P0 bis P3 – wohin mit dem E-Motor?

Inhaltsverzeichnis

Kein Wunder also, dass P0 eine große Verbreitung vorausgesagt wird, denn er lässt sich relativ einfach und preisgünstig zu herkömmlichen Antriebssträngen hinzufügen. Damit stellt er die derzeit günstigste Möglichkeit dar, nennenswert CO2 – respektive den Verbrauch – zu reduzieren.

P1 – Motorassistent

IMA nannte Honda seinen Mildhybrid, der beispielsweise im Insight verbaut wurde, ein typischer P1. IMA steht für Integrated Motor Assist. Auch Mercedes setzte einige Zeit auf P1, im S400e, der E-Motor steuerte milde 20 kW bei. Bei der P1-Auslegung sitzt der E-Motor noch vor Getriebe auf der Kurbelwelle, entspricht also funktional weitgehend der getriebeseitigen P2-Anordnung auf der Getriebeeingangswelle. Der Nachteil von P1 ist allerdings, dass der Verbrennungsmotor nicht vom Getriebe abgekoppelt werden kann, neumodische Funktionen wie das Segeln mit Motor im Leerlauf oder die erweiterte Variante mit ausgeschaltetem Motor funktionieren nicht. Die Schleppverluste der VKM verringern außerdem das Potenzial für Energierückgewinnung im Schubbetrieb. Hondas Lösungsweg bestand darin, in jüngeren IMA-Generationen sämtliche Ventile zu schließen, um die Gaswechselarbeit und damit die Bremswirkung des Motors zu verringern. Schöner ist es, den Verbrennungsmotor abkoppeln zu können, damit der E-Motor als Generator sein volles Potenzial nutzen kann – wie bei P2.

P2 – Trenndiät

Bei P2 wandert der E-Motor zum Getriebe, was von außen nicht sichtbar wird. Der entscheidende Unterschied ist, dass der Verbrennungsmotor nun per Kupplung vom Getriebe getrennt werden kann. Dadurch bremsen beim Rekuperieren keine Motorschleppverluste. Dieses sogenannte Segeln kann bei laufendem oder abgestelltem Motor genutzt werden. Für Plug-in-Hybride käme P1 ebenfalls nicht infrage, weil der E-Motor hier natürlich ungebremst antreiben soll.

Ein Nachteil, den P2 mit P1 teilt, besteht darin, dass im Hybridbetrieb Elektro- und Verbrennungsmotor denselben Drehmomentpfad durch das Getriebe nutzen müssen. Ja und? Der E-Motor braucht eigentlich selbst bei Performance-Anwendungen maximal drei Gänge, nicht die vielen Gänge für die viel engere Motorspreizung des Verbrennungsmotors. Ein wirklich großes Problem ist das nicht, aber allemal Anlass, über Konzepte mit getrennten Pfaden für die Antriebsaggregate nachzudenken.

Motor und Getriebe quer

Eine weitere Einschränkung haben P2 und P1 gemeinsam: Stand heute sind bei der großen Mehrheit der Autos (Reihen-)Motor und Getriebe vorne quer eingebaut: Das Getriebe sitzt also neben dem Motor, wodurch wiederum die Position des Differenzials und somit die Lage der Antriebswellen bestimmt wird. Bei Einsatz eines starken E-Motors – bei einem Plug-in-Hybrid schwerlich zu vermeiden – muss das Gesamtgebilde verlängert werden, denn die bisher so schlanke „Hybridscheibe“ kann sich zwischen Motor und Getriebe nur noch in horizontaler Richtung ausdehnen. Um eine symmetrische Anbindung der Antriebswellen sicherzustellen, müsste man also die gesamte Motor-Getriebe-Kombination versetzen oder unterschiedliche Getriebevarianten bauen. Zudem ist es schon deswegen nicht hilfreich, in die Breite zu gehen, weil die Antriebswellen möglichst wenig schräg stehen sollten.

Ein Lösungsansatz: Borg Warner und Volvo haben ein P2-Modul entwickelt, bei der der E-Motor als „Ohr“ seitlich an den Motor angeflanscht wird und über eine Kette einem flachen Modul zwischen Motor und Getriebe zugeführt wird, das eine Trennkupplung für die P2-Funktionalität enthält. Der (Hochdrehzahl-) E-Motor kann somit kleiner ausgeführt werden und je nach Bauraumsituation unterschiedlich positioniert werden. Für Volvo ergibt sich daraus auch der Vorteil, dass prinzipiell ein beliebiges Getriebe dahinter gesetzt werden kann.

Ähnlich ist eine Idee von Continental, vorgestellt auf der IAA 2017. Das so genannte P2-Startergeneratormodul verlagert das Prinzip des Startergenerators zwischen Motor und Getriebe, sodass der Motor ausgekuppelt werden kann. Continental verspricht sich dadurch weitere 5 Prozent Verbrauchseinsparung im Vergleich zu einem hinter dem Motor angebrachten Startergenerator.

P2.5 – Pfadfinder

Eine ähnliche Motivation liegt dem 2.5-Hybrid zugrunde, der weder P2 noch P3 ist und deswegen nun filmreif 2.5 heißen darf. Serienreif entwickelt hat diese Variante der Zulieferer Getrag. P2.5 erfordert notwendigerweise ein Doppelkupplungsgetriebe, denn hier wird die ebenfalls sehr kleine E-Maschine seitlich vom Getriebe angebracht und per Stirnradsatz an eine der beiden Getriebehälften angebunden – praktisch an die Gänge 2, 4 und 6. Im Vergleich zu P2 hat das einige Vorteile: