Jetzt will ich es wissen!
Für Leute, die die technischen Finessen des Honda e:HEV Hybrid Systems im Detail verstehen wollen.
Die Zusammensetzung der Komponenten
Bei dem patentierten e:HEV Hybrid System ist der Benzinmotor mit dem Generator verbunden. Die Räder (das Differenzial) sind mit dem Antriebselektromotor verbunden. Zwischen dem Paar Benzinmotor/Generator und Antriebsmotor/Räder ist eine Kupplung, die normalerweise geöffnet ist. Dadurch ist der Benzinmotor in der Regel mechanisch von den Rädern entkoppelt. Dadurch kann man den Benzinmotor unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit theoretisch an jedem beliebigen Betriebspunkt (Drehzahl und Last) betreiben.
Das Geheimnis um den Wirkungsgrad des Benzinmotors
Der vom Benzinmotor angetriebene Generator produziert den Strom, der direkt an den Antriebselektromotor geleitet wird, den er zum Fahren benötigt.
Dabei wird der Benzinmotor nach Möglichkeit in seinem verbrauchsgünstigsten Betriebspunkt betrieben. Ist dabei die vom Benzinmotor produzierte Energie zu niedrig, um den Bedarf des Elektromotors zu decken, kann die Batterie kurzzeitig Unterstützung dazugeben, um den Benzinmotor trotzdem im verbrauchsgünstigsten Punkt zu lassen. Ist die Energie allerdings mehr als das was vom Elektromotor benötigt wird, wird mit dieser überschüssigen Leistung gleichzeitig die Batterie geladen. So stellt man sicher, dass so oft wie möglich der Benzinmotor im verbrauchsgünstigsten Punkt betrieben wird.
Warum ist es aber so wichtig, dass man den Benzinmotor in seinem verbrauchsgünstigen Punkt betreibt?
Dazu schauen wir uns schematisch das sogenannte Wirkungsgradkennfeld eines Benzinmotors an (Bild links), aufgetragen über Motordrehzahl und Motorlast (oder Motordrehmoment). Man nennt dieses Kennfeld auch den spezifischen Kraftstoffverbrauch, weil es das Maß darstellt, wieviel Kraftstoff benötigt wird, um die gleiche Arbeit zu leisten. Dort sieht man, dass bei ca. 2000 Umdrehungen und einer Motorlast von ca. 70% der verbrauchsgünstigste Punkt liegt (der helle Bereich). Weicht man von diesem Punkt ab, so kann ein Benzinmotor leicht 25% oder mehr Kraftstoff verbrauchen, um die gleiche Arbeit zu leisten. Daher ist es für den Kraftstoffverbrauch von großer Bedeutung, dass ein Benzinmotor so nah und so oft wie möglich in diesem „sweet spot“ betrieben wird.
Dies ist ein schematisch dargestelltes Wirkungsgradkennfeld eines Benzinmotors, aufgetragen über Motordrehzahl und Motorlast (oder Motordrehmoment). Bei ca. 2000 Umdrehungen und einer Motorlast von ca. 70% liegt der verbrauchsgünstigste Punkt (der helle Bereich).
Fährt man nun mit einem herkömmlichen Fahrzeug mit Schaltgetriebe durch das Kennfeld und schaltet die Gänge hoch, dann sieht es so aus.
Man sieht, dass man in den Gängen kaum den verbrauchsgünstigen Bereich trifft und wenn, dann nur ganz kurz.
Bei dem e:HEV System ist der Benzinmotor nicht mit den Rädern verbunden und man kann jeder Zeit den verbrauchsgünstigen Betriebspunkt anfahren.
Ist für den Fahrzustand doch mehr Energie erforderlich, so dass der Motor eine höhere Last anfahren müsste, kann die Batterie Schubunterstützung geben, um die Motorlast zu senken, um den Motor wieder im verbrauchsgünstigen Punkt zu betreiben.
Wird durch den Fahrzustand zu wenig Motorlast gefordert, kann das Laden der Batterie die Motorlast anheben, um den Motor wieder im verbrauchsgünstigen Punkt zu betreiben. So ermöglicht die Batterie, dass der Benzinmotor so oft wie möglich in seinem verbrauchsgünstigen Punkt betrieben wird.
