise klassifiziert werden, in der der Antriebsstrang mit Strom versorgt wird:

Bei Parallelhybriden sind der Verbrennungsmotor und der Elektromotor beide mit dem mechanischen Getriebe verbunden und können gleichzeitig Energie übertragen, um die Räder anzutreiben, üblicherweise durch ein herkömmliches Getriebe. Hondas Integrated Motor Assist (IMA) -System, wie es im Insight-, Civic-, Accord- sowie im GM-Belted-Alternator / Starter-System (BAS Hybrid) der Chevrolet Malibu-Hybride zu finden ist, sind Beispiele für Produktionsparallelhybride. Der Verbrennungsmotor vieler paralleler Hybride kann auch als ein Generator zum ergänzenden Wiederaufladen dienen. Ab 2013 verwenden kommerzielle Parallelhybride einen Verbrennungsmotor in voller Größe mit einem einzelnen, kleinen (<20 kW) Elektromotor und einem kleinen Batteriepaket, da der Elektromotor die Hauptmaschine ergänzen soll und nicht die alleinige Triebkraftquelle darstellt vom Start. Nach 2015 stehen jedoch Parallelhybride mit über 50 kW zur Verfügung, die ein elektrisches Fahren bei moderater Beschleunigung ermöglichen. Parallelhybride sind effizienter als vergleichbare Nicht-Hybridfahrzeuge, insbesondere während städtischer Stop-and-Go-Bedingungen, zu denen der Elektromotor beitragen kann, und während des Autobahnbetriebs. Bei Reihenhybriden treibt nur der Elektromotor den Antrieb an, und ein kleinerer ICE (auch Range Extender genannt) arbeitet als Generator, um den Elektromotor anzutreiben oder die Batterien aufzuladen. Sie haben normalerweise auch einen größeren Akkupack als parallele Hybride, wodurch sie teurer werden. Sobald die Batterien leer sind, kann der kleine Verbrennungsmotor jederzeit Strom in optimalen Einstellungen erzeugen, was ihn zu einer effizienteren Stadtfahrt macht. Power-Split-Hybride haben die Vorteile einer Kombination von Serien- und Paralleleigenschaften. Infolgedessen sind sie insgesamt effizienter, weil Reihenhybride dazu neigen, bei niedrigeren Geschwindigkeiten effizienter zu sein, und parallel dazu, bei hohen Geschwindigkeiten effizienter zu sein; Allerdings sind die Kosten für Power-Split-Hybrid höher als eine reine Parallele. Beispiele für Power-Split-Hybridantriebe (im Folgenden als "Serien-Parallel" bezeichnet) umfassen 2007 Modelle von Ford, General Motors, Lexus, Nissan und Toyota. In jedem der obigen Hybride ist es üblich, regeneratives Bremsen zu verwenden, um die Batterien aufzuladen. Typen nach Grad der Hybridisierung Vollhybrid, manchmal auch als starker Hybrid bezeichnet, ist ein Fahrzeug, das nur an einem Verbrennungsmotor, nur an einem Elektromotor oder einer Kombination von beidem betrieben werden kann. Fords Hybridsystem, Toyotas Hybrid Synergy Drive und General Motors / Chryslers Two-Mode Hybrid-Technologien sind Full-Hybrid-Systeme. Der Toyota Prius, der Ford Escape Hybrid und der Ford Fusion Hybrid sind Beispiele für Vollhybride, da diese Autos allein mit Batteriestrom vorwärts bewegt werden können. Ein großer Akku mit hoher Kapazität wird für den reinen Batteriebetrieb benötigt. Diese Fahrzeuge haben einen Split-Power-Pfad, der eine größere Flexibilität in dem Antriebsstrang durch die gegenseitige Umwandlung von mechanischer und elektrischer Leistung erlaubt, bei einigen Kosten in der Komplexität. Mild Hybrid ist ein Fahrzeug, das nicht allein mit seinem Elektromotor angetrieben werden kann, weil der Elektromotor nicht genug Kraft hat, um das Fahrzeug selbst anzutreiben. Milde Hybride schließen nur einige der Merkmale ein, die in der Hybridtechnologie zu finden sind, und erzielen in der Regel eine begrenzte Kraftstoffeinsparung, bis zu 15 Prozent beim Fahren in der Stadt und 8 bis 10 Prozent beim Gesamtzyklus. Ein Mild-Hybrid ist im Wesentlichen ein konventionelles Fahrzeug mit einem überdimensionierten Anlasser, der es ermöglicht, den Motor auszuschalten, wenn das Fahrzeug ausläuft, bremst oder stoppt und dennoch schnell und sauber wieder startet. Der Motor wird oft zwischen dem Motor und dem Getriebe montiert, anstelle des Drehmomentwandlers, und wird verwendet, um beim Beschleunigen zusätzliche Antriebsenergie zu liefern. Zubehör kann weiterhin mit elektrischer Energie betrieben werden, während der Benzinmotor ausgeschaltet ist, und wie bei anderen Hybridkonstruktionen wird der Motor für regeneratives Bremsen verwendet, um Energie zurückzugewinnen. Im Vergleich zu Vollhybriden haben Mild-Hybride kleinere Batterien und einen kleineren, schwächeren Motor / Generator, wodurch Hersteller Kosten und Gewicht reduzieren können. Die frühen Hybriden von Honda, einschließlich der Insight der ersten Generation, nutzten dieses Design und nutzten ihren Ruf für das Design kleiner, effizienter Benzinmotoren; Ihr System wird als Integrated Motor Assist (IMA) bezeichnet. Beginnend mit dem 2006 Civic Hybrid, kann