Funktionsweise fortschrittlicher Hybridsysteme

Bildergalerie: Hybridautos Die Hybridtechnologie wird immer besser und zwingt traditionelle Hybride, Platz für fortschrittlichere Hybridsysteme zu machen. Weitere Bilder von Hybridautos. AP Foto / Pat Wellenbach

Hybridfahrzeuge sind auf den Straßen mittlerweile weit verbreitet, und viele Automobilhersteller verfügen über mehrere Fahrzeugreihen, die eine Hybridversion enthalten. Allein im Jahr 2009 wurden in den USA selbst während eines wirtschaftlichen Abschwungs mehr als 290.000 neue Hybridfahrzeuge verkauft [Quelle: Hybrid Cars]. Die Nachfrage nach Hybriden scheint nicht zu sinken, und da immer mehr Hersteller Hybride bauen, wird die Technologie immer besser und zwingt traditionelle Hybride, Platz für fortschrittlichere Hybridsysteme zu machen.

Fortschrittliche Hybridsysteme zielen immer noch darauf ab, die beste Kilometerleistung zu erzielen und die Effizienz des Fahrzeugs zu verbessern. Dazu werden jedoch neue oder verbesserte Technologien integriert, die herkömmliche Hybride noch nicht vollständig genutzt haben. Fortgeschrittene Hybride nutzen die elektrotechnischen Anstrengungen stärker und bringen Hybride einen Schritt weiter vom Benzinmotor weg und nur ein bisschen näher an ein vollelektrisches Fahrzeug.

Sie können sich Hybridsysteme wie den Mathematikunterricht vorstellen. Zunächst müssen Sie die Grundlagen wie Addition, Subtraktion, Division und Multiplikation lernen. Anschließend wechseln Sie zu fortgeschritteneren mathematischen Methoden wie Algebra, Geometrie, Trigonometrie und Analysis. Genau wie in der Mathematik bauen Hybriden auf den aktuellen Informationen auf und bewegen sich dann in fortgeschrittenere Bereiche. Für fortschrittliche Hybride sind die Vorteile leistungsstärkere Batterien, eine größere Reichweite ohne Benzin, neue Möglichkeiten zum Aufladen der Batterien und sogar neue Möglichkeiten zur Nutzung der Energie.

Hybride, die gerade auf den Markt kommen, sehen vielleicht nicht viel anders aus als frühere Versionen, aber sie enthalten Fortschritte, die durch die letzten Jahre der Massenproduktion von Hybridtechnologie ermöglicht wurden.

Auf der nächsten Seite werden wir uns einige der neuen und verbesserten Technologien in fortschrittlichen Hybridsystemen ansehen und sehen, wie sie unsere aktuelle Definition eines Hybridfahrzeugs ändern.

Lithium-Ionen (Li-Ionen) können mehr Strom in kleineren Akkus speichern, und Automobilunternehmen beginnen, diese als fortschrittlicheres elektrisches Speichersystem für ihre Hybride zu verwenden. AP Foto / Mark Humphrey

Fortschrittliche Hybridsysteme funktionieren ähnlich wie viele Standard-Hybridfahrzeuge, was bedeutet, dass sie immer noch einen kleinen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor und in den meisten Fällen einen Satz Batterien verwenden. Fortschrittliche Hybridsysteme gehen jedoch noch einen Schritt weiter und integrieren neuere Technologien in die Fahrzeuge.

Ein Beispiel hierfür wäre die Verwendung von Lithium-Ionen- (Li-Ionen-) Batterien im Gegensatz zu Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH). Lithium-Ionen können mehr Strom in kleineren Akkus speichern, und Automobilunternehmen beginnen, diese als fortschrittlicheres elektrisches Speichersystem für ihre Hybride zu verwenden. Die Herstellung von Li-Ionen kostet derzeit mehr, aber sie bieten mehr Vorteile als NiMH-Batterien. Tatsächlich haben viele Unternehmen viel Geld in die Entwicklung einer hoch entwickelten Li-Ionen-Batterietechnologie investiert. Da der Preis für die Technologie zu sinken beginnt, betrachten die Hersteller Li-on als den dominierenden elektrischen Speicher für Hybride. Obwohl Li-Ionen-Batterien zum bevorzugten Batteriespeicher werden, verwenden einige fortschrittliche Hybride überhaupt keine Batterietechnologie. Stattdessen verwenden sie ein Schwungrad, um Strom für eine spätere Verwendung zu speichern. (Wir werden etwas später in diesem Artikel auf dieses Thema eingehen.)

Ein weiterer wichtiger technologischer Unterschied zwischen herkömmlichen Hybriden und fortschrittlichen Hybridsystemen ist die Menge an Strom, die für die Leistung des Fahrzeugs verwendet wird. Ja, alle Hybride verwenden eine Art Elektromotor, um den Verbrennungsmotor zu unterstützen, aber fortgeschrittene Hybride verwenden den Elektromotor auf eine Weise, die beim Pendeln eine Alternative zum Benzinmotor darstellt und nicht nur den Motor unterstützt. In einigen fortschrittlichen Hybriden wie dem Porsche 911 GT3 R gibt es zwei Elektromotoren, die das Auto antreiben, statt nur einen [Quelle: Abuelsamid].

Neben Lithium-Ionen-Batterien und der Verwendung von mehr Elektromotoren können fortschrittliche Hybridsysteme auch eine Plug-In-Technologie zum Aufladen von Batterien enthalten. Nicht alle fortschrittlichen Hybride sind Plug-Ins, aber einige, wie das Toyota Prius-Plug-In, integrieren die Technologie in das Fahrzeug, um eine alternative Möglichkeit zum Aufladen der Batterien zu bieten, anstatt sie nur durch Fahren und Bremsen aufzuladen.

Auf der nächsten Seite sehen wir uns einige Beispiele für die Anwendung dieser Technologien an.

Porsche 911 GT3 R Hybrid GT Rennwagen PRNewsFoto / Porsche Cars North America, Inc..

Auf der letzten Seite haben wir verschiedene Arten von Technologien erwähnt, die in fortschrittlichen Hybridsystemen verwendet werden, die herkömmlichen Hybriden ähneln, jedoch auf aktuellen Technologien aufbauen und diese einen Schritt weiter führen. Warum also auf der aktuellen Technologie aufbauen? Was sind die praktischen Anwendungen eines fortschrittlichen Hybridsystems? Genau wie bei einem herkömmlichen Hybrid ist die Kraftstoffeffizienz ein wichtiges Ziel, aber fortschrittliche Hybride haben noch größere Anwendungen.

Beginnen wir mit der Speicherkapazität. Wir haben auf der letzten Seite erwähnt, dass fortgeschrittene Hybride Li-on-Batterien verwenden (und einige bereits verwenden), wodurch das Fahrzeug eine effizientere Batterielebensdauer als frühere Batterietypen hat. Die praktische Anwendung führt dazu, dass Fahrer allein mit Strom längere Strecken zurücklegen können. Zum Beispiel kann der Chevrolet Volt allein mit Strom bis zu 80,5 Kilometer fahren, und der Plug-in-Toyota Prius wird eine elektrische Reichweite von 21 Kilometern haben [Quelle: Thomas und Toyota].

Die zweite Anwendung ist der Kundenkomfort. Einige fortschrittliche Hybridautos, wie der Volt und der Prius der nächsten Generation, können ihre Batterien aufladen, indem sie an eine elektrische Quelle angeschlossen werden. Anstatt das Auto selbst zum Aufladen der Batterien verwenden zu müssen, können einige fortschrittliche Hybride in der Garage aufladen. Der Akku wird also nicht nur länger aufgeladen und kann nur für elektrisches Fahren verwendet werden, sondern er kann auch am Ende des Tages zu Hause aufgeladen werden und am nächsten Morgen einsatzbereit sein.

Eine der letzten Hauptanwendungen für fortschrittliche Hybride ist ihre Fähigkeit, mehr Leistung zu erzeugen und diese besser zu nutzen als ihre Vorgänger. Wie bereits auf der letzten Seite erwähnt, verwendet der Porsche 911 GT3 R Hybrid zwei Elektromotoren, um den Motor zu begleiten. Diese Motoren erfassen beim Bremsen kinetische Energie, wandeln sie in Elektrizität um und speichern die Elektrizität in einem elektromechanischen Schwungrad, das nach Belieben verwendet werden kann. Die beiden Motoren werden für die Vorderräder verwendet und versorgen den Fahrer unter normalen Fahrbedingungen automatisch mit Strom, oder sie können durch Drücken eines speziellen Beschleunigungsknopfs als Kraftstoß für die Räder verwendet werden [Quelle: Abuelsamid]..

Diese Form des fortschrittlichen Hybridsystems kann bei Bedarf für Power-on-Demand verwendet werden.

Sie können also sehen, dass fortschrittliche Hybridsysteme auf den aktuellen Technologien traditioneller Hybridfahrzeuge aufbauen, aber dann noch einen Schritt weiter gehen, indem sie nicht nur die Batterieleistung und die Kraftstoffeffizienz verbessern, sondern auch die Fahrzeugleistung und den Fahrerkomfort bei Bedarf.

Weitere Informationen zu fortschrittlichen Hybridsystemen und anderen verwandten Themen finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.

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Quellen

• Abuelsamid, Sam. "Porsche 911 GT3R fährt in Petit Le Mans." 21. Juli 2010. (4. November 2010) http://green.autoblog.com/2009/04/24/fiat-working-on-new-hybrid-system-for-small-cars-to-share- mit-c /
• Hybridautos. "Dezember 2009 Dashboard: Jahresabschluss." 20. Januar 2010. (4. November 2010) http://www.hybridcars.com/hybrid-sales-dashboard/december-2009-dashboard.html
• Chevrolet. "Chevy Volt." (1. November 2010) http://www.chevrolet.com/volt/
• Hybridautos. "Hondas kostengünstige Hybridstrategie: Lithium-Ionen-Batterien." 18. März 2010. (5. November 2010) http://www.hybridcars.com/news/honda-low-cost-hybrid-strategy-lithium-ion-batteries-27544.html
• Hybridautos. "Lithium-Ionen-Hybridbatterien." 3. April 2006. (5. November 2010) http://www.hybridcars.com/technology-stories/lithium-ion-batteries.html
• Thomas, David. "GM erhöht die elektrische Reichweite von Chevy Volt." 23. September 2010. (4. November 2010) http://blogs.cars.com/kickingtires/2010/09/gm-revises-chevy-volts-electric-range.html
• Toyota. "Prius Plug-in Hybrid." (1. November 2010) http://www.toyota.com/upcoming-vehicles/prius-plug-in/