Hybridfahrzeug-Antriebsstrang

Hybrid vehicle powertrains transmit power to the drive wheels of hybrid vehicles. A hybrid vehicle has several forms of motive power.

Hybrids come in many configurations. For example, a hybrid can obtain its energy by burning petroleum but switching between an electric motor and an internal combustion engine.

Electric vehicles have a long history of combining combustion and electric power transmission, such as in a diesel-electric powertrain, although they are mostly used for railway locomotives. A diesel-electric powertrain fails the definition of hybrid because the electric drive transmission directly replaces the mechanical transmission and does not serve as an additional source of motive power. One of the earliest forms of hybrid land vehicles is the trackless trolleybus of the 1930s, which normally used the traction current provided by wire. The trolleybus was usually equipped with an internal combustion engine (ICE) to either drive the bus directly or to generate power independently. This allowed the vehicle

The powertrain includes all components used to convert stored potential energy. Drive trains can be either chemical, solar, nuclear, or kinetic and harness them for propulsion. The oldest example is the galley, which used sails and oars. A well-known modern example is the electric bicycle. Hybrid electric vehicles combine a battery or supercapacitor supplemented by an ICE that can charge the batteries or power the vehicle. Other hybrid powertrains use flywheels to store energy.

Among the various types of hybrid vehicles, from 2016 only the electric / ICE type was commercially available. One variety was operated in parallel to simultaneously provide the power of both engines. Another operates in series with a source that supplies only the power, and the second that provides power. Each source can provide the main drive power while the other boosts the primary force.

Other combinations provide efficiency gains through superior energy management and regeneration, which are compensated by the cost, complexity and limitations of the battery. Combustion Electric Hybrids (CE) have much larger capacity battery packs than a pure combustion vehicle. A Combustion Electric Hybrid has light batteries that offer higher energy density and are far more expensive. ICEs only need a battery big enough to run the electrical system and ignite the engine.

Types by design

Parallelhybride
Parallel-Hybridsysteme verfügen sowohl über einen Verbrennungsmotor als auch über einen Elektromotor, der das Fahrzeug entweder einzeln antreiben kann oder beide gemeinsam den Antrieb abgeben. Dies ist das gebräuchlichste Hybridsystem seit 2016.

Wenn sie an einer Achse (parallel) verbunden sind, müssen die Drehzahlen an dieser Achse identisch sein und die zugeführten Drehmomente addieren sich. (Die meisten Elektrofahrräder sind von diesem Typ.) Wenn nur eine der beiden Quellen verwendet wird, muss die andere entweder auch drehen (Leerlauf), durch eine Einwegkupplung oder einen Freilauf verbunden sein.

Bei Autos können die zwei Quellen auf die gleiche Welle (z. B. mit dem zwischen Motor und Getriebe verbundenen Elektromotor) angewendet werden, wobei sie sich mit gleichen Drehzahlen drehen und die Drehmomente sich addieren, wobei sich der Elektromotor addiert oder das System dem Drehmoment entsprechend abzieht, wenn dies erforderlich ist. (Der Honda Insight verwendet dieses System.)

Parallele Hybride können weiter durch das Gleichgewicht zwischen den verschiedenen Motoren in Bezug auf die Antriebsleistung kategorisiert werden: Der ICE kann dominant sein (den Elektromotor nur unter bestimmten Umständen einschalten) oder umgekehrt; Während in anderen Fällen das elektrische System alleine betrieben werden kann. Da derzeitige Parallel-Hybride jedoch nicht in der Lage sind, ausschließlich elektrische Betriebsarten oder Verbrennungsmotoren bereitzustellen, werden sie häufig als milde Hybriden eingestuft (siehe unten).

Parallelhybride sind stärker auf regeneratives Bremsen angewiesen, und der ICE kann auch als Generator für zusätzliches Aufladen dienen. Dies macht sie in städtischen Stop-and-Go-Bedingungen effizienter. Sie verwenden einen kleineren Akku als andere Hybride. Honda-Insight-, Civic- und Accord-Hybride sind Beispiele für parallele Hybride der Produktion. Parallel-Hybrid-Lkw (PHT) und BAS-Hybride von General Motors wie die Saturn-VUE- und Aura-Greenline- und Chevrolet-Malibu-Hybride verwenden ebenfalls eine Parallel-Hybrid-Architektur.

Durch die Straße (TTR) Hybrid
Ein alternativer Parallel-Hybrid ist der Typ “Through the Road”. Bei diesem System treibt ein herkömmlicher Antriebsstrang eine Achse an, wobei ein Elektromotor oder andere Motoren eine andere antreiben. Diese Anordnung wurde von den frühesten “Off-Track” -Strolleybussen verwendet. Tatsächlich liefert es einen kompletten Backup-Antriebsstrang. In modernen Motoren können Batterien durch regeneratives Bremsen oder durch Laden der elektrisch angetriebenen Räder während der Fahrt aufgeladen werden. Dies ermöglicht eine einfachere Herangehensweise an die Energieverwaltung. Dieses Layout hat auch den Vorteil, dass es unter bestimmten Bedingungen einen Allradantrieb bietet. (Ein Beispiel für dieses Prinzip ist ein Fahrrad mit einem Vorderradnabenmotor, der die Pedalkraft des Radfahrers am Hinterrad unterstützt.) Zu den Fahrzeugen dieses Typs gehören die Konzeptautos Audi 100 Duo II, Subaru VIZIV und Peugeot 307 Hybrid HDi Fahrzeuge der PSA-Gruppe Peugeot 3008, Peugeot 508, 508 RXH, Citroen DS5, die alle das HYbrid4-System, den Plug-in-Hybrid V60, den BMW 2er Active Tourer, den BMW i8 und die zweite Generation des Honda NSX verwenden.