das IMA-System jetzt das Fahrzeug ausschließlich mit elektrischer Energie während der mittleren Geschwindigkeit fahren vorantreiben. Ein anderes Beispiel ist der Chevrolet Silverado Hybrid 2005-2007, ein Full-Size-Pickup-Truck. Chevrolet konnte die Kraftstoffeffizienz des Silverado um 10% verbessern, indem der Motor bei Bedarf abgeschaltet und neu gestartet wurde und regeneratives Bremsen verwendet wurde. Auch in anderen Modellen wie der Saturn Vue Green Line, der Saturn Aura Greenline und der Malibu Hybrid hat General Motors seine milde BAS-Hybrid-Technologie eingesetzt. Plug-in-Hybride (PHEVs) Ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV), auch bekannt als Plug-in-Hybrid, ist ein Hybrid-Elektrofahrzeug mit wiederaufladbaren Batterien, das durch Verbinden eines Steckers mit einer externen elektrischen Stromquelle vollständig aufgeladen werden kann. Ein PHEV teilt die Eigenschaften eines herkömmlichen Hybridelektrofahrzeugs mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor; und eines vollelektrischen Fahrzeugs, das auch einen Stecker zum Anschließen an das Stromnetz aufweist. PHEVs haben eine viel größere rein elektrische Reichweite im Vergleich zu herkömmlichen Benzin-Elektro-Hybriden und eliminieren auch die "Reichweitenangst", die mit rein elektrischen Fahrzeugen verbunden ist, da der Verbrennungsmotor als Reserve arbeitet, wenn die Batterien leer sind. Der chinesische Batteriehersteller und Autohersteller BYD Auto hat den F3DM PHEV-62 (PHEV-100 km) Schrägheck am 15. Dezember 2008 für 149.800 Yuan (22.000 US $) an den chinesischen Flottenmarkt ausgeliefert. General Motors hat das Chevrolet Volt Series Plug-in 2011 im Dezember 2010 auf den Markt gebracht. Zu dieser Zeit verdrängte der Volt den Toyota Prius als das sparsamste Auto, das in den USA verkauft wurde. Seit Dezember 2016 ist die Volt / Ampera-Familie das weltweit meistverkaufte Plug-in-Hybridauto mit einem weltweiten Absatz von insgesamt 134.500 Einheiten seit der Einführung, einschließlich über 10.000 in Europa verkauften Opel / Vauxhall Amperas. Der Mitsubishi Outlander P-HEV belegt mit rund 119.500 ausgelieferten Einheiten weltweit den zweiten Platz. Dritter ist der Toyota Prius Plug-in Hybrid mit einem kumulierten weltweiten Absatz von 79.300 Einheiten Ende Januar 2017. Effizienzvorteile Ein Verbrennungsmotor kann wie folgt charakterisiert werden: Die chemische Energie des Brennstoffes wird zunächst teilweise in Wärme umgewandelt. Ein Teil der Wärme wird in mechanische Energie umgewandelt (Rotation der Kurbelwelle) und für den Antrieb verwendet. Der Großteil der Primärenergie wird an Kühlwasser und Abgase abgegeben. Der Wirkungsgrad eines Benzinmotors liegt bei maximaler Geschwindigkeit und maximaler Kapazität bei ca. 37%. Es ist stark lastabhängig bei einer gegebenen Geschwindigkeit - die höchste bei knapp unter Volllast, die bei Null auf Null fällt. Das heißt, im Teillastbetrieb haben Benzinmotoren bei wenig Gas einen schlechten Wirkungsgrad. In Marx sind für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor 20% Wirkungsgrad angegeben. Teillast und Leerlauf des Verbrennungsmotors sind im Stadtverkehr üblich und können in Hybrid-Elektrofahrzeugen weitgehend vermieden werden. Der Brenner kann nun bei hoher Last mit günstigem Wirkungsgrad häufiger und länger betrieben werden. Die dabei entstehende überschüssige Energie wird von einem Generator für die Batterieladung genutzt. Während der Beschleunigung können der Verbrennungsmotor und der Elektromotor zusammenarbeiten. Bei gleicher Beschleunigung kann ein kleinerer Verbrennungsmotor verwendet werden (Downsizing). Beim Bremsen und beim Freilauf wird der Großteil der Bremsenergie in den Speicher zurückgeführt (Rekuperation). Insbesondere im Stadtverkehr reduzieren diese Rückflüsse den Verbrauch um bis zu 60%. Der Verbrennungsmotor wird abgeschaltet, wenn wenig oder keine Antriebsleistung benötigt wird. Lärmreduzierung im Schubbetrieb, im Stillstand oder bei langsamer Fahrt (Parken) mit geladener Batterie ist ein weiterer Vorteil in städtischen Gebieten. Auf einen separaten Starter kann verzichtet werden, weil der Elektromotor die Funktion übernimmt. Elektromotoren haben einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad von über 90%. Dies bleibt über einen großen Geschwindigkeitsbereich hoch. Der Wirkungsgrad sinkt bei hohem Drehmoment, insbesondere bei Überlastung. In der gesamten elektrischen Waage ist noch die Speichereffizienz des Akkumulators. Superkondensatoren werden selten verwendet. Letzteres ist wie die Leistungselektronik sehr effizient (> 90%), während die Effizienz der Batterie aufgrund des Peukert-Effekts je nach Batteriechemie und Verschmutzung geringer ausfallen kann. Für elektrische Antriebe wird ein Gesamtwirkungsgrad von 85% angegeben.

Elektromotoren sind auch überlastbar, was bedeutet, dass sie ein höheres Drehmoment und kurzzeitig mehr Leistung als ihre Nennleistung liefern können. Dieses Drehmoment steht auch bei stehendem Motor zur Verfügung, im Gegensatz zum Verbrennungsmotor, der nur ab einer Mindestdrehzahl aufgeladen werden kann. Durch die Kombination der beiden Motoren kann das Fahrzeug bei gleicher Systemleistung um ca. 10-20% schneller beschleunigen (electric boosting). Aufgrund des oft kleinmotorigen Hybridmotors haben sie oft eine etwas niedrigere Höchstgeschwindigkeit und sind bei hohem Leistungsbedarf lauter, da sie dann in höheren Geschwindigkeitsbereichen arbeiten müssen.

Das Fahrmanagement sorgt zum einen für hohen Fahrkomfort und gewünschte Beschleunigungswerte, zum anderen optimiert es durch die Wahl und Verteilung der beiden Antriebe den Gesamtwirkungsgrad. Es gibt drei Möglichkeiten:

Rein elektrisches Fahren, Verbrennungsmotor ausgeschaltet, beim Parken
Elektrische Unterstützung des Verbrennungsmotors, zum Beschleunigen mit hoher Geschwindigkeit
Lastpunktanhebung: Verbrennungsmotor zum Antrieb und zur Batterieladung, dadurch höherer Wirkungsgrad

Dadurch kann der Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs auf über 38% gesteigert werden. Ein Econometer kann zur Anzeige des Betriebszustandes verwendet werden.

Dieselmotoren haben eine etwas günstigere Effizienzkurve (kleine Drosselverluste), weshalb sie weniger von der Installation eines Elektromotors und Akkumulators profitieren.

Masse
Ein Hybrid-Elektrofahrzeug ist etwas schwerer als ein Fahrzeug der gleichen Baureihe von Verbrennungsmotoren. Bei unrealistisch angenommenem konstantem, schnellem Fahren auf der Autobahn kann sich das Mehrgewicht in einem höheren Verbrauch widerspiegeln. Wenn sich Beschleunigen und Abbremsen oder Spitzen und Täler abwechseln, dann kann die durch das zusätzliche Gewicht verursachte Zunahme des Verbrauchs durch die Möglichkeit eines regenerativen Bremsens mehr als ausgeglichen werden. Ein vorausschauender Fahrstil kann bereits 10 bis 20 Prozent des Verbrauchs im normalen Auto einsparen, während dieser Wert im Hybrid noch einmal ansteigt, da jede prädiktive Bremsung zur Energieerzeugung genutzt werden kann. Der Verbrennungsmotor arbeitet bereits bei Autobahngeschwindigkeit in einem relativ niedrigen Wirkungsgradbereich.

Verbrennungsoptimierung
Der Hybridantrieb ermöglicht es, den Verbrennungsmotor anders zu gestalten als in einem Fahrzeug, in dem er allein das Fahrzeug ständig antreiben muss. Zum Beispiel betreibt Toyota den Atkinson-Zyklusmotor, um eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Volumenreduzierung bei niedrigen bis mittleren Pferdestärken zu erreichen. Honda baut eine Zylinderabschaltung ein und betreibt den Motor mit dem elektrischen Schwungrad direkt an der Kurbelwelle als aktives Schwungrad auch in Arbeitsbereichen, die ohne elektromotorische Unterstützung zu ungemütlichem Motor- oder Motorlauf führen würden.

