Plug-in-Hybrid, auch Steckdosenhybrid genannt

Ein Plug-in-Hybrid, auch Steckdosenhybrid genannt, ist ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb, dessen Akkumulator zusätzlich über das Stromnetz extern geladen werden kann. Meist hat er einen größeren Akkumulator als ein reiner Hybrid („Vollhybrid“) und stellt so eine Mischform zwischen letzterem und einem Elektroauto dar.

Übliche Abkürzung ist PHEV (für englisch plug-in hybrid electric vehicle).

Entwicklungslinien zum PHEV


Verschiedene Fahrzeugantriebe im Vergleich

Die Entwicklung des Plug-in-Hybrids hat im Vergleich mit reinen Hybridfahrzeugen erst vergleichsweise spät eingesetzt. Grundsätzlich lassen sich dabei zwei Entwicklungslinien, die durch die Weiterentwicklung zweier unterschiedlicher Antriebskonzepte erfolgte, unterscheiden.

Sowohl die hybriden Antriebe (Grafik: Spalte F) können als Vorläufer betrachtet werden, als auch die rein elektrischen Antriebe, die im Schema weiter rechts (Spalte I) positioniert sind. Bei den Hybridfahrzeugen, z. B. Toyota Prius, handelt es sich um Vollhybride, so genannt, weil in bestimmten Fahrzuständen (betriebswarm, geringe Geschwindigkeit, geringer Leistungsbedarf) rein elektrisch gefahren werden kann. Die Batterie muss hierzu jedoch aus Verbrennungsmotor und Rekuperation geladen werden. Ist sie weitgehend entladen, wird der elektrische Antrieb von der Steuerung nicht freigegeben.

Die in den Prototypen des Prius-PHEV eingesetzte Batterie ist von einem anderen Typ (Lithium-Ionen-Akkumulator), ihr Energieinhalt ist jedoch nicht wesentlich größer als bei dem ursprünglichen Modell. Sie kann jedoch an einer Ladestation oder der heimischen Steckdose zusätzlich aufgeladen werden. Hiermit wird die Funktionalität des Elektroantriebs deutlich ausgeweitet, muss doch die für eine elektrisch betriebene Fahrt notwendige Energiemenge nicht erst während der Fahrt mit dem Verbrennungsmotor erzeugt werden, sondern kann bereits durch nächtliches Aufladen an der Steckdose bereitgestellt werden.

Die Entwicklung des PHEV nach Maßgabe der Spalte H im Antriebsschema erfolgte aus einer ganz anderen Motivation heraus. Hier sollte auf der Basis eines bereits existierenden Elektrofahrzeugs die Möglichkeit geschaffen werden, die Batterie auch während einer Fahrt dann aufladen zu können, wenn der Ladezustand eine Weiterfahrt unmöglich gemacht hätte. Diese Fahrzeuge verfügen somit über einen „Reichweitenverlängerer“ (Range Extender):[1] Dieser besteht zum Beispiel im Falle des Chevrolet Volt aus einem Verbrennungsmotor, dessen Aufgabe es ist, den Ladezustand mit Hilfe eines Generators konstant zu halten. Erst dieser Range Extender macht das ursprüngliche Elektrofahrzeug zu einem Hybridfahrzeug. Als Elektrofahrzeug ließe es sich selbstverständlich an der Steckdose aufladen. Diese Funktionalität behält man natürlich bei, auch wenn die zusätzliche Lademöglichkeit mittels Range Extender gegeben ist.

Der Unterschied zwischen den beiden Plug-in-Charakteristiken besteht also im Wesentlichen darin, welche Energie die Primäre ist und welche die Sekundäre. Im Falle der Spalte G ist es ein Kraftstoff, im Falle der Spalte H jedoch elektrische Energie.

