Hybrid Strukturvarianten II

Eine Mischform zwischen parallelen und seriellen Strukturen ist der so genannte kombinierte oder leistungsverzweigende Hybrid. Beim kombinierten Hybrid besteht die Möglichkeit durch Schließen einer Kupplung direkt die Leistung des Verbrennungsmotors mechanisch an die Räder zu übertragen, was in bestimmten Betriebszuständen (z.B. hoher Leistungsbedarf bei Autobahnfahrt) eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades ermöglicht. Gleichzeitig können beide Elektromotoren wie bei einem parallelen Hybrid noch zusätzlich ihre Leistung abgeben und so kurzzeitig die Spitzenleistung erhöhen. Dem verbesserten Wirkungsgrad steht der höhere Aufwand durch Kupplung und die komplexere Betriebsstrategie gegenüber. Weiterhin kann die Anordnung von Verbrennungsmotor und Generator nicht mehr frei gewählt werden, da eine direkte mechanische Ankopplung an den Antriebsstrang erfolgen muss.

Eine weitere, allerdings sehr komplexe Möglichkeit stellen leistungsverzweigende Hybridantriebe dar. Bei diesen Strukturen wird ein Teil der Leistung des Verbrennungsmotors direkt mechanisch an die Antriebsräder übertragen; die restliche Leistung gelangt z.B. über ein Planetengetriebe und zwei Elektromotoren an die Antriebsräder. Zur Energiespeicherung wird zudem i.a. eine Batterie eingesetzt. Mit dieser Anordnung der Elektromotoren agiert das System als stufenlosverstellbares Getriebe, so dass kein zusätzliches Getriebe für den Verbrennungsmotor notwendig ist. Der Verbrennungsmotor kann prinzipiell drehzahl- und leistungsunabhängig vom übrigen Antrieb betrieben werden. Der Wirkungsgrad kann aufgrund der teilweise direkten mechanischen Leistungsübertragung besser sein als bei seriellen Strukturen. Neben den grundsätzlichen Hybridstrukturen lässt sich noch zusätzlich nach der Größe der installierten elektrischen Leistung sowie der gespeicherten Energie unterscheiden.

Hybridantriebe, deren elektrischer Energiespeicher nicht aus dem Stromnetz aufgeladen werden kann, bezeichnet man als autarke Hybride.

Hier unter der Vielzahl der Möglichkeiten die optimale Auslegung zu finden, um die Vorteile beider Antriebsarten zu kombinieren, Synergieeffekte zu nutzen und das Problem des doppelten Antriebes (Gewicht, Raumbedarf, Kosten, Komplexität) zu lösen, bedarf einer genauen Analyse der Randbedingungen. Es liegt in der Komplexität der Materie, dass statt der optimalen Nutzung und Kombination der Vorteile im Falle nicht umsichtiger Entwicklung genau das Gegenteil die Summierung der Nachteile, erreicht werden kann.

Komponenten des Hybridantriebes