Technologie

Die Varianten hybrider elektrischer Designs können durch die Struktur des Hybridfahrzeug-Antriebsstrangs, den Kraftstofftyp und die Betriebsweise unterschieden werden.

Im Jahr 2007 haben mehrere Automobilhersteller angekündigt, dass zukünftige Fahrzeuge Aspekte der Hybridelektrik nutzen werden, um den Kraftstoffverbrauch ohne den Einsatz des Hybridantriebs zu reduzieren. Regeneratives Bremsen kann verwendet werden, um Energie wiederzugewinnen und wird gespeichert, um elektrisches Zubehör, wie beispielsweise eine Klimaanlage, mit Strom zu versorgen. Das Abschalten des Motors im Leerlauf kann auch dazu genutzt werden, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und Emissionen zu reduzieren, ohne dass ein Hybridantrieb hinzugefügt werden muss. In beiden Fällen werden einige der Vorteile der hybriden elektrischen Technologie erzielt, während zusätzliche Kosten und Gewicht auf das Hinzufügen größerer Batterien und Startermotoren beschränkt werden können. Für solche Vehikel gibt es keine Standardterminologie, obwohl sie als milde Hybride bezeichnet werden können.

Motoren und Kraftstoffquellen

Fossile Brennstoffe
Freikolbenmotoren könnten dazu genutzt werden, Strom so effizient und kostengünstiger zu erzeugen wie Brennstoffzellen.

Benzin
Benzinmotoren werden in den meisten Hybrid-Elektrokonstruktionen verwendet und werden wahrscheinlich auf absehbare Zeit dominant bleiben. Während Erdölkraftstoff der Hauptbrennstoff ist, ist es möglich, unterschiedliche Mengen an Ethanol zu mischen, die aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt werden. Wie die meisten modernen ICE-Fahrzeuge können HEVs typischerweise bis zu etwa 15% Bioethanol verwenden. Die Hersteller werden möglicherweise zu flexiblen Kraftstoffmotoren wechseln, was die zulässigen Quoten erhöhen würde, aber derzeit gibt es keine Pläne.

Diesel
Dieselelektrische HEVs verwenden einen Dieselmotor zur Stromerzeugung. Dieselmotoren haben Vorteile, wenn sie konstante Leistung für lange Zeiträume liefern, weniger Verschleiß erleiden, während sie mit höherer Effizienz arbeiten. Das hohe Drehmoment des Dieselmotors in Verbindung mit der Hybridtechnologie kann zu einer wesentlich verbesserten Laufleistung führen. Die meisten Dieselfahrzeuge können 100% reine Biokraftstoffe (Biodiesel) verwenden, so dass sie zwar Benzin verwenden können, aber überhaupt kein Erdöl benötigen (obwohl Mischungen aus Biokraftstoff und Erdöl häufiger sind). Wenn dieselelektrische HEVs verwendet würden, würde dieser Vorteil wahrscheinlich auch zutreffen. Diesel-elektrische Hybridantriebe haben begonnen, in Nutzfahrzeugen (insbesondere Bussen) zu erscheinen; ab 2007 sind keine Diesel-Elektro-Hybrid-Pkw verfügbar, obwohl Prototypen existieren. Peugeot wird voraussichtlich Ende 2008 eine dieselelektrische Hybridversion des 308 für den europäischen Markt produzieren.

PSA Peugeot Citroën hat zwei Demonstrationsfahrzeuge mit einem dieselelektrischen Hybridantrieb vorgestellt: Peugeot 307, Citroën C4 Hybride HDi und Citroën C-Cactus. Volkswagen hat ein Prototyp diesel-elektrisches Hybridauto gemacht, das 2 L / 100 km (140 mpg-imp; 120 mpg-US) Brennstoffwirtschaft erreichte, aber noch ein hybrides Fahrzeug verkaufen muss. General Motors testet den Opel Astra Diesel Hybrid. Es wurden keine konkreten Daten für diese Fahrzeuge vorgeschlagen, aber Presseerklärungen haben vorgeschlagen, dass Produktionsfahrzeuge nicht vor 2009 erscheinen würden.

Auf der IAA im September 2009 zeigten sowohl Mercedes als auch BMW dieselelektrische Hybride.

Die Robert Bosch GmbH liefert Hybrid-Diesel-Elektro-Technologie an verschiedene Automobilhersteller und -modelle, darunter auch den Peugeot 308.

Bislang sind dieselelektrische Serienmotoren meist in Nahverkehrsbussen erschienen.