Serienhybride
Serienhybride werden auch als Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite (EREV) oder als Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite (REEV) bezeichnet. (Serienhybride mit besonderen Eigenschaften werden vom California Air Resources Board als batterieelektrisches Fahrzeug mit erweiterter Reichweite (BEVx) klassifiziert.)

Elektrische Getriebe sind seit 1903 als Alternative zu herkömmlichen mechanischen Getrieben verfügbar. Typische mechanische Gaben erlegen viele Strafen auf, darunter Gewicht, Volumen, Lärm, Kosten, Komplexität und eine Abnahme der Motorleistung bei jedem Gangwechsel, ob manuell oder automatisch. Im Gegensatz zu ICEs benötigen Elektromotoren keine Übertragung.

Tatsächlich wird die gesamte mechanische Übertragung zwischen dem ICE und den Rädern entfernt und durch einen elektrischen Generator, einige Kabel und Steuerungen sowie elektrische Traktionsmotoren ersetzt, mit dem Vorteil, dass der ICE nicht mehr direkt mit der Nachfrage verbunden ist.

Dies ist eine Serienhybridanordnung, die bei dieselelektrischen Lokomotiven und Schiffen üblich ist (das russische Flussschiff Vandal, das 1903 gestartet wurde, war das erste diesel- und dieselelektrisch betriebene Schiff der Welt), und Ferdinand Porsche setzte diese Anordnung erfolgreich ein das frühe 20. Jahrhundert in Rennwagen, darunter der Lohner-Porsche Mixte Hybrid. Porsche nannte das System System Mixte, das eine Radnabenmotoranordnung hatte, mit einem Motor in jedem der beiden Vorderräder, der Geschwindigkeitsrekorde aufstellte.

Die Argumente für höhere Flexibilität, höhere Effizienz und geringere Emissionen am Einsatzort werden in einem Serienhybridsystem für Straßenfahrzeuge erreicht, wenn eine elektrische Zwischenbatterie, die als Energiepuffer dient, zwischen dem elektrischen Generator und den elektrischen Fahrmotoren sitzt.

Der ICE dreht einen Generator und ist nicht mechanisch mit den Antriebsrädern verbunden. Dadurch wird der Motor von der Anforderung getrennt und kann konstant mit der effizientesten Geschwindigkeit betrieben werden. Da die Hauptantriebsleistung von der Batterie erzeugt wird, kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Direktantriebsmotor ein kleinerer Generator / Motor eingebaut werden. Elektrische Fahrmotoren können Strom von der Batterie oder direkt vom Motor / Generator oder von beiden erhalten. Fahrmotoren werden häufig nur von der elektrischen Batterie gespeist, die von externen Quellen wie dem Stromnetz aufgeladen werden kann.

Dies ermöglicht einem Fahrzeug mit einem Motor / Generator, der nur bei Bedarf arbeitet, beispielsweise wenn die Batterie erschöpft ist, oder die Batterien aufzuladen.

Elektrische Fahrmotoren
Elektromotoren sind effizienter als ICEs, wobei ein hohes Leistungsgewicht das Drehmoment über einen großen Drehzahlbereich liefert. ICEs sind am effizientesten, wenn mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird.

ICEs können beim Drehen eines Generators optimal laufen. Serienhybridsysteme bieten eine sanftere Beschleunigung, indem Gangwechsel vermieden werden. Serienhybriden enthalten:

Nur elektrische Traktion – Nur Räder werden mit Elektromotor gedreht.
ICE – dreht nur einen Generator.
Generator – vom ICE gedreht, um Strom zu erzeugen und den Motor zu starten.
Batterie – Energiepuffer.
Regeneratives Bremsen – Der Antriebsmotor wird zum Generator und gewinnt Energie zurück, indem er kinetische in elektrische Energie umwandelt, das Fahrzeug verlangsamt und thermische Verluste verhindert.

In Ergänzung:

Kann an das Stromnetz angeschlossen werden, um die Batterie aufzuladen.
Superkondensatoren unterstützen die Batterie und gewinnen beim Bremsen die meiste Energie zurück.