Während eine Antriebsart, nämlich der Elektromotor, durch die Bezeichnung „hybridelektrisch“ festgelegt ist, so ist der zweite Antrieb (der sogenannte „Reichweitenverlängerer“) erst einmal beliebig. Bei aktuellen Modellen und Prototypen ist dies jedoch in der Regel ein konventioneller Verbrennungsmotor, so bei dem ab 2003 angebotenen aber mittlerweile wieder eingestellten Renault Kangoo Elect'road.

Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge verbinden auf der einen Seite Vorteile von Batteriefahrzeugen und Benzinfahrzeugen: Auf kürzeren Strecken und im Stadtverkehr fährt das Auto mit dem elektrischen Antrieb leise, emissionsfrei und sparsam mit Strom aus der Batterie, während durch den zweiten Antrieb (z. B. dem Benzinverbrenner) das Auto auch dann noch fährt, wenn die Batterie leer ist und so eine höhere Reichweite möglich wird. Auf der anderen Seite stehen Nachteile, vor allem die Komplexität und die hohen Herstellungskosten, die noch über denen eines nicht steckdosenladbaren Hybridfahrzeugs liegen. Die Integration zweier weitgehend vollständiger Antriebssysteme führt außerdem zu einem erhöhten Fahrzeuggewicht. Bei Range-Extender-Bauweise wird die Dauerhöchstgeschwindigkeit auf Langstrecken meist durch die knappe Leistung des Reichweitenverlängerers begrenzt; dies ist jedoch nur in Deutschland relevant, da nur in Deutschland kein allgemeines Tempolimit gilt.

Beispiele


Mitsubishi Plug-in Hybrid Outlander

Mitsubishi stellte auf dem Pariser Autosalon 2012 mit dem Plug-in Hybrid Outlander den ersten Plug-in-Hybrid-Allrad-SUV der Welt vor. Dank seiner Lithium-Ionen-Akkumulator mit einer Kapazität von 12 kWh erreicht er eine rein elektrische Reichweite von 52 km.

Weitere Fahrzeuge sind in der Liste der Hybridautomobile in Serienfertigung aufgeführt.
Kritik und alternative Lösungsansätze


Sonderform des Hybrid: Im Wagen Elektromotor und Akkus, im Anhänger bei Bedarf Verbrennungsmotor, Treibstofftank und Generator, der Genset trailer von AC Propulsion

Die Automobilhersteller werben für ihre (z.T. sehr sportlichen oder sehr großen und schweren) Fahrzeuge oft mit unrealistisch niedrigen Kraftstoffverbräuchen. Sie verschweigen dabei zum einen den elektrischen Energiebedarf und zum anderen, dass die niedrigen Verbräuche nur auf kurze Strecke des NEFZ-Tests beschränkt sind oder verbannen diese Informationen in die Fußnoten. Bei längeren Fahrten und abweichenden Nutzungsprofilen ergeben sich weit höhere Verbräuche. Gleiches gilt für den Schadstoff- und Kohlendioxidausstoß.

Kritisiert hat die Entwicklungslinie der Plug-In-Hybride Hondas Präsident Takeo Fukui: Er betrachte diese Fahrzeuge als batteriebetriebene Elektrofahrzeuge, die überflüssigerweise einen Verbrennungsmotor und Benzintank mit sich herumschleppen.[2]

Um diese Zusatzlast im Alltagsbetrieb zu vermeiden, in dem die Reichweite der Batterien meist ausreichen, gibt es drei Konzepte:

Die Mindset AG unter damaliger Leitung von Murat Günak wollte den Verbrennungsmotor mühelos ausbaubar gestalten. Die Entwicklung wurde jedoch 2009 weitgehend eingestellt.[3][4][5]
Die US-Firma AC Propulsion entwickelt einen Generatorenanhänger, den sie Genset trailer nennt. Das Zusatzgewicht wird also nur für Langstrecken mitgeführt.
Beim Prototyp Opel Twin wurde entweder Batterie und Elektroantrieb mitgeführt oder für Langstrecken ein Dreizylinder-Verbrennungsmotor.

Quelle