FedEx hat zusammen mit Eaton Corp. in den USA und Iveco in Europa damit begonnen, eine kleine Flotte von dieselelektrischen Hybrid-Lieferwagen einzusetzen. Ab Oktober 2007 betreibt Fedex mehr als 100 dieselelektrische Hybride in Nordamerika, Asien und Europa.

Flüssiggas

Hyundai führte im Jahr 2009 den Hyundai Elantra LPI Hybrid ein, der das erste Hybridfahrzeug in Massenproduktion ist, das mit Flüssiggas (LPG) betrieben wird.

Wasserstoff
Wasserstoff kann in Autos auf zwei Arten verwendet werden: eine Quelle für brennbare Wärme oder eine Quelle von Elektronen für einen Elektromotor. Die Verbrennung von Wasserstoff wird praktisch nicht entwickelt; es ist das Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (HFEV), das die Aufmerksamkeit auf sich zieht. Wasserstoff-Brennstoffzellen erzeugen Elektrizität, die in einen Elektromotor eingespeist wird, um die Räder anzutreiben. Wasserstoff wird nicht verbrannt, aber verbraucht. Dies bedeutet, molekularer Wasserstoff, H2, wird mit Sauerstoff zu Wasser kombiniert. Die gegenseitige Affinität des molekularen Wasserstoffs und Sauerstoffs treibt die Brennstoffzelle an, um die Elektronen von dem Wasserstoff zu trennen, sie zum Antreiben des Elektromotors zu verwenden und sie zu den ionisierten Wassermolekülen zurückzuführen, die gebildet wurden, als der elektronenarme Wasserstoff mit dem Sauerstoff kombiniert wurde in der Brennstoffzelle. Ein Wasserstoffatom ist nichts anderes als ein Proton und ein Elektron; Im Wesentlichen wird der Motor von der atomaren Anziehung des Protons zum Sauerstoffkern und der Anziehung des Elektrons zum ionisierten Wassermolekül angetrieben.

Ein HFEV ist ein rein elektrisches Auto mit einer Open-Source-Batterie in Form eines Wasserstofftanks und der Atmosphäre. HFEVs können auch geschlossenzellige Batterien zum Zwecke der Energiespeicherung aus regenerativem Bremsen umfassen, aber dies ändert nichts an der Quelle der Motivation. Es bedeutet, dass der HFEV ein Elektroauto mit zwei Arten von Batterien ist. Da HFEV rein elektrisch sind und keine Wärmemotoren enthalten, sind sie keine Hybride.

Biokraftstoffe
Hybridfahrzeuge können einen Verbrennungsmotor verwenden, der mit Biokraftstoffen betrieben wird, wie etwa ein mit Ethanol betriebener Motor mit flexiblem Kraftstoff oder mit Biodiesel betriebene Motoren. Im Jahr 2007 produzierte Ford 20 Demonstrations-Escape Hybrid E85 für reale Tests in Flotten in den USA. Auch als Demonstrationsprojekt lieferte Ford 2008 das erste flexible Plug-in-Hybrid-SUV an das US Department of Energy (DOE), a Ford Escape Plug-in Hybrid, kann mit Benzin oder E85 betrieben werden.

Das Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug Chevrolet Volt wäre der erste kommerziell erhältliche Flex-Fuel-Plug-in-Hybrid, der den Antrieb an Biokraftstoffe anpassen könnte, die in verschiedenen Weltmärkten wie der Ethanolmischung E85 in den USA oder E100 in Brasilien verwendet werden. oder Biodiesel in Schweden. Der Volt wird etwa ein Jahr nach seiner Einführung E85 Flex-Kraftstoff-fähig sein.

Elektrische Maschinen
In Split-Path-Fahrzeugen (Toyota, Ford, GM, Chrysler) gibt es zwei elektrische Maschinen, von denen eine primär als Motor und die andere hauptsächlich als Generator arbeitet. Eine der Hauptanforderungen dieser Maschinen ist, dass sie sehr effizient sind, da der elektrische Anteil der Energie vom Motor zum Generator, durch zwei Inverter, durch den Motor und dann zu den Rädern umgewandelt werden muss.

Die meisten elektrischen Maschinen, die in Hybridfahrzeugen verwendet werden, sind bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC). Insbesondere sind sie von einem Typ, der als Innenpermanentmagnet (IPM) -Maschine (oder -Motor) bezeichnet wird. Diese Maschinen sind ähnlich wie die Induktionsmotoren, die in einem typischen Haus zu finden sind, gewickelt, verwenden aber (für hohe Effizienz) sehr starke Seltenerdmagnete im Rotor. Diese Magnete enthalten Neodym, Eisen und Bor und werden deshalb Neodym-Magnete genannt.