Im Detail
Der Elektromotor kann vollständig mit Elektrizität aus der Batterie oder über den vom ICE gedrehten Generator oder von beiden gespeist werden. Ein solches Fahrzeug ähnelt konzeptionell einer dieselelektrischen Lokomotive mit der Hinzufügung einer Batterie, die das Fahrzeug antreiben kann, ohne den ICE zu betreiben, und als ein Energiepuffer wirkt, der zum Beschleunigen und Erzielen einer höheren Geschwindigkeit verwendet wird; Der Generator kann gleichzeitig die Batterie aufladen und den Elektromotor antreiben, der das Fahrzeug bewegt.

Wenn das Fahrzeug gestoppt ist, wird der ICE im Leerlauf ausgeschaltet, während die Batterie im Ruhezustand die erforderliche Energie liefert. Fahrzeuge an Ampeln oder im langsamen Stop-Start-Verkehr brauchen im Stillstand oder langsamen Fahren keinen Kraftstoff zu verbrennen, wodurch die Emissionen verringert werden.

Serienhybride können mit einem Superkondensator oder einem Schwungrad ausgestattet werden, um regenerative Bremsenergie zu speichern. Dies kann die Effizienz verbessern, indem Energie gewonnen wird, die ansonsten als Wärme durch das Bremssystem verloren geht. Da ein Serienhybrid keine mechanische Verbindung zwischen dem ICE und den Rädern hat, kann der Motor unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer konstanten und effizienten Geschwindigkeit laufen, wodurch ein höherer Wirkungsgrad (37% anstelle des ICE-Durchschnitts von 20%) und ein niedriger Wert erzielt wird oder gemischte Geschwindigkeiten dies könnte zu einer Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades um ~ 50% führen (19% gegenüber 29%).

Lotus bot ein Motor / Generator-Set mit zwei Geschwindigkeiten an, das 15 kW elektrische Leistung bei 1.500 U / min und 35 kW bei 3.500 U / min über den integrierten elektrischen Generator lieferte, der im Nissan-Konzept Infiniti Emerg-e verwendet wurde.

Dieses Betriebsprofil ermöglicht einen größeren Spielraum für alternative Motorkonstruktionen, wie Mikroturbinen, Atkinson-Rotationsmotoren oder Linearverbrennungsmotoren.

Der ICE wird an den Elektromotor angepasst, indem die Ausgangsraten bei Reisegeschwindigkeit verglichen werden. Im Allgemeinen sind die Ausgangsraten für Verbrennungsmotoren für die momentanen (Spitzen-) Ausgangsraten vorgesehen, in der Praxis können diese jedoch nicht verwendet werden.)

Die Verwendung eines Elektromotors, der ein Rad direkt antreibt, eliminiert die herkömmlichen mechanischen Übertragungselemente: Getriebe, Getriebewellen und Differential und kann manchmal flexible Kupplungen beseitigen.

1997 brachte Toyota den ersten in Japan verkauften Serienhybridbus auf den Markt. Designline International aus Ashburton, Neuseeland, stellt Stadtbusse mit einem Mikroturbinen-Serienhybridsystem her. Wrightbus produziert Hybrid-Serienbusse, darunter den Gemini 2 und den New Routemaster. AFS Trinity hat Superkondensatoren in Kombination mit einer Lithium-Ionen-Batteriebank in einem umgebauten SUV-Fahrzeug von Saturn Vue eingesetzt. Bei der Verwendung von Superkondensatoren beanspruchen sie in einer Serien-Hybrid-Anordnung bis zu 150 mpg.

Zu den bekannten Hybridmodellen der Automobilserie gehört die Variante des BMW i3, die mit einem Range-Extender ausgestattet ist. Ein anderes Beispiel eines Serienhybridfahrzeugs ist das Fisker Karma. Der Chevrolet Volt ist fast ein Serienhybride, enthält aber auch eine mechanische Verbindung vom Motor zu den Rädern mit einer Geschwindigkeit von über 80 km / h.

Serienhybriden wurden von der Flugzeugindustrie aufgegriffen. Der DA36 E-Star, ein von Siemens, Diamond Aircraft und EADS entwickeltes Flugzeug, verwendet einen Serienhybrid-Antriebsstrang, dessen Propeller von einem 70 kW (94 PS) Elektromotor von Siemens angetrieben wird. Eine Einheit zum Reduzieren der Propellerdrehzahl des Kraftsappens entfällt. Ziel ist es, Kraftstoffverbrauch und Emissionen um bis zu 25 Prozent zu senken. Ein 40-PS-Wankel-Rotationsmotor und Generator mit 40 PS (30 kW) liefern den Strom.

Der Wankel wurde aufgrund seiner geringen Größe, seines geringen Gewichts und seines großen Leistungsgewichtes ausgewählt. (Wankelmotoren laufen auch bei einer konstanten Drehzahl von ungefähr 2.000 U / min effizient, was für den Generatorbetrieb geeignet ist. Durch die Einhaltung eines konstanten / schmalen Bandes werden viele der erkannten Nachteile des Wankel-Motors in Automobilanwendungen ausgeglichen.)

