PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle)
Ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug ist ein Auto, das unabhängig von fossilen Brennstoffen und Strom betrieben werden kann. Bei einem Plug-in-Hybrid ist es wichtig, dass das Fahrzeug mit einer Traktionsbatterie ausgestattet ist, die über das Stromnetz aufgeladen werden kann.
Die Abkürzung PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) bezeichnet ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug, das sowohl mit einem Verbrennungsmotor als auch mit einem Elektromotor ausgestattet ist. Es erfüllt daher die Definition eines Hybridfahrzeugs, da es zwei Antriebsarten nutzt. PHEV ermöglicht es vereinfacht gesagt, Fahrten mit Verbrennungsmotor und Fahrten mit Elektromotor zu kombinieren. Beide Antriebssysteme können unabhängig voneinander oder zusammenarbeiten. Alles wird vom Fahrzeugcomputer automatisch je nach Bedarf gesteuert, oder der Fahrmodus wird vom Fahrer nach eigenem Ermessen beeinflusst. Der Fahrer kann beispielsweise für die kurze Fahrt zur Arbeit ausschließlich den elektrischen Antrieb wählen oder auch mit leerer Batterie dank des Verbrennungsmotors zu einem entfernten Ziel gelangen.
In der Definition eines PHEV-Fahrzeugs ist entscheidend, dass es zur Kategorie der sogenannten „Steckdosen-Hybriden“ gehört. Die Traktionsbatterie von PHEV-Fahrzeugen kann direkt aus dem Stromnetz mit einem Kabel aufgeladen werden, was einen wichtigen Unterschied zu anderen Arten von Elektro-Hybridfahrzeugen wie HEV, MHEV und Microhybrid darstellt.
Eine der Schlüsseleigenschaften von PHEV-Fahrzeugen (Plug-in-Hybrid) ist der verstärkte elektrische Teil im Vergleich zu vollhybriden Fahrzeugen vom Typ HEV. Das bedeutet, dass sie einen stärkeren Elektromotor und eine größere Traktionsbatterie haben. Dank der größeren Batterie können PHEV-Fahrzeuge ungefähr 100 km rein elektrisch fahren, je nach spezifischem Fahrzeugtyp.
Funktionsprinzip von PHEV:
Es gibt mehrere technische Lösungen für den Bau von PHEV-Fahrzeugen. Zu den gemeinsamen Merkmalen gehört jedoch, dass PHEV-Fahrzeuge aus dem Stromnetz aufgeladen werden können und die Definition eines hybriden Kraftfahrzeugs erfüllen. Ein hybrides Kraftfahrzeug hat mindestens zwei Energieumwandler (zwei verschiedene Motoren) und zwei verschiedene Systeme zur Energiespeicherung (Batterien/Tanks). Dank der beiden Energiequellen kann ein PHEV-Fahrzeug je nach Bedarf verschiedene Fahrmodi kombinieren. Beispiele für Fahrmodi finden Sie in der folgenden Galerie:
Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHEV) sind im Prinzip Elektrohybride (HEV), die um einen größeren Akku mit der Möglichkeit des Aufladens aus dem Stromnetz erweitert wurden. Im Vergleich zu Hybriden hat PHEV einen verstärkten elektrischen Teil, was bedeutet, dass PHEV längere Zeit vollständig mit elektrischer Energie fahren können.
Typische Traktionsbatterien von Plug-in-Hybridfahrzeugen nutzen die 400 V-Technologie, haben eine Kapazität von 10–30 kWh und wiegen zwischen 100 und 200 kg. Diese technische Lösung ermöglicht heute eine Reichweite von 50–120 km rein elektrisch. Neuere Generationen von PHEV-Fahrzeugen haben eine immer größere Reichweite. Eine weitere interessante Tatsache ist, dass die ersten Generationen von PHEV-Fahrzeugen typischerweise keine Möglichkeit zum Schnellladen mit Gleichstrom hatten.
Typische Verbrennungsmotoren von Plug-in-Hybridfahrzeugen sind in der Regel Ottomotoren, da sie einen ruhigeren Lauf und weniger Vibrationen haben, sich schneller erwärmen und weniger Stickstoffoxide (NOx) produzieren. PHEV verwenden in der Regel eine Kombination verschiedener Verbrennungszyklen (typischerweise Atkinson oder Miller), um einen möglichst niedrigen Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Die Nachteile des Atkinson-Zyklus wie niedrigere Leistung und geringeres Drehmoment werden durch den elektrischen Antrieb des PHEV ausgeglichen.