Der Preis für Neodym ging durch die chinesische Exportbeschränkung 2010-11 durch eine Preisblase und stieg von 50 USD / kg Anfang 2010 auf 500 USD / kg im Sommer 2011. Dies führte zu einer “Nachfragevernichtung” wie viele Hersteller schnell wandte sich an den Ersatz von Induktionsmotoren in ihren Autos, um ihre Produktionslinie zu verteidigen. Dies war trotz solcher Motoren minderwertiger “Power to Weight” -Verhältnis-Attribute, die sich signifikant auf alle außer den leistungsstärksten (Energie verschlingenden) Motorgrößen auswirkten, z. B. jene, die im Tesla verwendet wurden. Ab April 2014 gibt es weitere nicht-chinesische Hersteller von Neodym und sein Preis / kg ist nicht viel mehr als im Jahr 2010. Moderne UK-Motoren, die jetzt produziert werden, verwenden Neodym-Permanentmagnet-Technologie. Da die Versorgungssicherheit zurückkehrt, ist es sicher, dass es entsprechend zu den überlegenen Motorkonstruktionen kommt, die NdFeB Permanentmagnete ermöglichen.

Entwurfsüberlegungen
In einigen Fällen produzieren die Hersteller HEVs, die die von den Hybridsystemen bereitgestellte zusätzliche Energie nutzen, um den Fahrzeugen einen Leistungsschub zu verleihen, anstatt die Kraftstoffeffizienz im Vergleich zu ihren herkömmlichen Pendants deutlich zu verbessern. Der Kompromiss zwischen zusätzlicher Leistung und verbesserter Kraftstoffeffizienz wird teilweise durch die Software im Hybridsystem und teilweise durch die Motor-, Batterie- und Motorgröße bestimmt. In der Zukunft können Hersteller HEV-Besitzern die Möglichkeit geben, diese Balance (Kraftstoffeffizienz vs. Mehrleistung) durch eine benutzergesteuerte Einstellung nach Wunsch zu steuern. Toyota kündigte im Januar 2006 an, dass es einen “hocheffizienten” Knopf erwäge.

Umbausätze
Man kann einen Aktien-Hybrid kaufen oder einen Aktien-Petroleum-Wagen in ein Hybrid-Elektrofahrzeug umbauen, indem man einen Hybrid-Nachrüstsatz verwendet.

Fahrzeugtypen

Motorräder
Unternehmen wie Zero Motorcycles und Vectrix haben jetzt marktreife, vollelektrische Motorräder zur Verfügung, aber die Paarung von elektrischen Komponenten und einem Verbrennungsmotor (ICE) hat die Verpackung besonders für Nischenmarken umständlich gemacht.
Darüber hinaus produziert eCycle Inc serienmäßige dieselelektrische Motorräder mit einer Höchstgeschwindigkeit von 130 km / h und einem Zielpreis von 5500 US-Dollar.

Peugeot HYmotion3 Kompressor, ein Hybrid-Scooter ist ein Dreirad, das zwei separate Stromquellen verwendet, um die Vorder- und Hinterräder zu versorgen. Das Hinterrad wird von einem Einzylindermotor mit 125 ccm und 20 PS (15 kW) angetrieben, während die Vorderräder jeweils von einem eigenen Elektromotor angetrieben werden. Wenn das Fahrrad bis zu 10 km / h fährt, werden nur die Elektromotoren auf Stopp-Start-Basis verwendet, wodurch die Menge an Kohlenstoffemissionen verringert wird.

SEMA hat angekündigt, dass Yamaha im Jahr 2010 ein neues Fahrzeug auf den Markt bringen wird. Ein Jahr später soll Honda einen Wettbewerb starten, um neue Kunden zu gewinnen und neue Maßstäbe für Mobilität zu setzen. Jedes Unternehmen hofft, durch die Verwendung fortschrittlicher Lithium-Ionen-Batterien eine Kapazität von bis zu 97 km pro Ladung erreichen zu können. Diese vorgeschlagenen Hybrid-Motorräder könnten Bauteile aus dem kommenden Honda Insight-Fahrzeug und seinem Hybrid-Antriebsstrang enthalten. Die Fähigkeit, diese Artikel in Serie zu produzieren, hilft, die Investitionshürden zu überwinden, mit denen Start-up-Marken konfrontiert sind, und bringt neue Konstruktionskonzepte in Mainstream-Märkte.

Autos und leichte Lastwagen

Hochleistungsautos
Da die Abgasvorschriften für die Hersteller strenger werden, wird eine neue Generation von Hochleistungsfahrzeugen mit Hybridtechnologie (zum Beispiel dem Porsche GT3 Hybrid-Rennwagen) angetrieben. Abgesehen von den Emissionsvorteilen eines Hybridsystems kann das sofort verfügbare Drehmoment, das von einem oder mehreren Elektromotoren erzeugt wird, zu Leistungsvorteilen führen, indem die Schwächen der Leistungskurve eines herkömmlichen Verbrennungsmotors angegangen werden. Hybrid-Rennwagen waren sehr erfolgreich, wie der Audi R18 und der Porsche 919 zeigen, die mit Hybridtechnologie die 24 Stunden von Le Mans gewonnen haben.

