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Hybrid-Autos:Die bezahlbare Alternative zum Elektroauto

ZF Plug-in-Hybrid mit integrierter Steuerungselektronik

So sieht ein integriertes Plug-in-Modul im Längsantrieb aus. Im Quereinbau geht es enger zu, weil auch das Getriebe neben den Motor passen muss.

(Foto: ZF)

Bisher waren Hybride zu teuer für Klein- und Kompaktwagen. Das könnte sich jetzt ändern - schon allein, um den Flottenverbrauch der Hersteller zu senken.

Wird individuelle Mobilität zum Luxus, wenn sie klimafreundlich werden soll? Konventionelle Klein- und Kompaktautos werden die europäischen CO₂-Ziele für 2025 jedenfalls nicht erreichen. Ihre Antriebe sind gerade effizient genug, um das Flottenlimit in diesem Jahr zu schaffen. Doch dann ist Schluss mit den reinen Verbrennern. Anders als vielfach prophezeit, verschwinden die kleinen Motoren aber nicht aus den Modellprogrammen. Die Hubraumzwerge werden hybridisiert und bilden so eine Basis für erschwingliche und zugleich umweltfreundliche Autos.

"Kosten sind das größte Thema, wenn es um den Durchbruch neuer Technologien geht", bringt es der Entwicklungsdienstleister AVL auf den Punkt. Im Kostenvergleich zu reinen Batterieautos seien verbrennungsmotorisch unterstützte Antriebe auch in den nächsten Jahren im Vorteil. Doch selbst Toyota kann sich nicht auf mehr als 20 Jahren Hybrid-Erfahrung ausruhen. Der neue 1,5-Liter-Dreizylinder der Japaner wurde zwar stärker und zugleich sparsamer. Doch so günstig der Benziner ohne Turbo auch ist, in Kombination mit dem Hybrid-Stufenlosgetriebe stößt er sowohl bei den Kosten als auch bei der CO₂-Minderung an seine Grenzen.

Aufwendige Technik ist nötig

Nach Deutschland kommt das System ab August im neuen Toyota Yaris. Der City-Floh ist auf 85 kW (116 PS) erstarkt, bleibt mit einem Einstiegspreis von circa 18 000 Euro bezahlbar. Vor allem ist er auch in der Praxis ein extrem effizientes Dreiliterauto, das in der Stadt viel elektrisch fahren kann. Doch der CO₂-Wert von voraussichtlich etwa 80 Gramm pro Kilometer (im NEFZ-Zyklus) reicht nur knapp für die EU-Vorgaben in fünf Jahren. Mit größeren Hybridmodellen ohne externe Stromversorgung (Plug-in) wird Toyota diese Zielmarke verfehlen. Deshalb steht nach zwölf Millionen verkauften Hybriden ein Paradigmenwechsel bevor: Welche Antriebskonfiguration kann den Verbrauch im nächsten Schritt um weitere 15 Prozent senken - und reine Batterieautos beim Preis unterbieten? Systemzulieferer wie Bosch, Continental und ZF wittern ihre Chance und werben mit neuen, kostengünstigeren Hybrid-Lösungen um die Aufmerksamkeit der Autohersteller.

Günstiger werden Fahrzeuge durch die Elektrifizierung generell nicht: Zum Verbrenner kommen meist eine Form von Automatikgetriebe plus Leistungselektronik samt Batterie. Spannend ist die Frage, welche Abstriche bei welchen Antriebskomponenten möglich sind. Am teuersten ist immer noch der Akku: Für jedes elektrische Reichweitenplus von jeweils zehn Kilometern werden schnell ein paar Hundert Euro fällig. Je leistungsfähiger die E-Maschine wird, desto größer - und teurer - fällt auch die Hochvolt-Elektronik aus. Wer an der Preisschraube drehen will, landet also fast automatisch bei 48-Volt-Systemen. Solche Mild-Hybride rangieren mit zehn bis 15 kW elektrischer Leistung deutlich unter einem Vollhybrid wie im Yaris, der zwei E-Maschinen mit 68 und 59 kW Leistung nutzt. Beim Toyota-System ist die schwächere Maschine allerdings nicht für den Vortrieb, sondern unter anderem als Generator im Einsatz. Deshalb kommt der Yaris Hybrid einschließlich Verbrenner auf eine Systemleistung von lediglich 85 kW. Viel Aufwand also für ein überschaubares Ergebnis.

Vorübergehend abgasfrei unterwegs

Einfacher geht es ohne tiefe Eingriffe ins (Automatik-)Getriebe. Der Bauraum ist bei Front-Quer-Motoren ohnehin denkbar knapp und der Entwicklungsaufwand hoch. Stattdessen kann sich die Continental-Tochter Vitesco ein Einstiegssystem vorstellen, das mit nur 20 kW elektrischer Leistung zum Vollhybrid ertüchtigt wird. Das Maschinchen lässt sich ohne große Mühe (per Riemen) an ein manuelles Schaltgetriebe koppeln. Dann stehen bis zu 70 Nm an zusätzlichem elektrischem Drehmoment zur Verfügung. Genug, um an der Ampel sportlich anzuschieben. Kompakte Fahrzeuge können mit diesem sogenannten High-Power-System zwischen 60 und 80 km/h schnell fahren. Wie lange sie das Mitschwimmtempo durchhalten, hängt von der Batteriegröße ab. Entscheidend ist, dass solche aufgemotzten Verbrenner vorübergehend abgasfrei unterwegs sein können. Wenn Städte wie Paris, London oder Stockholm Nullemissionszonen auswiesen, würden sich solche Einstiegsstromer schnell verbreiten. Zumal der "Volkshybrid" im Idealfall nicht mehr Aufschlag kosten soll als ein moderner Diesel gegenüber einem Benziner.

Tiefer gehen die Eingriffe bei einem dedizierten Plug-in-Hybrid: Das konventionelle Automatikgetriebe wird tüchtig ausgeschüttelt, bis nur noch vier mechanische Gänge übrig bleiben. Entfallen können auch die Mechanik zur Synchronisation beim Gangwechsel sowie die Schaltstufen zum Anfahren (1. und 2. Gang) als auch zum Rückwärtsfahren. Das alles übernimmt eine tief integrierte elektrische Traktionsmaschine, die nun genügend Freiraum im Frontantriebsstrang findet. Geeignet ist so ein Platz und Kosten sparender Steckerhybrid aus Komfortgründen eher für Klein- und Kompaktfahrzeuge bis 1500 Kilogramm. Auch die Übertragungsleistung ist limitiert: Mehr als 130 km/h im Elektromodus und 160 km/h im kombinierten Betrieb sind laut Vitesco nicht geplant. Das System kommt mit einem einfachen Saugrohr-Benziner aus, weil die Intelligenz in der komplexen Steuerung des Gesamtsystems liegt.

Das Problem ist nur: Für so einen dedizierten Plug-in-Hybrid muss ein (Volumen-)Hersteller Mut und Geduld mitbringen: Erst wenn das neu entwickelte Getriebe hohe Stückzahlen erreicht, rechnet sich der Aufwand. Der Volkswagen-Konzern hatte so ein dediziertes Hybridgetriebe zwar in der Forschung, setzt den Schwerpunkt nun jedoch auf reine Batterieautos. Renault will dagegen zweigleisig fahren und das kostenoptimierte Plug-in-System in Serie bringen. Bleibt abzuwarten, welche der beiden Steckervarianten im Auto zuerst die Grenze von 20 000 Euro unterschreitet. Erst unterhalb dieser Preisschwelle werden saubere Kleinwagen massentauglich.

Hinweis der Redaktion

Ein Teil der im "Mobilen Leben" vorgestellten Produkte wurde der Redaktion von den Herstellern zu Testzwecken zur Verfügung gestellt und/oder auf Reisen präsentiert, zu denen Journalisten eingeladen wurden.

© SZ vom 02.05.2020/reek

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