Der Unterscheid im Verbrauch zwischen einem Betriebspunkt mit guten und schlechten Wirkungsgrad kann schnell 50% ausmachen. Deswegen verbraucht das e:HEV Hybrid System viel weniger Benzin als ein herkömmlicher Antrieb.
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Honda Hybridfahrzeuge: Noch einige Fragen...
Hat das e:HEV System ein Getriebe?
Nein! Das e:HEV System braucht gar kein Getriebe. Bei der patentierten e:HEV Hybrid Konstruktion kann der Antriebselektromotor vom Anfahren bis zur Höchstgeschwindigkeit das gesamte Drehzahlspektrum abdecken, da es auf hohe Drehzahlen ausgelegt ist und wesentlich höher drehen kann als marktübliche Elektromotoren. Eben Honda halt. Das eliminieren eines Getriebes hat den großen Vorteil, dass die sogenannten mechanischen Reibungsverluste, verursacht durch die in einander greifenden Zähne eines Getriebes, nicht vorhanden sind und somit wiederum der Wirkungsgrad steigt. Auch den Platzbedarf des Getriebes kann man für stärkere Antriebskomponenten nutzen.
Die geniale Idee mit der Kupplung, den Benzinmotor und die Räder zu verbinden, ermöglicht auch den Benzinmotor komplett von den Rädern zu entkoppeln, d.h. wenn das e:HEV System rein elektrisch fährt, muss es den Benzinmotor, auch wenn er ausgeschaltet ist, nicht mitschleppen, was andere Systeme auf dem Markt machen müssen, die z.B. ein Planetenradgetriebe oder ein stufenloses Getriebe verwenden.
Die letzte Generation des e:HEV Systems, welches im neuen CR-V (FHEV und PHEV) eingebaut ist, arbeitet mit 2 Übersetzungsstufen für den Benzinmotor, gekoppelt an 2 Kupplungen. Damit ist es möglich für dem Elektromotor eine kurze Übersetzung zu wählen für einen guten Antritt, und für die Höchstgeschwindigkeit, die nun mit dem Benzinmotor erreicht wird, eine lange Übersetzung zu wählen. Somit hat man zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen. Mit den zwei unterschiedlichen Übersetzungen für den Benzinmotor kann der neue CR-V sowohl in niedrigeren Geschwindigkeiten, als auch bei höheren Geschwindigkeiten mit dem Benzinmotor direkt die Räder antreiben und mit minimalen Verlusten effizient fahren. Bei dem PHEV im speziellen nutzt der CR-V die kurze Übersetzung dazu, um das Fahrzeug mit dem Benzinmotor im Anhängerbetrieb (im TOW Mode) anzutreiben und gleichzeitig mit dem Elektromotor und der großen Batterie die Zugkraft der Anhängelast über lange Strecken zu verdoppeln (der FHEV kann das nicht auf Grund der kleinen Batterie), Daher kann der CR-V PHEV doppelt so viel Anhängelast ziehen, als der FHEV..
Was ist das Linear Shift Control?
Wird der Benzinmotor konstant auf eine Drehzahl gehalten, während das Fahrzeug beschleunigt, klingt das merkwürdig. Daher hat Honda das Linear Shift Control erfunden, was den dynamischen Anstieg der Motordrehzahl und das Hoch- und Runterschalten der Gänge simuliert. Da der Benzinmotor im Hybrid-Modus komplett von den Rädern getrennt ist, kann man mit dem Benzinmotor im Prinzip machen was man will. Beim Beschleunigen lassen wir dann den Benzinmotor hochdrehen, wie ein sportliches Fahrzeug beim Beschleunigen, und simulieren sogar Schaltvorgänge. Das gleiche machen wir beim Runterschalten. Es kostet minimal an Verbrauch aber es klingt so tausendmal sportlicher und natürlicher, da der Mensch bei der Beschleunigung auch einen Anstieg der Drehzahl erwartet. Beim Civic verändert sich dabei sogar der Motorsound, was alte VTEC-Herzen höherschlagen lässt.
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