Formel 1
Im Jahr 2014 hat die Formel 1 die Autos vom 2,4-Liter-V8-Motor auf 1,6-Liter-Turbo-V6-Motor, begrenzt auf 15.000 U / min. Diese aufgeladenen V6-Motoren können ein F1-Rennauto bis zu 360 km / h (220 mph) fahren.

Taxen
Im Jahr 2000 wurde in Vancouver, British Columbia, das erste Hybrid-Elektrotaxi Nordamerikas in Betrieb genommen, das 2001 einen Toyota Prius betrieb, der über 332.000 km (206.000 Meilen) zurücklegte, bevor er in den Ruhestand ging. Im Jahr 2015 behauptete ein Taxifahrer in Österreich, dass er in seinem Toyota Prius mit dem Original-Batteriepack 1.000.000 Kilometer zurückgelegt habe.

Viele der großen Städte der Welt bauen ihre Taxis, die von San Francisco und New York City angeführt werden, mit Hybridtaxis aus. Bis 2009 waren 15% der 13.237 Taxis in New York Hybridfahrzeuge, die meisten in jeder Stadt in Nordamerika, und sie begannen auch, ihre ursprüngliche Hybridflotte nach 300.000 und 350.000 Meilen (480.000 und 560.000 km) pro Fahrzeug in den Ruhestand zu schicken. Andere Städte, in denen Taxis mit Hybridfahrzeugen verfügbar sind, sind Tokio, London, Sydney, Melbourne und Rom.

Busse
Die Hybridtechnologie für Busse hat eine erhöhte Aufmerksamkeit erfahren, da die jüngsten Entwicklungen der Batterie das Gewicht der Batterie deutlich verringert haben. Antriebsstränge bestehen aus konventionellen Dieselmotoren und Gasturbinen. Einige Designs konzentrieren sich auf die Verwendung von Automotoren. Jüngste Designs haben sich auf die Verwendung von herkömmlichen Dieselmotoren konzentriert, die bereits in Buskonstruktionen verwendet werden, um Engineering- und Trainingskosten zu sparen. Ab 2007 arbeiteten mehrere Hersteller an neuen Hybrid-Designs oder Hybrid-Antrieben, die in bestehende Chassis-Angebote ohne größere Neukonstruktion passen. Eine Herausforderung für Hybridbusse könnte immer noch von billigeren Leichtgewicht-Importen aus den ehemaligen Ostblockländern oder China kommen, wo nationale Betreiber Kraftstoffverbrauchsprobleme rund um das Gewicht des Busses betrachten, der mit den jüngsten Innovationen der Bustechnologie wie Verglasung und Luft zugenommen hat Konditionierung und elektrische Systeme. Ein Hybridbus kann über den Hybridantrieb auch Kraftstoff sparen. Die Hybridtechnologie wird auch von umweltbewussten Transportunternehmen gefördert.

Lastwagen
Im Jahr 2003 führte GM einen hybriden dieselelektrischen Militärlastwagen ein, der mit einem dieselelektrischen und einem Brennstoffzellen-Hilfstriebwerk ausgestattet ist. Hybrid-Elektro-Kleinlastwagen wurden 2004 von Mercedes Benz (Sprinter) und Micro-Vett SPA (Daily Bimodale) eingeführt. International Truck and Engine Corp. und Eaton Corp. wurden für die Herstellung dieselelektrischer Hybrid-Lkw für ein US-amerikanisches Pilotprogramm im Jahr 2004 ausgewählt. Mitte 2005 stellte Isuzu den Elf Diesel Hybrid Truck auf dem japanischen Markt vor. Sie behaupten, dass etwa 300 Fahrzeuge, hauptsächlich Streckenbusse, das System Hinos HIMR (Hybrid Inverter Controlled Motor & Retarder) verwenden. Im Jahr 2007 bedeutet hoher Ölpreis einen harten Verkauf für Hybrid-Lkw und erscheint der erste US-Produktion Hybrid-LKW (International DuraStar Hybrid).

Andere Fahrzeuge sind:

Große Bergbaumaschinen wie der Liebherr T 282B Muldenkipper oder der Keaton Vandersteen LeTourneau L-2350 Radlader werden so angetrieben. Auch gab es mehrere Modelle von BelAZ (7530 und 7560-Serie) in der UdSSR (jetzt in Weißrussland) seit Mitte der 1970er Jahre.
Die riesigen Crawler-Transporter der NASA sind dieselelektrisch.
Mitsubishi Fuso Canter Eco Hybrid ist ein dieselelektrischer LKW.
Azure Dynamics Balance Hybrid Electric ist ein Benzin-Hybrid-Elektro-Medium-Lkw auf der Grundlage der Ford E-450-Chassis.
Hino Motors (ein Toyota-Tochterunternehmen) hat in Australien den weltweit ersten Serien-Hybrid-Elektro-Lkw (110 kW oder 150 PS Dieselmotor plus 23 kW oder 31 PS Elektromotor).

