Wie Hybrid-Autos funktionieren

26.02.2021 Seit Ende der 1990er fahren Autos mit Hybrid-Antrieb durch die Welt. In vielen verschiedenen Ausprägungen weiterentwickelt, schlägt er die Brücke vom Verbrenner zum reinen elektrischen Fahren.

Los Angeles Ende der 1990er-Jahre: Wo sich die Reichen und Schönen eben noch im Porsche wichtiggemacht haben, steht plötzlich der Prius ganz hoch im Kurs. Denn mit ihm hat Toyota den Hybridantrieb aus Benzin- und Elektromotor etabliert. Lange vor dem Run aufs reine Elektroauto ist der Prius ein Blick auf eine zumindest etwas bessere Welt.

Der Prius hat den Markt aufgerüttelt: Nicht immer ganz einfach, und auch nicht ohne Widerstand hat er von Kalifornien aus die Welt erobert. Mit vielen Nachahmern ist der Hybridantrieb als dritte Antriebsvariante neben Benziner und Diesel etabliert.

25 Jahre später hat sich die Technik allerdings in die verschiedensten Richtungen weiterentwickelt. Aber wie funktioniert sie? Und wie unterscheiden sich die Konzepte? Ein Überblick:

Von milder Unterstützung bis zum Stromanschluss mit Stecker

Der so genannte Mild-Hybrid ist die jüngste, aber bereits am weitesten verbreitete Hybrid-Technologie bis hinab in die Kompaktklasse. Er setzt nach Angaben von Audi-Sprecher Udo Rügheimer auf einen elektrischen Startergenerator. Er wird anstelle der Lichtmaschine installiert und springt dem Benziner oder Diesel zur Seite.

In der Regel gespeist aus einem Bordnetz mit auf 48 Volt erhöhter Spannung leistet dieser E-Motor zum Beispiel bei Mercedes 15 kW/20 PS und bis zu 200 Newtonmeter Drehmoment. Das reicht zwar nicht zum elektrischen Fahren, hat aber einige Vorteile: Die E-Maschine hilft beim Anfahren, sie kann beim Bremsen mehr Bewegungsenergie umwandeln und in einem zusätzlichen Akku speichern.

Weil sie den Motor anhalten und wieder anwerfen kann, werden die passiven Phasen der Start-Stopp-Automatik verlängert und der Antrieb öfter abgeschaltet. «Im Alltag spart man so bis zu 0,8 Liter auf 100 Kilometer», zitiert Rügheimer aus den Testergebnissen der Audi-Ingenieure.

Beim klassischen Hybrid sind Batterie und E-Motor potenter

Der klassische Hybrid-Antrieb wie man ihn seit dem Prius kennt, unterscheidet sich vom Mild-Hybriden vor allem in zwei Punkten: Der Elektromotor ist nach Angaben von Toyota deutlich stärker und die Batterie größer. Deshalb können konventionelle Hybrid-Modelle auf kurzen Strecken und bei moderaten Geschwindigkeiten etwa im Stau oder im Stadtverkehr rein elektrisch fahren. Das kann die Umwelt zumindest lokal entlasten, argumentieren die Ingenieure.

Geladen wird der Akku dabei mit der Bewegungsenergie beim Bremsen. Statt diese an den Bremsscheiben komplett in Wärme zu wandeln, wird der E-Motor zum Generator umgepolt. So gewinnt er beim Bremsen zumindest Teile der Energie zurück, die dann für den nächsten elektrischen Fahrtabschnitt genutzt werden können. In den USA und in Japan weit verbreitet, ist diese Antriebsform in Deutschland nicht mehr sonderlich populär. Ihre meist nur kurzen elektrischen Fahrstrecken qualifizieren sie nicht mehr für Förderprämien.

