Hybrid- und Elektroantrieb

Hybridfahrzeuge kombinieren Verbrennungsmotor und E-Maschine. Der Mildhybrid mit 48-V-Startergenerator unterstützt beim Anfahren und rekuperiert, fährt aber kaum rein elektrisch. Vollhybride fahren kurze Strecken elektrisch, Plug-in-Hybride haben eine größere, extern ladbare Batterie. Nach der Struktur unterscheidet man den seriellen Hybrid, bei dem der Verbrenner nur einen Generator antreibt, den Parallelhybrid mit mechanischer Kopplung beider Antriebe und den leistungsverzweigten Hybrid mit Planetenradsatz.

Im Elektrofahrzeug fließt die Energie aus der Hochvoltbatterie über die Hauptschütze zum Pulswechselrichter. Er erzeugt aus der Gleichspannung einen Drehstrom mit veränderlicher Frequenz und steuert damit Drehzahl und Moment der E-Maschine. Häufig ist das eine permanenterregte Synchronmaschine mit sehr hohem Wirkungsgrad, manchmal eine Asynchronmaschine, die ohne Magnete auskommt. Ein einstufiges Untersetzungsgetriebe mit Differenzial überträgt das Moment auf die Räder. Beim Verzögern arbeitet die E-Maschine als Generator und lädt die Batterie (Rekuperation). Das 12-V-Bordnetz versorgt ein DC/DC-Wandler.

Das Batteriemanagementsystem überwacht Spannung und Temperatur der Zellen, gleicht Ladungsunterschiede aus und berechnet Ladezustand (SoC) und Alterungszustand (SoH). Der Energieinhalt ergibt sich aus Nennspannung und Kapazität, die Reichweite aus nutzbarer Energie und Verbrauch. Im Winter sinkt die Reichweite deutlich, weil Heizung und kalte Zellen Energie kosten; Wärmepumpe und Vorkonditionierung helfen. Für jede Arbeit am Hochvoltsystem gelten die Regeln des Themas Hochvolt.