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Two-Mode Hybrid: Technische Beschreibung Drucken E-Mail

Seit Anfang 2005 entwickeln DaimlerChrysler und General Motors gemeinsam das sogenannten Two-Mode Hybridsystem. Im Rahmen der IAA 2005 wurde bekanntgegeben, dass sich auch BMW dem Hybridkonsortium angeschlossen hat. Das auf dem neuesten Stand der Technik basierende Vollhybrid-System soll Anfang nächsten Jahres in die Produktion gehen. Wegen seiner zwei Betriebsarten, von denen eine für niedrige Geschwindigkeiten und eine für hohe Geschwindigkeiten optimiert ist, wird das auf einem elektrisch gesteuerten, stufenlosen Getriebe (EVT - Electric Continuously Variable Transmission) basierende System im Allgemeinen als Two-Mode Hybrid-System bezeichnet.

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Das ausgereifte, Kraftstoff sparende System verfügt jedoch zusätzlich über vier Gänge mit festem Übersetzungsverhältnis, sodass bei einer breiten Palette von Fahrzeuganwen- dungen ein hoher Wirkungsgrad und eine optimale Leistungsausbeute erzielt werden können. Wird das System in den beiden EVT-Betriebsarten und den vier festen Gängen betrieben, können die Elektromotoren für die Beschleunigungsvorgänge und das regenerative Bremsen genutzt werden. 

 

Die vier Gänge mit festem Übersetzungsverhältnis überlagern die zwei EVT-Betriebsarten, sodass insgesamt sechs Betriebsarten zur Verfügung stehen:  

  • Leistungsverzweigter EVT-Modus bzw. stufenlos variabler Modus 1 für den Fahrzyklus vom Motorstart bis zum zweiten festen Gang.
  • Kombinierter EVT-Modus bzw. stufenlos variabler Modus 2 für den Fahrzyklus ab dem zweiten festen Gang.
  • 1. Gang mit festem Übersetzungsverhältnis, wobei beide Elektromotoren Leistung für den Verbrennungsmotor bereitstellen oder Energie vom regenerativen Bremsen, Verzögern und Fahren im Schubbetrieb aufnehmen und speichern.      
  • 2. Gang mit festem Übersetzungsverhältnis, wobei ein Elektromotor für die Beschleunigungs-/Bremsvorgänge zur Verfügung steht.
  • 3. Gang mit festem Übersetzungsverhältnis, wobei beide Elektromotoren für die Beschleunigungs-/Bremsvorgänge zur Verfügung stehen.
  • 4. Gang mit festem Übersetzungsverhältnis, wobei ein Elektromotor für die Beschleunigungs-/Bremsvorgänge zur Verfügung steht.   

Das Ergebnis ist eine richtungsweisende Hybrid-Technologie, die sich durch eine einzigartige Kombination aus sparsamem Kraftstoffverbrauch sowie außergewöhnlicher Leistungs- und Beladefähigkeit auszeichnet. In mechanischer Hinsicht und in Bezug auf die Gesamtgröße ist das von General Motors, DaimlerChrysler und der BMW Group entwickelte Vollhybrid-System mit einem herkömmlichen Automatikgetriebe vergleichbar, kann aber mit stufenloser Übersetzung oder in einem der vier Gänge mit festem Übersetzungsverhältnis betrieben werden. Das gesamte Hybrid-Antriebssystem wird kontinuierlich von einem ausgereiften elektronischen Steuergerät optimiert, um für jede Laststufe des Motors den effizientesten Betriebspunkt auszuwählen.

 

Hauptvorteile:

Im Vergleich zu herkömmlichen Hybrid-Systemen bietet diese zukunftsweisende Hybrid-Technologie, die die EVT-Betriebsarten um vier Gänge mit festem Übersetzungsverhältnis ergänzt, deutliche Vorteile im Hinblick auf den kombinierten Kraftstoffverbrauch (Stadt- und Überlandverkehr), die dynamischen Eigenschaften und das Zugvermögen.

 

Herkömmliche Hybrid-Systeme haben normalerweise nur eine Drehmomentverzweigung und keine festen mechanischen Übersetzungsverhältnisse. Diese Systeme werden im Allgemeinen als „One-Mode-Hybrid-Systeme“ bezeichnet. Bedingt durch den mechanischen Aufbau muss bei One-Mode-Hybrid-Systemen ein Großteil der Leistung durch den elektrischen Zweig übertragen werden, dessen Wirkungsgrad ca. 20 Prozent geringer ist als der eines mechanischen Zweigs. Dieser Umstand erfordert entweder einen deutlichen Kompromiss im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs oder den Einsatz von größeren Elektromotoren, was wiederum zu höheren Kosten, mehr Gewicht und einem höheren Platzbedarf führt.

General Motors, DaimlerChrysler und die BMW Group haben ein Vollhybrid-System mit vier festen mechanischen Übersetzungsverhältnissen und zwei EVT-Betriebsarten entwickelt, um die Leistungsübertragung durch den weniger effizienten elektrischen Zweig zu reduzieren. Auf diese Weise ist es möglich, Elektromotoren einzusetzen, die nicht nur kompakter, sondern auch unabhängiger von der Größe des Verbrennungsmotors sind.

Durch diese Kombination aus zwei EVT-Betriebsarten und vier Gängen mit festem Übersetzungsverhältnis werden die Nachteile von One-Mode-Hybrid-Systemen aufgehoben, sodass über den gesamten Betriebsbereich des Fahrzeugs, d.h. bei niedriger wie bei hoher Geschwindigkeit, ein effizienter Betrieb ermöglicht wird. Zudem kann das System bei einer größeren Vielfalt von Fahrzeugmodellen eingesetzt werden. Es eignet sich besonders für anspruchvolle Anwendungen, die größere Verbrennungsmotoren erfordern, wie beispielsweise beim Anhängerbetrieb, beim Befahren von Steigungen oder bei schwerer Beladung.

2-Mode Hybrid Getriebe für Inline Konfiguration 

 

 

Vorhandene Verbrennungsmotoren können mit geringfügigen Änderungen weiterhin genutzt werden, da durch das Vollhybrid-System keine nennenswerten Einschränkungen in Bezug auf die Größe oder Art des Verbrennungsmotors bestehen. Das System bietet den drei globalen Automobilherstellern die Möglichkeit, Verbrennungsmotoren und Vollhybrid-Getriebe auf kostengünstige Weise miteinander zu kombinieren und die Kraftstoff sparende Technologie bei einer breiteren Palette von Fahrzeugmodellen anzubieten.

 

Erste Anwendungen sind für Fahrzeuge mit Hinterrad- oder Allradantrieb vorgesehen. Dank seiner Flexibilität wird das Vollhybrid-System künftig jedoch auch bei Fahrzeugen mit Frontmotor und Vorderradantrieb zum Einsatz kommen.

 

 

Quelle: DaimlerChrysler / General Motors  / BMW



 

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