So funktioniert Hybrid

Effizienz trifft Fahrspaß – Hybridtechnik von Toyota

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So funktioniert Hybrid

Effizienz trifft Fahrspaß
Hybridtechnik von Toyota

Mit unseren Fahrzeugen mit Hybridantrieb verbrauchst du nicht nur weniger Kraftstoff, sondern tust auch der Umwelt etwas Gutes. Im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Benzinmotor sind die CO2-Emissionen bei einem Hybridfahrzeug deutlich geringer. Zudem sorgt der leistungsstarke Elektromotor für eine kraftvolle Beschleunigung und ein noch dynamischeres Fahrerlebnis.

Wie funktioniert ein Hybridantrieb?

Illustration Vollhybrid

Der Hybridantrieb gehört zu den alternativen Antrieben und kombiniert zwei verschiedene Energiequellen: einen konventionellen Benzinmotor und einen Elektromotor. Beim Hybridantrieb sind diese beiden Antriebe in einem effizienten System vereint. Oft wird der Hybridantrieb auch als Hybridmotor bezeichnet. Dies ist allerdings nicht richtig, da ein Hybridantrieb nie nur aus nur einem Motor besteht.

Der Hybridantrieb wechselt während der Fahrt automatisch zwischen beiden Energiequellen. Bei einer Geschwindigkeit bis etwa 50 km/h fährt ein Hybridauto überwiegend elektrisch. Bei stärkerer Beschleunigung und höherer Geschwindigkeit wird der Verbrennungsmotor zugeschaltet und gemeinsam mit dem Elektromotor genutzt.

Besonders im Stadtverkehr zeigen sich die klaren Vorteile eines Hybridantriebs: Mit Hilfe des intelligenten Bremssystems wird die Energie, die beim Bremsen entsteht, über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt. Diese Energie wird dann wieder in der Hochvolt-Batterie gespeichert und kann für die weitere Fahrt genutzt werden. Bei einem Auto mit konventionellem Antrieb geht diese Energie völlig ungenutzt in Form von Wärme verloren.

Innovative Hybrid-Technologie bietet also zahlreiche Vorteile: Die intelligente Kombination zweier Motoren verringert sowohl den Kraftstoffverbrauch als auch die Emissionen und macht Mobilität dadurch deutlich effizienter. Die Verwendung einer Start-Stopp-Automatik trägt zusätzlich zur Rekuperation, also der Rückgewinnung von elektrischer Energie, bei.

Hybridantrieb in drei Varianten

Fahrzeuge mit konventionellem Antrieb besitzen lediglich einen Motor, der mit Benzin angetrieben wird. Ein Hybridfahrzeug greift dagegen auf einen weiteren Antrieb zurück. Deshalb wird jedes Auto mit einem zweiten Motor als Hybridfahrzeug bezeichnet.

Es gibt jedoch verschiedene Hybrid-Technologien, die sich durch die Art der Energiegewinnung unterscheiden:

  • Serieller Hybrid

    Beim seriellen Hybridantrieb arbeitet während der Fahrt immer nur ein Motor – entweder der Verbrenner oder der Elektromotor. Wird der Elektromotor für die Fahrt genutzt, bleibt der Verbrennungsmotor dennoch aktiv. Er treibt in diesem Modus einen Generator an, der Strom erzeugt und den Akku lädt.

  • Paralleler Hybrid

    Beim parallelen Hybrid wird das Fahrzeug von beide Motoren gleichzeitig angetrieben.

  • Leistungsverzweigter Hybrid

    Der leistungsverzweigte Hybridantrieb verfügt über einen Verbrennungsmotor und zwei elektrische Antriebssysteme, einen Motor und einen Generator. Der Vorteil dieser Hybridtechnik liegt darin, dass der Verbrennungsmotor permanent mit effizienten Drehzahlen arbeiten kann und nahezu unabhängig vom aktuellen Energiebedarf des Motors ist. Seit über zwanzig Jahren nutzt Toyota diese innovative Technologie für ihre Fahrzeuge mit dem Hybridantriebssystem "Hybrid Synergy Drive".

Hybrid-Varianten und ihre Eigenschaften

Hybridantriebe werden nach ihrer elektrischen Leistung unterteilt. Dabei ist entscheidend, wie hoch der Anteil der elektrischen Leistung, auch Hybridisierung genannt, ist. Bei Toyota sind Hybridautos als Vollhybrid und Plug-in-Hybrid erhältlich. Insgesamt existieren fünf unterschiedliche Hybrid-Varianten:

  • Toyota Mildhybrid

    Mildhybrid

  • Toyota Vollhybrid

    Vollhybrid

  • Toyota Plug-in-Hybrid

    Plug-in-Hybrid

    • Micro-Hybrid

      Gewöhnlich zeichnen sich Hybridfahrzeuge dadurch aus, dass die elektrische Energie auf zwei verschiedene Arten erzeugt wird. Beim Micro-Hybrid ist das anders: Nur Energie, die durch regeneratives Bremsen erzeugt wird, wird auch umgewandelt. So kann der Akku beim Fahren nicht zusätzlich geladen werden.

    • Mildhybrid

      Bei einem Mildhybrid unterstützt der elektrische Antrieb auch den Verbrennungsmotor. Der Elektroantrieb ist besonders beim Anfahren und auf kurzer Strecke aktiv, allerdings nicht ausschließlich. Mit einem Mildhybrid können größere Distanzen nicht ohne Verbrennungsmotor zurückgelegt werden. Im Vergleich zum Micro-Hybrid wird durch Rekuperation deutlich mehr Energie gewonnen, die in einem Generator in elektrische Energie umgewandelt und dann gespeichert wird.

    • Vollhybrid

      Modelle mit einem Vollhybrid-Antrieb können rein elektrisch fahren – zum Beispiel im dichten Stadtverkehr. Sie nutzen während des ständigen Stopp&Go ausschließlich den Elektromotor. Die elektrische Reichweite ist jedoch abhängig vom Modell und dem persönlichen Fahrstil. Beim schnellen Beschleunigen wird der Elektromotor energieeffizient vom Verbrennungsmotor unterstützt. Toyota ist überzeugt von der innovativen Technologie und setzt in allen Modellen auf den Vollhybrid.

    • Range Extender

      Ein Fahrzeug mit Range Extender im Antrieb fährt zum größten Teil elektrisch. Genügt die elektrische Reichweite nicht, schaltet sich bei Bedarf ein Verbrennungsmotor ein. Autos mit diesem Antrieb bieten jedoch weniger Motorleistung als andere Hybridfahrzeuge.

    • Plug-in-Hybrid

      Der auffälligste Unterschied: Ein Plug-in-Hybrid kann über ein Stromkabel extern aufgeladen werden. Die Details erklärt der nachfolgende Abschnitt.

    Der Unterschied zwischen Hybrid und Plug-in-Hybrid

    RAV4 Plug-in

    Ein Plug-in-Hybrid ist eine Vollhybrid-Variante, die eine deutlich größere Kapazität der Hochvolt-Batterie bietet. Häufig wird für diese Hybridtechnik die Abkürzung PHEV, ausgeschrieben Plug-in Hybrid Electric Vehicle, genutzt. Die Batterie bei einem Fahrzeug mit Plug-in-Hybridantrieb kann auf zwei Arten geladen werden: zum einen über den Verbrennungsmotor, zum anderen über externes Aufladen an einer Ladestation oder Steckdose. Beim Laden wird das Fahrzeug mit einem Kabel mit entsprechendem Stecker, dem Plug, an das Stromnetz angeschlossen.

    Die Möglichkeit, das Fahrzeug extern zu laden, ist der entscheidende Unterschied zu einem selbstladenden Hybridauto. Bei Hybridmodellen ohne externe Lademöglichkeit lädt sich der Energiespeicher ausschließlich über regeneratives Bremsen oder den Verbrennungsmotor wieder auf. Plug-in-Hybridfahrzeuge besitzen außerdem oft eine größere Batterie mit mehr Kapazität.

    Der Vorteil eines Plug-in-Hybrids besteht darin, kurze Strecken als E-Auto, ohne CO2-Ausstoß und mit geringem Kraftstoffverbrauch, zurückzulegen. Ist die elektrische Batterie leer, kann die Fahrt dennoch nahtlos mit dem Verbrennungsantrieb fortgesetzt werden. So können Plug-in-Hybride auch längere Distanzen zurücklegen – ganz ohne Unterbrechung.