Von klein bis groß: Das Auto kommt an die Steckdose

Davon profitiert vor allem der Plug-in-Hybrid. Er entwickelt sich zusehends zum neuen Standard unter den alternativen Antrieben. Der E-Motor wird stärker, die Batterie größer und zum Aufladen gibt es einen Steckdosen-Anschluss, erläutert Hans-Georg Marmit von der Sachverständigen-Organisation KÜS. «Das ist wie ein Elektroauto mit Netz und doppeltem Boden», sagt er. «Man kann Teilstrecken auch mit Autobahngeschwindigkeit stromern und braucht den Verbrenner nur bei Vollgas oder auf der Langstrecke.»

Elektrische Reichweiten von teilweise mehr als 50 Kilometern und Geschwindigkeiten bis zu 130 Kilometern pro Stunde reichen den meisten Berufspendlern aus. Die Technik bietet noch einen weiteren Vorteil: Wenn der E-Motor nicht wie zumeist im Automatikgetriebe integriert, sondern als separates Modul an der Hinterachse montiert wird, fahren auch Fronttriebler auf allen vieren.

So kommt zum Beispiel der Mini Countryman als Plug-in-Hybrid zum Allrad-Antrieb. Und bei Jeep gehen sie sogar noch weiter: «Die Technik funktioniert so gut, dass wir den mechanischen Allradantrieb kurzerhand aus dem Programm genommen haben», sagt Sprecher Markus Hauf mit Blick auf die so genannten 4xe-Modelle von Compass und Renegade.

Die Kurzstreckenstromer werden vom Staat bezuschusst. Und dank einer günstigen Berechnungsformel für den Verbrauch sind sie für die Hersteller ein probates Mittel, ihren CO2-Fußabdruck zu schmälern. Die Technologie ist mittlerweile bis in die Kompaktklasse hinein weit verbreitet. So gibt es zum Beispiel auch Autos wie VW Golf, Skoda Octavia oder Kia XCeed mit Stromanschluss.

Und in der Oberklasse rüsten die Hersteller auf: Wenn im Lauf des Frühjahrs die neue Mercedes S-Klasse auch als Plug-in-Hybrid an den Start geht, soll sie nach Angaben von Chefingenieur Jürgen Weissinger auf eine elektrische Reichweite von über 100 Kilometern kommen. Und mit dem McLaren Artura erobert der Plug-in-Hybrid die Welt der Sportwagen.

Verbrenner als Reichweitenverlängerer an Bord

Hybridantriebe galten Experten in der Vergangenheit meist nur als Zwischenschritt und Brückentechnologie zum Elektroantrieb. Und selbst dem Boom der Plug-in-Technologie droht ein Ende, wenn Batterien einmal billiger oder die Fördermittel gestrichen werden.

Doch die Doppelherz-Modelle könnten sich noch länger halten. Denn wo bislang die meiste Arbeit für den Antrieb noch immer beim Verbrenner lag, hat BMW beim i3 den Spieß eine Zeit lang umgedreht. Dort wurde bis vor ein paar Jahren ein Benziner an Bord als so genannter Range Extender angeboten. Verbindung zu den Rädern hat der Motor keine. Doch über einen Generator erzeugt er so viel Strom, dass sich die Akkus langsamer leeren. Der i3 muss so seltener an die Steckdose.

Mazda-Sprecher Jochen Münzinger hat ein ähnliches Konzept bereits für den MX-30 bestätigt. Für den wollen die Japaner sogar noch einmal den Wankelmotor wiederbelebeben. Der Pionier dieser Bewegung verfolgt diese Entwicklung allerdings nur noch vom Parkplatz. Denn auch wenn der Prius unumstritten als Wegbereiter der Hybridtechnik gilt, ist sein Ruhm mittlerweile verblasst.

In Los Angeles fahren die Reichen und Schönen längst Tesla. Und in Deutschland hat Toyota den Vorreiter sogar in den Vorruhestand geschickt. Im letzten Sommer haben die Japaner laut Toyota-Sprecher Thomas Schalberger alle Versionen mit Ausnahme des Plug-in-Hybrids vom Markt genommen: «Denn die Technik ist mittlerweile so selbstverständlich geworden und in all unseren Modellen so weit verbreitet, dass es dafür kein eigenes Auto mehr braucht».

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