HEV (Hybrid Electric Vehicle)
Ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) ist ein Auto, das unabhängig mit fossilen Brennstoffen und elektrischem Strom fahren kann. HEV-Fahrzeuge sind meist nur mit einer kleineren Traktionsbatterie und einem weniger leistungsstarken Elektromotor ausgestattet. Dennoch ist die Leistung des Elektromotors ausreichend, um das Fahrzeug rein elektrisch zu betreiben.
Die Abkürzung HEV (Hybrid ElektroVerkehr) bezeichnet ein Hybrid-Elektrofahrzeug, das sowohl mit einem Verbrennungsmotor als auch mit einem Elektromotor ausgestattet ist. Es erfüllt somit die Definition eines Hybridfahrzeugs, da es zwei Energiearten für den Antrieb verwendet. Ein HEV-Fahrzeug hat eine sehr ähnliche technische Basis wie das bekanntere Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug, das PHEV. Vereinfacht gesagt, sowohl HEV- als auch PHEV-Fahrzeuge ermöglichen das Fahren entweder nur mit dem Verbrennungsmotor, nur mit dem Elektromotor oder in Kombination beider. Der Hauptunterschied zwischen einem HEV und einem PHEV liegt in der Kapazität der Traktionsbatterie und den Möglichkeiten ihrer Aufladung.
Im Allgemeinen kombinieren sowohl HEV- als auch PHEV Elektro-Hybridfahrzeuge den Betrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, um die effizienteste Betriebsweise zu erreichen. Charakteristisch für HEV-Fahrzeuge ist, dass sie zwar eine Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektromotor nutzen, aber nicht in der Lage sind, die Traktionsbatterie direkt aus dem Stromnetz aufzuladen. Ein HEV muss seine gesamte elektrische Energie selbst erzeugen. Dies unterscheidet das HEV von technisch sehr ähnlichen PHEV, die jedoch über eine Steckdose aufgeladen werden können.
HEV-Fahrzeuge laden ihre Batterien hauptsächlich durch regeneratives Bremsen. Bei diesem Prozess wird kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt, die dann in der Traktionsbatterie gespeichert wird. Die auf diese Weise gewonnene Energie ist in der Regel nicht sehr groß, daher benötigt ein HEV eine kleinere Traktionsbatterie mit geringerer Kapazität. Eine kleinere Kapazität bedeutet jedoch auch eine kürzere Reichweite im rein elektrischen Modus, in der Regel bis zu 10 km. Andererseits ist diese kleinere Batterie günstiger und leichter.
Serien-HEVGestatten Sie mir eine kleine Abschweifung zur Vollständigkeit. Einige HEV-Fahrzeuge können die Traktionsbatterie mit Hilfe des Verbrennungsmotors aufladen, üblicherweise in Situationen, in denen zwar der Verbrennungsmotor benötigt wird, aber seine volle Leistung nicht genutzt wird. Ein extremes Beispiel für das Aufladen der Batterie durch den Motor ist der sogenannte Serien-Hybrid. Ein Serien-HEV ist eine Art von Hybridfahrzeug, bei dem der Verbrennungsmotor die Räder nicht direkt antreibt, sondern stattdessen elektrische Energie erzeugt, die den Elektromotor antreibt, der dann direkt die Räder antreibt. |
Funktionsprinzip des HEV:
Aus der Sicht der Energiequelle stellt das HEV einen Übergangszustand zwischen einem Fahrzeug mit konventionellem Verbrennungsmotor (ICEV) und einem Batterieelektrofahrzeug (BEV) dar. HEV verfügt über beide Antriebsarten. Hybridfahrzeuge vom Typ HEV nutzen einen Elektromotor mit einer Traktionsbatterie zur Effizienzsteigerung. Höhere Effizienz führt zu geringerem Kraftstoffverbrauch und damit zu einer Reduzierung der Abgasemissionen.
Beim stadttauglichen Fahren mit geringer Nachfrage kann der Elektromotor vorteilhaft emissionsfreies Fahren des Fahrzeugs ermöglichen, während der Verbrennungsmotor seine Vorteile bei höheren Reisegeschwindigkeiten oder auf längeren Fahrten zeigen kann. Der Hybridantrieb nutzt somit die Vorteile beider.
Die überwiegende Mehrheit der Hybrid-Elektrofahrzeuge nutzt eine Kombination aus Benzinmotor + Elektromotor. Bei HEV-Fahrzeugen ist die primäre Energiequelle der Kraftstofftank und die sekundäre Quelle die Batterie.
Der typische Verbrennungsmotor eines HEV-Hybridfahrzeugs ist in der Regel ein Ottomotor, da er einen gleichmäßigeren Lauf und geringere Vibrationen aufweist, schneller auf Betriebstemperatur kommt und weniger Stickoxide (NOx) produziert. Der Verbrennungsmotor eines HEV verwendet in der Regel eine Kombination verschiedener Verbrennungszyklen (typischerweise Atkinson- oder Miller-Zyklus), um den möglichst niedrigsten Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Die Nachteile des Atkinson-Zyklus (geringere Leistung und weniger Drehmoment) werden durch den elektrischen Teil des Antriebs ausgeglichen.
Die typische Traktionsbatterie eines HEV-Hybridfahrzeugs arbeitet mit einer niedrigeren Spannung als eine typische PHEV-Batterie, normalerweise im Bereich von 200–300 V. Die Traktionsbatterie eines HEV ist zudem kleiner und hat eine niedrigere Kapazität von etwa 5–7 Ah. Die Batterie von HEV-Pkw ist wesentlich leichter und wiegt etwa 35–45 kg. Diese Eigenschaften der Traktionsbatterie führen zu einer kürzeren Reichweite im rein elektrischen Betrieb, in der Regel nur wenigen Kilometern.
Vergleich HEV und PHEV
Vorteile von HEV-Fahrzeugen:
- geringerer Kraftstoffverbrauch und damit verbundene reduzierte CO2-Emissionen im Vergleich zu gleich großen und leistungsstarken Fahrzeugen, die nur mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sind
- Möglichkeit der regenerativen Energiegewinnung, was nicht nur den Verbrauch senkt, sondern auch die Bremsen schont
- bessere Effizienz und umweltfreundlicherer Betrieb in der Stadt
- größere Nutzungsmöglichkeiten der Elektromotorentechnologie im Vergleich zu MHEV-Fahrzeugen
- günstiger als PHEV-Fahrzeuge, da sie kleinere Batterien haben
Nachteile von HEV-Fahrzeugen:
- kürzere Reichweite im rein elektrischen Betrieb im Vergleich zu einem technisch sehr ähnlichen PHEV
- begrenzte Möglichkeit, die Batterie aufzuladen, da sie nicht direkt aus dem Stromnetz aufgeladen werden kann
- höherer Anschaffungspreis im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotorfahrzeugen
