| Title Page | 3 |
| Copyright Page | 4 |
| Vorwort | 5 |
| Table of Contents | 7 |
| Abkürzungsverzeichnis | 10 |
| Kapitel 1 Einleitung | 15 |
| 1.1 Verkehr und seine Auswirkungen auf die Umwelt | 15 |
| 1.2 Historie von Hybridfahrzeugen | 20 |
| 1.3 Prognosen für Hybridfahrzeuge | 26 |
| Kapitel 2 Definitionen und Klassifizierung der Hybridkonzepte | 30 |
| 2.1 Serieller Hybrid | 31 |
| Klassische Auslegung | 31 |
| Plug-In-Hybridfahrzeuge mit Range Extender | 33 |
| Vor- und Nachteile des Serienhybridantriebs | 33 |
| 2.2 Parallelhybrid | 34 |
| Vor- und Nachteile des Parallelhybridantriebes | 35 |
| 2.3 Leistungsverzweigter Hybrid | 36 |
| Geometrische Beziehungen und Definitionen [21] | 41 |
| Kinematische Beziehungen | 42 |
| Dynamische Gleichungen | 42 |
| Getriebestufen | 48 |
| Betriebsbereiche | 49 |
| 2.4 Micro-Hybrid | 55 |
| 2.5 Mild-Hybrid | 57 |
| 2.6 Full-Hybrid | 58 |
| 2.7 Plug-In-Hybrid | 59 |
| 2.8 Zusammenfassung – Hybridsysteme | 65 |
| Kapitel 3 Motivation zum Bau von Hybridantriebssystemen | 68 |
| 3.1 Gesetzliche Rahmenbedingungen | 68 |
| 3.1.1 Situation in Kalifornien/USA | 70 |
| 3.1.2 Situation in Europa | 78 |
| Städtische Einfahrtbeschränkungen | 83 |
| 3.1.3 Zusammenfassung | 83 |
| 3.2 Kraftstoffverbrauch | 84 |
| 3.2.1 Lastpunktanhebung | 85 |
| 3.2.2 Start /Stopp | 88 |
| 3.2.3 Elektrisches Fahren | 90 |
| 3.2.4 Rekuperation | 95 |
| 3.2.5 Zusammenfassung Kraftstoffverbrauchseinsparungspotenzial | 100 |
| 3.3 Emissionen und Lärm | 102 |
| 3.3.1 Elektrisch emissionsfrei fahren | 102 |
| 3.3.2 Lastpunktverschiebung | 102 |
| 3.3.3 Start /Stopp | 106 |
| 3.4 Funktionalität | 107 |
| 3.4.1 E4WD – Elektrischer Allradantrieb | 107 |
| Leichtallradantrieb | 107 |
| High End- Allradantrieb | 107 |
| 3.4.2 Torque Vectoring | 107 |
| Torque-Vectoring-Funktion | 110 |
| 3.4.3 Spannungsversorgung – Power Station | 112 |
| Kapitel 4 Hybridkomponenten | 114 |
| 4.1 Verbrennungskraftmaschinen | 114 |
| 4.1.1 Ottomotoren | 114 |
| 4.1.2 Dieselmotoren | 115 |
| 4.1.3 Zweitaktmotoren | 115 |
| Vorteile | 116 |
| Nachteile | 117 |
| 4.1.4 Rotationskolbenmotoren | 117 |
| Funktion und Aufbau | 117 |
| Vorteile | 118 |
| Nachteile | 118 |
| 4.1.5 Stirlingmotor | 119 |
| Aufbau | 120 |
| Funktion | 121 |
| Vorteile | 122 |
| Nachteile | 122 |
| 4.1.6 Gasturbinen | 122 |
| Nachteile | 123 |
| 4.1.7 Brennstoffzellen | 123 |
| Vorteile | 125 |
| Nachteile | 125 |
| 4.2 Elektromaschinen | 126 |
| 4.2.1 Betriebsgrenzen und Kennlinien | 127 |
| Betriebsgrenzen | 127 |
| Charakteristik | 128 |
| 4.2.2 Gleichstrommaschinen | 131 |
| Funktionsprinzip | 131 |
| Verschaltungsmöglichkeiten für die Gleichstrommaschine | 132 |
| 4.2.3 Drehstrommaschinen | 132 |
| 4.2.4 Asynchronmaschine | 134 |
| 4.2.5 Synchronmaschinen | 135 |
| 4.2.6 Permanenterregte Synchronmaschinen | 135 |
| Aufbau | 136 |
| 4.2.7 Geschaltete Reluktanzmaschine | 137 |
| 4.2.8 Permanenterregte Transversalfl ussmaschinen | 139 |
| Bauformen der Transversalflussmaschine | 140 |
| 4.2.9 Vergleich der verschiedenen Elektromaschinen | 142 |
| 4.2.10 Ausführungsformen | 143 |
| 4.2.11 Getriebeintegration | 145 |
| Kurbelwellen-Starter-Generatoren (KSG) | 145 |
| Vorgelegegetriebe | 145 |
| Automatikgetriebe | 148 |
| Stufenlose Getriebe | 149 |
| 4.3 Leistungselektronik (Stromrichter) | 152 |
| 4.3.1 Halbleiter-Elemente | 154 |
| 4.3.2 Leistungselektronische Schaltungen | 155 |
| 4.4 Energiespeicher | 159 |
| 4.4.1 Allgemeines | 159 |
| 4.4.2 Sekundärelemente | 164 |
| Energetische Betrachtungen | 166 |