Der elektrische Propellermotor verwendet in Batterien gespeicherte Elektrizität, ohne dass die Motoren in Betrieb sind, um die Geräuschemission zu verringern und zu klettern. Der Antriebsstrang reduziert das Gewicht des Flugzeugs um 100 Kilogramm gegenüber seinem Vorgänger. Der DA36 E-Star flog erstmals im Juni 2013 und war damit der allererste Flug eines Serien-Hybridantriebs. Diamond Aircraft gibt an, dass die Technologie auf ein Flugzeug mit 100 Sitzen skalierbar ist.

In-Rad-Motoren
Wenn die Motoren an der Fahrzeugkarosserie befestigt sind, sind flexible Kupplungen erforderlich, nicht jedoch, wenn die Fahrmotoren in die Räder integriert sind. Ein Nachteil besteht darin, dass die ungefederte Masse zunimmt und das Ansprechverhalten der Federung abnimmt, was sich auf das Fahrverhalten und möglicherweise auf die Sicherheit auswirkt. Der Aufprall sollte jedoch minimal sein, da Elektromotoren in Radnaben wie Hi-Pa Drive sehr klein sein können und mit außergewöhnlich hohen Leistungs-Gewichtsverhältnissen und Bremsmechanismen leicht sein können, da die Radmotoren das Fahrzeug bremsen.

Die Vorteile einzelner Radmotoren umfassen eine vereinfachte Traktionskontrolle, gegebenenfalls einen Allradantrieb und eine untere Etage (nützlich für Busse und andere Spezialfahrzeuge (einige 8×8-Allrad-Militärfahrzeuge verwenden Einzelradmotoren). Dieselelektrische Lokomotiven haben dieses Konzept verwendet (Einzelmotoren, die Achsen jedes Radpaares antreiben) seit 70 Jahren. [vollständige Zitierung erforderlich]

Andere Maßnahmen umfassen leichte Aluminiumräder, um die ungefederte Masse der Radanordnung zu reduzieren; Fahrzeugdesigns können dahingehend optimiert werden, dass der Schwerpunkt abgesenkt wird, indem schwerere Elemente (einschließlich Batterie) in Bodennähe angeordnet werden. In einem typischen Straßenfahrzeug kann der Kraftübertragungsaufbau kleiner und leichter als der äquivalente herkömmliche mechanische Kraftübertragungsaufbau sein, wodurch Platz geschaffen wird; Der Verbrennungsgeneratorsatz erfordert nur Kabel zu den antreibenden Elektromotoren, wodurch die Flexibilität bei der Anordnung der Hauptkomponenten über ein Fahrzeug erhöht wird, wodurch sich eine überlegene Gewichtsverteilung ergibt, der Innenraum der Kabine maximiert wird und die Möglichkeit eines überlegenen Fahrzeugdesigns eröffnet wird, das diese Flexibilität nutzt.

Power-Split oder Serien-Parallel-Hybrid
Power-Split-Hybrid oder Serien-Parallel-Hybrid sind Parallelhybride, die Power-Split-Geräte enthalten, die Stromwege vom ICE zu den Rädern ermöglichen, die entweder mechanisch oder elektrisch sein können. Das Hauptprinzip besteht darin, die von der Primärquelle gelieferte Leistung von der vom Fahrer geforderten Leistung abzukoppeln.

Die ICE-Drehmomentabgabe ist bei niedrigeren Drehzahlen minimal, und herkömmliche Fahrzeuge erhöhen die Motorgröße, um die Marktanforderungen für eine akzeptable Anfangsbeschleunigung zu erfüllen. Der größere Motor hat mehr Leistung als für das Cruisen benötigt wird. Elektromotoren erzeugen im Stillstand das volle Drehmoment und eignen sich gut zur Ergänzung des ICE-Drehmomentmangels bei niedrigen Drehzahlen. In einem Power-Split-Hybrid kann ein kleinerer, weniger flexibler und effizienter Motor verwendet werden. Der herkömmliche Otto-Zyklus (höhere Leistungsdichte, niedrigeres Drehmoment bei niedriger Drehzahl, geringerer Kraftstoffverbrauch) wird häufig auf einen Atkinson-Zyklus oder einen Miller-Zyklus (geringere Leistungsdichte, geringeres Drehmoment bei niedriger Drehzahl, höhere Kraftstoffeffizienz) modifiziert; manchmal auch als Atkinson-Miller bezeichnet Zyklus). Der kleinere Motor, der einen effizienteren Zyklus verwendet und häufig im günstigen Bereich der bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchskarte arbeitet, trägt wesentlich zu einem höheren Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs bei.