Vorteile von PHEV-Fahrzeugen:
- Dank der Möglichkeit verschiedener Antriebskombinationen hat PHEV einen geringeren Kraftstoffverbrauch und damit verbundene geringere Emissionen von CO2.
- Bessere Dynamik der PHEV-Fahrzeuge – Kombination der Vorteile von Elektro- und Verbrennungsmotor.
- Möglichkeit zum Aufladen der Batterie aus dem Stromnetz, was bei HEV oder MHEV nicht möglich ist.
- Möglichkeit zur Rekuperation von Bremsenergie.
- Möglichkeit des leisen und lokal emissionsfreien Betriebs über eine Strecke von etwa 100 km.
* Die oben genannten Vorteile hängen von der Art der Fahrzeugnutzung ab. Insbesondere ist eine geeignete Batterieladung und die Fahrzeugnutzungsmethode wichtig. Wenn Sie lange Strecken fahren und die Batterie nicht aus dem Netz aufladen, ist es sehr wahrscheinlich, dass Sie nur eine ungenutzte Traktionsbatterie mit sich herumfahren. Durch die Rekuperation von Bremsenergie lädt das Fahrzeug die Batterie zwar auf, aber nur minimal. Für eine solche Fahrzeugnutzung ist ein HEV eher geeignet, da es keine so große und schwere Traktionsbatterie hat.
Nachteile von PHEV-Fahrzeugen:
- Höheres Leergewicht des Fahrzeugs.
- Komplexere Konstruktion, was zu höherer Ausfallrate und höheren Kosten für Wartung und Reparaturen führen kann.
- Höherer Anschaffungspreis.
Wussten Sie, dass …
Einer der Vorreiter in der PHEV-Technologie der Automobilhersteller Toyota ist
Toyota ist einer der Vorreiter in der Technologie der Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHEV). Dieser Automobilhersteller brachte eines der ersten Serien-PHEV-Fahrzeuge der Welt auf den Markt – den Toyota Prius Plug-in Hybrid. Die erste Generation dieses Modells wurde im Jahr 2012 eingeführt. Toyota bot auch als erster eine Solaranlage als optionale Ausstattung an. In der ersten Generation unterstützte dieses Dach den Stromverbrauch der Bordelektronik oder betrieb einen Ventilator, der das im Sonnenlicht stehende Fahrzeug kühlte. Im Jahr 2023 stellte Toyota ein verbessertes Solardach für das Prius-Modell vor, das nun zur Aufladung der Traktionsbatterie beitragen kann. Laut Toyota kann dieses Dach täglich Energie für eine Reichweite von bis zu 8 Kilometern generieren oder die Batterie vollständig aufladen, wenn das Auto einige Tage lang geparkt ist.
PHEV als mobiler Energielieferant nutzen können
Eine weitere interessante Eigenschaft von Plug-in-Hybridfahrzeugen (PHEV) ist ihre Fähigkeit, als mobiler Energielieferant zu fungieren, sowohl im Falle eines Stromausfalls als auch für zusätzliche Energiebedürfnisse. Systeme wie Vehicle-to-Load (V2L) und Vehicle-to-Home (V2H) ermöglichen es PHEV, Energie aus ihren Batterien mit anderen Geräten oder sogar mit dem gesamten Haushalt zu teilen. Zum Beispiel war der Mitsubishi Outlander PHEV eines der ersten Fahrzeuge, die diese Technologie anboten. Da jedoch die Nutzung dieser Technologie von der Gesetzgebung und den technischen Parametern des Stromnetzes in einem bestimmten Land abhängt, ist dieser Service nicht automatisch immer verfügbar. Wenn der Service verfügbar ist, kann ein PHEV-Fahrzeug in Notfällen Strom für den Haushalt liefern oder als mobiler Energielieferant dienen. PHEV können daher nicht nur im Straßenverkehr eine Rolle spielen, sondern auch Teil von häuslichen Energielösungen und Backup-Systemen sein.
