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Hybridsysteme können als Mikrohybrid, Mildhybrid und Vollhybrid klassifiziert werden. Zu beachten ist, dass einige Hersteller auch dann von Hybrid sprechen, wenn es sich technisch gesehen eigentlich gar nicht um einen Hybrid handelt.
Mild-Hybrid
Von Hybrid im eigentlichen Sinne sollte erst gesprochen werden, wenn das Fahrzeug über zwei unterschiedliche Antriebsquellen verfügt, die sich gegenseitig unterstützen. Beim so genannten Mildhybrid ist die Hauptantriebsquelle immer ein Verbrennungsmotor. Dieser treibt die Antriebsräder an und wird durch einen Elektromotor je nach Fahrbedingungen mehr oder weniger unterstützt. Der Elektromotor kann beim Bremsen des Fahrzeuges ebenfalls als Generator betrieben werden, so dass er Strom produziert und gleichzeitig hilft, das Fahrzeug zu bremsen. Der Elektromotor ist aber im Normalfall nicht so stark, dass das Fahrzeug nur mit dem Elektromotor fahren kann.
Voll-Hybrid
Verfügt ein Fahrzeug über zwei unterschiedliche Antriebsaggregate, die zudem beide so stark sind, dass sie unabhängig voneinander das Fahrzeug antreiben können (anfahren), so spricht man von Vollhybridsystemen. Bei den Vollhybriden können wiederum verschiedene Systeme unterschieden werden. Serielle Hybrid- oder auch Elektrofahrzeuge mit Range Extender werden immer nur rein elektrisch angetrieben. Die Batterie kann am Stromnetz extern geladen werden. Um die Reichweite zu verlängern, verfügen diese Fahrzeuge zusätzlich über einen Verbrennungsmotor, der ausschliesslich einen Generator betreibt.
Der Generator liefert dann den Strom, wenn die Batterieladung aufgebraucht ist. Je nach Einsatzbedingungen kann dieser Antrieb effizient genutzt werden, insbesondere auf kurzen Strecken. Sobald jedoch der Strom für die Antriebsräder über den Verbrennungsmotor produziert wird, verliert dieses System aus energietechnischer Sicht massiv an Effizienz.
Toyota Voll-Hybrid
Das Vollhybridsystem von Toyota ist eigentlich eine Kombination der vorher beschriebenen Systeme. Es verfügt über zwei Motor-Generatoren und natürlich einen Verbrennungsmotor (Benzinmotor). Diese drei Komponenten (Motorgenerator 1, Motorgenerator 2 und der Benzinmotor) sind über ein einfaches Getriebe miteinander verbunden. Das Getriebe ist so angelegt, dass es stufenlos arbeitet. Die Räder können durch diese Anordnung rein elektrisch vom Elektromotor angetrieben werden.
Da ein Benzinmotor durchaus Betriebsbedingungen hat, in denen er sehr effizient arbeitet, ist es möglich, dass nur der Verbrennungsmotor die Räder antreibt. Es ist aber auch eine Kombination der beiden möglich, also ein kombinierter Antrieb. Da der Elektromotor mechanisch fest mit den Rädern verbunden ist, arbeitet er immer auch als Generator, sobald das Fahrzeug abgebremst wird.
Der zusätzliche Generator wird unter anderem genutzt, um das richtige Übersetzungsverhältnis zu gewährleisten. Er produziert Strom, wenn der Benzinmotor in einem Bereich betrieben wird, in dem er sogar überschüssige Leistung abgibt. Diese Auslegung gewährleistet einen internen Ladevorgang für die Batterie, so dass diese nie ans Stromnetz angeschlossen werden muss.