    Innovation in jeder Generation: Der Prius Hybrid

    Der Prius feiert seit über zwanzig Jahren echte Erfolge. Doch es ist an der Zeit, Abschied zu nehmen. Im Jahr 2020 wird die Produktion von Toyotas erstem Vollhybrid in Serie endgültig eingestellt und der jahrzehntelange Vorreiter und Effizienzexperte verabschiedet sich in den wohlverdienten Ruhestand. Wir blicken mit Stolz auf eine Erfolgsgeschichte zurück.

    Toyota Model

    1. Generation

    1997 setzte Toyota mit der Markteinführung des ersten Vollhybrid-Fahrzeuges in Großserie neue Maßstäbe. Der Prius war geboren und damit auch der erste Hybridantrieb von Toyota. Durch die Kombination eines 53 kW leistenden Benzinmotors mit einem 33 kW Elektromotor verbrauchte die erste Generation des Prius nur 5,1 Liter pro 100 Kilometer – ein Wert, der die Fahrzeugindustrie revolutionierte.

    Toyota Model

    2. Generation

    2003 löste die nächste Generation des Prius seinen Vorgänger erfolgreich ab. Mit einer optimierten Aerodynamik, besserer Raumausnutzung und dem Einsatz einer neuen, platzsparenden Hybridbatterie zeigte die zweite Generation wie viel Innovation in nur fünf Jahren stecken kann.

    Der verbesserte Verbrenner arbeitete weiterhin im zuverlässigen Atkinson-Zyklus, benannt nach seinem Erfinder James Atkinson, der im Jahre 1880 den Kreisprozess bei Viertaktmotoren erfand. Der neue Verbrennungsmotor leistete nun 57 kW bei optimalem thermischem Wirkungsgrad. Auch der Elektromotor war mit 50 kW nun leistungsstärker als ein konventioneller Verbrenner mit 1,0-1,2 Litern Hubraum. Der Kraftstoffverbrauch konnte dank der innovativen Technologien auf nur 4,3 Liter pro 100 Kilometer reduziert werden.

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    3. Generation

    Die dritte Generation des Prius wurde 2009 eingeführt. Auch der völlig neu entwickelte 1,8-Liter-Benziner mit 73 kW Leistung arbeitete nach dem bewährten Atkinson-Prinzip und mit verbessertem thermischem Wirkungsgrad. Im Zusammenspiel mit dem ebenfalls neuentwickelten Elektromotor mit 60 kW reduzierte sich der Kraftstoffverbrauch auf nur 3,9-4,0 Liter pro 100 Kilometer.

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    4. Generation

    2016 eroberte die vierte Generation die deutschen Straßen. Diese Generation ist das erste Toyota-Modell, auf Basis der neuen TNGA-Plattform (Toyota New Global Architecture). Der weiterentwickelte 1,8-l-Benzinmotor mit 72 kW Leistung wurde mit einem leichteren 53 kW Elektromotor kombiniert (Kraftstoffverbrauch kombiniert: 3,7 l/100 km, CO2-Emissionen kombiniert: 84 g/km). Trotz der verringerten Leistungswerte konnten die Messwerte beim Fahren verbessert werden. Und nicht nur das: Mit einem Verbrauch von gerade einmal 3,7 Litern auf 100 Kilometern ist die vierte Generation des Prius mit Abstand die effizienteste.

    So funktioniert Hybrid

    Dirk weiß mehr – auch zu Hybridtechnik

    Ganz nach dem Motto "Verrückt nach Qualität" hat der langjährige Toyota Mitarbeiter und Hybrid-Fan, Dirk Breuer, bereits viele Themen rund um Hybrid-Fahrzeuge auf seine ganz eigene, unterhaltsame Art erläutert. Noch Fragen? Dirk liefert Antworten

    Hybrid ist einfach – der Film

    Hybrid entdecken auf besondere Art: Spielerisch erleben unsere jungen Testfahrer die Vorteile des Hybridantriebs. Hybridtechnologie ist eben kinderleicht!

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