Interessante Variationen des einfachen Designs (Bild rechts), die beispielsweise im bekannten Toyota Prius zu finden sind, sind:

Zweiter Planetengetriebesatz mit festem Gang, wie er im Lexus RX400h und im Toyota Highlander Hybrid verwendet wird. Dies ermöglicht einen Motor mit geringerem Drehmoment, aber höherer Leistung (und höherer Maximaldrehzahl), dh höherer Leistungsdichte
Ravigneaux-Planetengetriebe (Planetengetriebe mit 4 statt 3 Achsen) und zwei Kupplungen, wie sie im Lexus GS450h verwendet werden. Durch das Schalten der Kupplungen wird das Übersetzungsverhältnis vom MG2 (dem Fahrmotor) zur Radwelle umgeschaltet, entweder für ein höheres Drehmoment oder eine höhere Geschwindigkeit (bis zu 250 km / h), während der Wirkungsgrad des Getriebes erhalten bleibt. Dies wird effektiv in den Prius-HSDs der Generation 3 (Prius v, Prius Plug-in und Prius c) erreicht, obwohl der zweite Planetenradsatz der Generation 3 bei 2,5: 1 festgelegt ist, anstatt zwischen 1: 1 und 2,5 umzuschalten: 1 wie der “Carrier” festgehalten wird.
Zwei zusätzliche Planetenradsätze in Kombination mit vier Kupplungen schaffen eine Two-Mode-Hybrid-Konfiguration, die in vollelektrischen, kombinierten Elektro- und ICE- oder ICE-Einheiten mit vier festen Gängen betrieben werden kann. Beispiele für Two-Mode-Hybride sind die General Motors Two-Mode-Hybrid-Trucks und SUVs, der BMW X6 ActiveHybrid und der Mercedes ML 450 Hybrid.

Typen nach Hybridisierungsgrad

Art Start-Stopp-System Regeneratives Bremsen
Elektrischer Schub
Lade-Entleerungsmodus Wiederaufladbar
Mikro-Hybrid Ja Nein Nein Nein
Milder Hybrid Ja Ja Nein Nein
Vollhybride Ja Ja Ja Nein
Plug-in-Hybrid Ja Ja Ja Ja

Mikrohybride
Mikro-Hybrid ist ein allgemeiner Begriff für Fahrzeuge, die eine Art Start-Stopp-System verwenden, um den Motor im Leerlauf automatisch abzustellen. Streng genommen handelt es sich bei Mikrohybriden nicht um echte Hybridfahrzeuge, da sie nicht auf zwei verschiedene Energiequellen angewiesen sind.

Milde Hybriden
Milde Hybride sind im Wesentlichen herkömmliche Fahrzeuge mit etwas Hybridhardware, jedoch mit eingeschränkten Hybridfunktionen. Normalerweise handelt es sich dabei um Parallel-Hybrid mit nur Start-Stopp oder möglicherweise mit mäßigem Motorunterstützungsgrad oder regenerativem Bremsen. Milde Hybride können im Allgemeinen keinen rein elektrischen Antrieb bieten.

Mild-Hybride wie der Parallel-Hybrid-Lkw von General Motors (2004-07) und die Hybriden von Honda Eco-Assist sind mit einem dreiphasigen Elektromotor ausgestattet, der im Motorraum zwischen Motor und Getriebe montiert ist. Dadurch kann der Motor abgestellt werden Immer wenn der Lkw rollt, bremst oder angehalten ist, starten Sie ihn schnell wieder, um Strom zu liefern. Zubehör kann bei ausgeschaltetem Motor weiterhin mit Strom betrieben werden. Wie bei anderen Hybridkonstruktionen gewinnt regeneratives Bremsen Energie zurück. Der große Elektromotor dreht den Motor vor dem Einspritzen von Kraftstoff auf Betriebsdrehzahlen.

Der 2004-2007 Chevrolet Silverado PHT war ein Pickup in voller Größe. Chevrolet konnte eine 10% ige Effizienzsteigerung erzielen, indem der Motor bei Bedarf heruntergefahren und neu gestartet wurde und regeneratives Bremsen verwendet wurde. Die elektrische Energie wurde nur für den Antrieb von Zubehör wie die Servolenkung verwendet. Der GM PHT nutzte ein 42-Volt-System über drei in Reihe geschaltete 12-Volt-Bleibatterien mit Entlüftung (insgesamt 36 V), um die für den Startmotor erforderliche Energie zu liefern und das elektronische Zubehör zu versorgen.

Daraufhin stellte General Motors sein BAS-Hybridsystem vor, eine weitere Mild-Hybrid-Implementierung, die 2007 offiziell auf der Saturn Vue Green Line veröffentlicht wurde. Seine “Start-Stop” -Funktion funktioniert ähnlich wie der Silverado, allerdings über eine Gürtelverbindung zur Motor / Generator-Einheit. Das GM BAS-Hybridsystem kann jedoch auch bei Beschleunigung und ruhiger Fahrt eine mäßige Unterstützung bieten und Energie beim regenerativen (gemischten) Bremsen aufnehmen. Beim Hybrid-EPA-Test des Saturn VUE 2009 konnte der BAS Hybrid die kombinierte Kraftstoffeffizienz um 27% verbessern. Das System ist auch auf den Saturn Aura 2008/09 und den Chevrolet Malibu-Hybriden 2008-2010 zu finden.

Eine weitere Möglichkeit, Start / Stopp anzubieten, ist der Einsatz eines statischen Startmotors. Ein solcher Motor erfordert keinen Anlasser, sondern verwendet Sensoren, um die genaue Position jedes Kolbens zu bestimmen und dann die Einspritzung und Zündung des Kraftstoffs genau einzustellen, um den Motor zu drehen.

