04. September 2009

Vom Pionier des Hybrids

Bereits 1997 präsentierte Toyota das erste Hybridmodell Prius, das seiner Zeit weit voraus war. Inzwischen lancierte der grösste japanische Automobilhersteller die dritte Generation, welche technisch weiter verbessert wurde und optisch – wie bereits die zweite Generation – eher dem Geschmack europäischer Käufer entspricht.

Vom Pionier des Hybrids

die Antriebseinheit mit Verbrennungsmotor links sowie Leistungselektronik und Elektromotor/Generatoreinheit rechts wird quer eingebaut und treibt die Vorderräder an.

Anno 1997 wagte Toyota den Schritt, den Prius als Vollhybrid auf den Markt zu bringen. Ein 18 kW/24 PS (in überarbeiteter Version 33 kW/45 PS) leistender Elektromotor arbeitete mit einem 1,5-L-Ottomotor zusammen. Im Fachwissenartikel der «AUTO&Technik» 7/2009 (ab Seite 6) haben wir das Zusammenspiel der beiden Antriebe bereits beleuchtet. Toyota zählt dabei auf ein leistungsverzweigtes System, in dem der Ottomotor und der Elektromotor auf einen Planetenradsatz wirken. Dadurch kann das Fahrzeug rein elektrisch betrieben werden. Die Hochspannung des ersten Prius betrug 270 V und die Gesamtsystemleistung (beide Antriebe zusammen) 74 kW/101 PS.


Bewährtes nicht geändert

Das Grundkonzept hat sich über die Jahre beim Hybridpionier nicht verändert. Bei der zweiten Generation wurde die Hochspannung auf max. 500 V angehoben. Die Leistung des Elektromotors stieg auf 50 kW/68 PS und das maximale Drehmoment von 350 auf 400 Nm. Die Gesamtleistung betrug 82 kW/113 PS. Das THS (Toyota Hybrid System) der zweiten Generation wurde überarbeitet und der Energiefluss optimiert. Dadurch war es möglich, dass der Gesamtverbrauch von 5,1 auf 4,3 l/100 km sank, gleichzeitig aber auch die Fahrleistungswerte gesteigert werden konnten: die Beschleunigung von 0 auf 100 km/h von 13,4 auf 10,9 s und die Höchstgeschwindigkeit von 160 auf 170 km/h. Obwohl die Fahrleistungswerte nicht relevant für die Käufer sind, zeigt sich doch deutlich die Verbesserungen im Gesamtantrieb. 


Upgrading auf breiter Front

Auch die dritte Generation des Prius bleibt dem Antriebslayout treu, nennt die Kombination allerdings neu «Hybrid Synergy Drive ». Gemäss Angaben des Herstellers wurden über 90 Prozent der Fahrzeugkomponenten des Fünfplätzers neu konzipiert. Technisch wurde nicht nur die Betriebsspannung des Elektromotors erneut angehoben (auf maximal 650 V), sondern wiederum auch die Leistung des Synchronläufer- Elektromotors mit Permanentmagnet auf 60 kW erhöht (max. Drehmoment 207 Nm). Auch der Ottomotor ist gewachsen. Aus 1798 cm3 Hubraum entwickelt der thermodynamisch optimierte Vierzylinder 73 kW/99 PS bei 5200/min und vermag ein maximales Drehmoment von 142 Nm bei 4000/min bereit zu stellen. Die Systemleistung wurde erneut angehoben auf 100 kW/136 PS. Daraus resultieren auch bessere Fahrleistungswerte: Für den Sprint von 0 auf 100 km/h verstreichen noch 10,4 s, und die maximale Geschwindigkeit wird mit 180 km/h angegeben. Viel interessanter ist, dass der Treibstoffverbrauch durch die Weiterentwicklung des Antriebsstranges und die Verfeinerung der Software erneut gesenkt werden konnte. Für den Gesamtverbrauch gibt Toyota neu 3,9 l/100 km an. Der ausserstädtische Verbrauch beträgt 3,7 und maximal (innerstädtisch) sollen 3,9 l/100 km durch die Einspritzventile fliessen. Die Gesamtsystemleistung stieg also um rund 30 Prozent, während der Gesamtverbrauch um etwa einen Viertel abnahm. Der CO2-Austoss der dritten Generation beträgt noch 89 g/100 km.


Detailverbesserungen

Dank dem geringen Luftwiderstandsbeiwert von 0,25 und einem Leergewicht von 1370 kg sind diese Fahrleistungen und Verbrauchswerte erst möglich. Die Systemkomponenten wie Elektromotor, Generator (42 kW) und Leistungselektronik wurden sowohl in der Masse wie auch in der Baugrösse minimiert. So findet die Leistungselektronik Platz in der Grösse einer konventionellen 12-V-Starterbatterie und vereint die Funktionen Transformator (14-Volt-Bordspannung Gleichspannung DC; 202 Volt Bordspannung Hybridakku sowie 650 V Wechselspannung AC für den Elektromotor) und Inverter (AC/ DC-Generator wie DC/AC-Elektromotor) sowie DC/AC-Wandler für Klimaanlage (201 V). Um den Fahrkomfort zu vergrössern, wurde dem Prius III eine überarbeitete McPherson-Radaufhängung vorne und eine Torsionslenker- Hinterachse (Verbundlenkerachse) spendiert. Drei zusätzliche Fahrprogramme runden das Technikkonzept ab: EV für reinen Elektrikantrieb bis 45 km/h, Eco-Modus für energieeffizientes Fahren und Power-Modus für maximale Zugkraft. Dass der Neuling auch über Head-up-Display, LED-Abblendlicht, Standinnenbelüftung (Energieversorgung über Solardachpanel) und Einparkassistent verfügt, zeigt den hohen Entwicklungsstand des «Ökomobils», bei dem nicht Verzicht zuoberst auf der Traktandenliste stand.


Ausblick

Aktuell laufen Versuche mit dem Prius III als Plug-in-Hybrid. Dabei soll das Fahrzeug direkt an der Steckdose aufgeladen werden können, wodurch sich die emissionsfreie Reichweite weiter erhöhen wird. 

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