Andere Hybrid-Elektro-Elektro-LKW-Hersteller sind DAF Trucks, MAN mit MAN TGL-Serie, Nissan Motors und Renault Trucks mit Renault Puncher.

Hybrid-Elektro-Lkw-Technologie und Powertrain-Hersteller: ZF Friedrichshafen, EPower Engine Systems.

Mit einer Stimme stimmte das Repräsentantenhaus der Vereinigten Staaten dem Gesetz für Hybridfahrzeugforschung, -entwicklung und -demonstration für schwere Nutzfahrzeuge des Jahres 2009 (für Hochleistungs-Plug-in-Hybridfahrzeuge) zu, das von dem Repräsentanten James Sensenbrenner verfasst wurde.

Militärfahrzeuge
Rund 70 Jahre nach Porsches Pionierleistungen im Kampfwagen-Hybridantrieb im Zweiten Weltkrieg nutzen die bemannten Geländefahrzeuge der United States Army des Future Combat Systems einen hybriden Elektroantrieb, der aus einem Dieselmotor besteht, um Strom für Mobilität zu erzeugen andere Fahrzeuguntersysteme. Alle FCS-Landfahrzeuge wurden jedoch im DOD-Budget 2010 auf Eis gelegt. Andere militärische Hybridprototypen umfassen das Millenworks Light Utility Vehicle, das International FTTS, das HEMTT-Modell A3 und das Shadow RST-V.

Lokomotiven
Im Mai 2003 startete JR East Testläufe mit dem sogenannten NE-Zug (New Energy) und validierte die Funktionalität des Systems (Serienhybrid mit Lithium-Ionen-Batterie) in kalten Regionen. Im Jahr 2004 hatte Railpower Technologies mit den sogenannten Green Goats Piloten in den USA pilotiert, die ab Anfang 2005 zu Aufträgen der Union Pacific und der Canadian Pacific Railways führten.

Railpower bietet Hybrid-Elektro-Umschalter, ebenso wie GE. Dieselelektrische Lokomotiven können nicht immer als HEV betrachtet werden, die keinen Energiespeicher an Bord haben, es sei denn, sie werden über einen Kollektor für kurze Strecken mit Elektrizität gespeist (z. B. in Tunneln mit Emissionsgrenzwerten). In diesem Fall sind sie besser als dual klassifiziert Fahrzeuge.

Marine und andere aquatische
Für große Boote, die bereits dieselelektrisch sind, kann die Aufrüstung auf Hybrid so einfach sein wie das Hinzufügen einer großen Batteriebank und Steuerungsausrüstung; Diese Konfiguration kann den Betreibern Treibstoff sparen und umweltfreundlicher sein.

Flugzeug
Boeing hat erklärt, dass die Hybridelektromotortechnologie für das Unterschallkonzept ein klarer Gewinner ist. Hybrid-Elektroantrieb hat das Potenzial, die Startentfernung zu verkürzen und Geräusche zu reduzieren. Das AgustaWestland Project Zero ist ein Flugzeug, das hybrid-elektrisch sein soll.

Der DA36 E-Star, ein von Siemens, Diamond Aircraft und EADS entwickeltes Flugzeug, verfügt über einen Hybrid-Antriebsstrang, bei dem der Propeller nur von einem Siemens-Motor mit 70 kW (94 PS) angetrieben wird. Ziel ist es, Kraftstoffverbrauch und Emissionen um bis zu 25% zu reduzieren. Ein On-Board-Motor und Generator mit 40 PS (30 kW) von Austro Engines Wankel liefert den Strom aufgrund der geringen Größe, des geringen Gewichts und des hohen Leistungsgewichts der Motoren. Der Elektromotor verwendet auch Elektrizität, die in Batterien gespeichert ist, um abzuheben und zu steigen, wodurch durch Auslassen des Motors Schallemissionen reduziert werden. Der serienmäßige Hybridantrieb mit dem Wankelmotor reduziert das Gewicht des Flugzeugs um 100 Kilogramm auf seinen Vorgänger. Der DA36 E-Star flog erstmals im Juni 2013 und war damit der erste Flug eines Serienhybrid-Antriebsstrangs. Diamond-Flugzeuge geben an, dass die Technologie, die Wankelmotoren verwendet, auf ein 100-sitziges Flugzeug skalierbar ist.