Milde Hybride werden manchmal als Power Assist-Hybride bezeichnet, da sie den ICE für Primärstrom verwenden, wobei ein drehmomentverstärkender Elektromotor an einen (weitgehend) konventionellen Antriebsstrang angeschlossen ist. Der Elektromotor ist zwischen Motor und Getriebe montiert. Es handelt sich im Wesentlichen um einen großen Anlasser, der arbeitet, wenn der Motor gedreht werden muss und der Fahrer “Gas gibt” und zusätzliche Energie benötigt. Der Elektromotor kann auch den Verbrennungsmotor neu starten und den Hauptmotor im Leerlauf abstellen, während das verbesserte Batteriesystem zum Antreiben von Zubehör verwendet wird.

Ford hat Honda Hybrids in seiner Werbung für den Escape Hybrid als “mild” bezeichnet und argumentiert, dass das komplette Hybrid-Design des Escape effizienter ist.

Vollhybriden
Ein Vollhybrid, manchmal auch als starker Hybrid bezeichnet, ist ein Fahrzeug, das nur mit dem Motor, den Batterien oder einer Kombination betrieben werden kann. Der Toyota Prius, der Toyota Camry Hybrid, der Ford Escape Hybrid / Mercury Mariner Hybrid, der Ford Fusion Hybrid / Lincoln MKZ Hybrid / Mercury Mailand Hybrid, der Ford C-Max Hybrid, der Kia Optima Hybrid sowie die Hybrid-Lkw von General Motors mit 2 Betriebsarten SUVs sind Beispiele für diese Art der Hybridisierung, da sie nur mit Batteriestrom betrieben werden können. Ein großer Akku mit hoher Kapazität bietet nur den Akkubetrieb. Diese Fahrzeuge verfügen über einen geteilten Leistungspfad, der durch die Umwandlung von mechanischer und elektrischer Leistung mehr Flexibilität im Antriebsstrang ermöglicht. Um die Kräfte von jedem Abschnitt auszugleichen, verwenden die Fahrzeuge eine differenzielle Verbindung zwischen dem Motor und dem Motor, der mit dem Kopfende des Getriebes verbunden ist.

Der Markenname von Toyota für diese Technologie ist Hybrid Synergy Drive, der im Prius, im Highlander Hybrid SUV und im Camry Hybrid zum Einsatz kommt. Ein Computer überwacht den Systembetrieb und legt fest, wie die Stromquellen gemischt werden. Die Prius-Operationen können in sechs verschiedene Bereiche unterteilt werden.

Elektrofahrzeugmodus – Der ICE ist ausgeschaltet und die Batterie versorgt den Motor mit Strom (oder lädt während des regenerativen Bremsens). Wird für den Leerlauf verwendet, wenn der Ladezustand der Batterie hoch ist.
Reisemodus – Das Fahrzeug fährt (dh beschleunigt nicht) und der ICE kann die Nachfrage erfüllen. Die Leistung des Motors wird zwischen dem mechanischen Pfad und dem Generator aufgeteilt. Die Batterie treibt auch den Motor an, dessen Leistung mechanisch mit dem Motor summiert wird. Wenn der Ladezustand der Batterie niedrig ist, lädt ein Teil der vom Generator erzeugten Energie die Batterie auf.
Overdrive-Modus – Ein Teil der Rotationsenergie erzeugt Strom, da die volle Leistung des ICE nicht zur Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit benötigt wird. Diese elektrische Energie wird verwendet, um das Sonnenrad entgegen der üblichen Drehung anzutreiben. Im Endergebnis dreht sich der Zahnkranz schneller als der Motor, allerdings mit geringerem Drehmoment.
Batterieladezustand – Wird auch für den Leerlauf verwendet, mit der Ausnahme, dass in diesem Fall der Ladezustand der Batterie niedrig ist und eine Aufladung erforderlich ist, die vom Motor und vom Generator bereitgestellt wird.
Power Boost-Modus – Wird in Situationen eingesetzt, in denen der Motor die gewünschte Geschwindigkeit nicht aufrechterhalten kann. Die Batterie treibt den Motor an, um die Motorleistung zu ergänzen.
Negativer Split-Modus – Das Fahrzeug fährt und der Ladezustand der Batterie ist hoch. Die Batterie versorgt sowohl den Motor (zur Bereitstellung mechanischer Leistung) als auch den Generator mit Strom. Der Generator wandelt dies in mechanische Energie um, die er auf die Motorwelle lenkt, und verlangsamt diese (ohne dabei die Drehmomentabgabe zu verändern). Der Zweck dieses Motors “Schleppen” besteht darin, den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu erhöhen.

Plug-in-Hybrid
Ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) hat zwei definierende Eigenschaften. Es:

Kann an eine Steckdose angeschlossen werden, um aufgeladen zu werden.
Kann nur mit der Batterie betrieben werden.

Sie sind Vollhybriden und können mit Batteriestrom betrieben werden. Sie bieten eine größere Batteriekapazität und die Fähigkeit, vom Netz aus aufzuladen. Sie können entweder parallel oder seriell ausgeführt werden. Sie werden auch als Gas-optionale oder rastbare Hybride bezeichnet. Ihr Hauptvorteil besteht darin, dass sie für große Entfernungen benzinunabhängig sein können, während die Reichweite eines ICE für längere Fahrten erhöht wird. Die Forschung des Electric Power Research Institute ergab niedrigere Gesamtbetriebskosten für PHEVs aufgrund niedrigerer Servicekosten und einer allmählichen Verbesserung der Batterietechnologie. Der “Well-to-Wheel” -Effizienzgrad und die Emissionen von PHEVs im Vergleich zu Benzinhybriden hängen von den Energiequellen des Stromnetzes ab (das US-amerikanische Stromnetz besteht zu 30% aus Kohle; das kalifornische Stromnetz besteht hauptsächlich aus Erdgas, Wasserkraft und Windkraft).
In den USA wurden Prototypen von PHEVs mit größeren Batteriepacks hergestellt, die über das Stromnetz aufgeladen werden können, insbesondere im Hybridzentrum von Andy Frank an der University of California, Davis. Ein Serien-PHEV, der Renault Kangoo, wurde 2003 in Frankreich verkauft. DaimlerChrysler baute PHEVs auf der Basis des Mercedes-Benz Sprinter-Transporters. Light Trucks werden von Micro-Vett SPA, dem sogenannten Daily Bimodale, angeboten.

Typen nach Stromquelle

Elektro-Verbrennungsmotor-Hybrid
Es gibt viele Möglichkeiten, einen Hybrid-Verbrennungsmotor (Internal Combustion Engine, ICE) zu erstellen. Die Vielfalt der elektrischen ICE-Konstruktionen kann dadurch unterschieden werden, wie die elektrischen Teile und die Verbrennungsteile des Antriebsstrangs miteinander verbunden sind, zu welchen Zeiten jeder Teil in Betrieb ist und wie viel Prozent der Leistung von jeder Hybridkomponente bereitgestellt wird. Zwei Hauptkategorien sind Serienhybride und Parallelhybride, obwohl Parallelkonstruktionen heutzutage am häufigsten sind.

Bei den meisten Hybriden wird, unabhängig vom jeweiligen Typ, regeneratives Bremsen verwendet, um beim Abbremsen des Fahrzeugs Energie zurückzugewinnen. Dazu wird lediglich ein Motor angetrieben, so dass er als Generator wirkt.

Viele Ausführungen schalten den Verbrennungsmotor ab, wenn er nicht benötigt wird, um Energie zu sparen. Dieses Konzept gilt nicht nur für Hybride. In den frühen achtziger Jahren war Subaru der Vorreiter bei diesem Feature. Der Volkswagen Lupo 3L ist ein Beispiel für ein herkömmliches Fahrzeug, das bei einem Stopp den Motor abstellt. Es muss jedoch eine gewisse Vorkehrung für Zubehör getroffen werden, wie z. B. eine Klimaanlage, die normalerweise vom Motor angetrieben wird. Darüber hinaus sind die Schmiersysteme von Verbrennungsmotoren unmittelbar nach dem Motorstart am wenigsten wirksam; Da beim Start der Hauptteil des Verschleißes des Motors auftritt, verringert das häufige Starten und Stoppen solcher Systeme die Lebensdauer des Motors erheblich. [zweifelhaft – Diskussion] Außerdem können Start- und Stopp-Zyklen die Fähigkeit des Motors reduzieren, optimal zu arbeiten Temperatur, wodurch die Effizienz des Motors reduziert wird.

Elektro-Brennstoffzellen-Hybrid
Brennstoffzellenfahrzeuge sind häufig mit einer Batterie oder einem Superkondensator ausgestattet, um Spitzenbeschleunigungsleistung zu liefern und die Größe und Leistungsbeschränkungen der Brennstoffzelle (und somit deren Kosten) zu reduzieren. Dies ist effektiv auch eine Reihenhybridkonfiguration.

Verbrennungsmotor-hydraulischer Hybrid
Ein hydraulisches Hybridfahrzeug verwendet hydraulische und mechanische Komponenten anstelle von elektrischen. Eine Verstellpumpe ersetzt den Elektromotor / Generator. Ein Hydrospeicher speichert Energie. Das Gefäß trägt typischerweise eine flexible Blase aus vorgeladenem unter Druck stehendem Stickstoffgas. Die gepumpte Hydraulikflüssigkeit wird gegen die Blase komprimiert, die die Energie im komprimierten Stickstoffgas speichert. Einige Versionen haben einen Kolben in einem Zylinder anstelle einer unter Druck stehenden Blase. Der Hydrospeicher ist möglicherweise billiger und langlebiger als Batterien. Die hydraulische Hybridtechnologie wurde ursprünglich in den 1930er Jahren in Deutschland implementiert. Volvo Flygmotor setzte petro-hydraulische Hybride seit Anfang der 80er Jahre experimentell in Bussen ein.

Das ursprüngliche Konzept beinhaltete ein riesiges Schwungrad (siehe Gyrobus) zur Lagerung, das an ein hydrostatisches Getriebe angeschlossen war. Das System wird von Eaton und mehreren anderen Unternehmen entwickelt, vor allem in schweren Fahrzeugen wie Bussen, Lastwagen und Militärfahrzeugen. Ein Beispiel ist der 2002 vorgestellte Ford F-350 Mighty Tonka-Lastwagen. Er verfügt über ein Eaton-System, das den Lastwagen auf Landstraßengeschwindigkeit beschleunigen kann.

Die Systemkomponenten waren teuer, was den Einbau in kleinere LKWs und PKWs unmöglich machte. Ein Nachteil war, dass die Elektromotoren bei Teillast nicht effizient genug waren. Der Fokus wurde auf kleinere Fahrzeuge umgestellt. Ein britisches Unternehmen gelang mit der Einführung eines elektronisch gesteuerten Hydraulikmotors / einer Pumpe, die bei allen Bereichen und Lasten effizient ist und kleine Anwendungen von petro-hydraulischen Hybriden möglich macht. Das Unternehmen hat ein BMW-Auto umgebaut, um die Rentabilität zu beweisen. Der BMW 530i gab dem MPG im Vergleich zum Serienfahrzeug das Doppelte der MPG. Der Test verwendete den standardmäßigen 3.000-cm³-Motor. Petrohydraulische Hybride ermöglichen das Downsizing eines Motors auf den durchschnittlichen Energieverbrauch und nicht auf den Spitzenverbrauch. Die Spitzenleistung wird durch die im Akkumulator gespeicherte Energie bereitgestellt.

Die Rückgewinnungsrate der kinetischen Bremsenergie ist höher und daher ist das System effizienter als batteriebetriebene Hybride aus dem Jahr 2013, was eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit bei EPA-Tests um 60% bis 70% zeigt. In EPA-Tests lieferte ein hydraulischer Hybrid-Ford-Expedition im Stadtverkehr 32 mpg-US (7,4 l / 100 km) und auf der Autobahn 22 mpg-US (11 l / 100 km).

Das Ziel eines Forschungsunternehmens war es, ein neues Design zu entwickeln, um die Verpackung von benzinhydraulischen Hybridkomponenten zu verbessern. Alle sperrigen Hydraulikkomponenten wurden in das Chassis integriert. Ein Design behauptete, in Tests 130mpg zu erreichen, indem ein großer Hydraulikspeicher verwendet wurde, der auch das strukturelle Chassis ist. Die hydraulischen Antriebsmotoren sind in die Radnaben eingebaut und werden rückwärts bewegt, um Bremsenergie wiederzugewinnen. Das Ziel ist 170 mpg bei durchschnittlichen Fahrbedingungen. Energie, die durch Stoßdämpfer und kinetische Bremsenergie erzeugt wird, die normalerweise verschwendet würde, unterstützt das Laden des Akkumulators. Ein für den durchschnittlichen Stromverbrauch dimensionierter ICE lädt den Akku auf. Der Akku ist so dimensioniert, dass er das Auto 15 Minuten lang betreiben kann, wenn er voll aufgeladen ist.

Verbrennungsmotor-pneumatisch
Druckluft kann ein Hybridauto mit einem Benzinverdichter antreiben, um die Leistung bereitzustellen. Motor Development International in Frankreich entwickelte solche luftbetriebenen Autos. Ein Team um Tsu-Chin Tsao, Professor für mechanische und Luft- und Raumfahrttechnik an der UCLA, arbeitete mit Ingenieuren von Ford zusammen, um die pneumatische Hybridtechnologie zum Laufen zu bringen. Das System ist dem eines Hybridelektrofahrzeugs ähnlich, indem Bremsenergie genutzt und gespeichert wird, um den Motor während der Beschleunigung nach Bedarf zu unterstützen.

Menschliche Kraft – Umweltkraft
Viele Land- und Wasserfahrzeuge nutzen menschliche Kraft in Kombination mit einer weiteren Energiequelle. Üblich sind Parallelhybriden, z. B. ein Segelboot mit Rudern, motorisierte Fahrräder oder ein Hybridfahrzeug mit Mensch-Elektro-Antrieb wie das Twike. Es gibt einige Serienhybriden. Bei diesen Fahrzeugen kann es sich um Tribrid-Fahrzeuge handeln, die drei Stromquellen kombinieren, z. B. Solarzellen an Bord, Netzbatterien und Pedale.

Aftermarket-Optionen
Ein Conmarket / Aftermarket-Antriebsstrang kann einem Fahrzeug hinzugefügt werden.

The Conmarket solution is used when the user supplies the automaker with a paraglider (rolling chassis) and hybrid (two-engine) or fully electric (electric-only) powertrain kit and receives the vehicle with the installed technician. A (electric or hybrid) powertrain may be added to a glider by an installer of the aftermarket.

In 2013, the design team at the University of Central Florida, On the Green, developed a hybrid conversion kit that would transform an older model vehicle into a gas-electric hybrid.

A conversion of a 1966 Mustang was demonstrated by an engineer in California. The system replaced the generator with a 12 kW (30 kW peak) brushless electric motor. Gasoline consumption and performance improved.