| Kenngrößen von Batterien | 167 |
| 4.4.3 Blei-Batterien (Pb/PbO2) | 170 |
| Funktion [87] | 170 |
| Aufbau | 170 |
| 4.4.4 Nickel-Cadmium-Batterien | 173 |
| Aufbau | 173 |
| 4.4.5 Nickel-Metallhydrid-Batteriesysteme | 173 |
| Funktion [84] | 173 |
| Bauformen von Nickel-Metallhydrid-Zellen | 174 |
| NiMH-Batterien für den Fahrzeugeinsatz | 175 |
| Zusammenfassung der generellen Eigenschaften des NiMH-Systems | 176 |
| 4.4.6 Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) | 177 |
| Funktion [84] | 177 |
| Bauformen von Li-Ionen-Zellen | 178 |
| Li-Ionen-Batteriesysteme | 179 |
| Generelle Eigenschaften | 180 |
| 4.4.7 Na-NiCl-Batterie ( Zebra) | 181 |
| 4.4.8 Natrium-Schwefel-Batterie | 181 |
| 4.4.9 Superkondensatoren | 181 |
| 4.4.10 Schwungradspeicher | 186 |
| 4.4.11 Hydropneumatische Speicher | 189 |
| Blasenspeicher | 191 |
| Kolbenspeicher | 192 |
| Membranspeicher | 192 |
| Auslegung und Kenngrößen | 192 |
| Zustände bzw. Zustandsänderungen | 194 |
| Hydrostatische Fahrantriebe | 196 |
| Hydraulische Kenngrößen des verlustfreien Antriebs [93] | 198 |
| 4.4.12 Vergleich der Energiespeichersysteme | 203 |
| Elektrische Energiespeicher | 203 |
| Vergleich aller möglichen Speicherformen | 207 |
| 4.5 Nebenaggregate | 208 |
| 4.5.1 Hydraulische Impulsspeicher HIS® | 209 |
| 4.5.2 Elektrische Servolenkung | 212 |
| 4.5.3 Heizung und Klimatisierung | 215 |
| Zuheizsysteme | 215 |
| Klimatisierung | 215 |
| Kältespeicher | 216 |
| Kapitel 5 Antriebsstrangmanagement | 219 |
| 5.1 Betriebszustände von Hybridfahrzeugen | 220 |
| 5.2 Betriebsstrategien | 221 |
| 5.2.1 Einteilung von Betriebsstrategien | 222 |
| Nicht kausale Betriebsstrategien | 222 |
| „Kausale“ Betriebsstrategien | 223 |
| Optimale Betriebsstrategien | 223 |
| Statische Optimierung | 223 |
| Numerische Optimierungsmethoden | 224 |
| Analytische Optimierungsmethoden | 224 |
| Suboptimale Betriebsstrategien | 224 |
| Heuristische Steuerungsstrategien | 224 |
| 5.3 Simulation von Hybridfahrzeugen | 225 |
| 5.3.1 Modellierung eines Hybridfahrzeugs | 226 |
| Mechanische Verbindung (rotatorisch) | 227 |
| Fahrer | 228 |
| Zyklus | 229 |
| HCU | 229 |
| Ergebnisse | 229 |
| Fahrzeugbus | 230 |
| Fahrzeug | 230 |
| Schlupf | 231 |
| Hinterachse (Vorderachse) | 232 |
| VKM | 232 |
| K2+Getriebe | 233 |
| GBCU | 234 |
| CCU | 234 |
| EStorageCU | 234 |
| ElectricStorage | 234 |
| EUnit | 235 |
| 5.3.2 Beispiel Betriebsstrategie | 235 |
| Lastpunktanhebung (LPA) im Stillstand | 236 |
| Motor aus (Start/Stopp) | 237 |
| Rekuperation | 237 |
| Lastpunktanhebung (LPA) | 238 |
| Elektrisches Fahren (E- Fahren) | 243 |
| Boosten | 244 |
| Reiner VKM-Betrieb | 245 |
| 5.3.3 Beispiel für Dimensionierung der E-Komponenten | 245 |
| 5.3.4 Betriebsstrategien unter Einbeziehung des Thermomanagements | 249 |
| Betriebsstrategien für schnellen Warmlauf – ohne Vernetzung der Kühlkreisläufe | 252 |
| Betriebsstrategien für schnellen Warmlauf – mit Vernetzung der Kühlkreisläufe | 254 |
| 5.4 Betriebsstrategien mit Prognosefunktionen | 255 |
| Vorausschauende Fahrerassistenzsysteme | 256 |
| Fahrstreckenerkennung und Prognose | 257 |
| Kapitel 6 Ausgeführte Pkw- und Motorrad-Hybridkonzepte | 261 |
| 6.1 Toyota Prius | 261 |
| Toyota Prius III | 271 |
| 6.2 Lexus RX400 h und RX450h | 273 |
| Lexus RX450h | 276 |
| 6.3 Lexus GS450h | 278 |
| 6.4 Lexus LS600h | 282 |
| 6.5 Integrated Motor Assist (IMA)-Hybridsystem von Honda | 287 |
| 6.6 Mercedes-Benz S 400 HYBRID | 297 |
| Start /Stopp | 301 |
| Rekuperation | 301 |
| Boost/Lastpunktverschiebung | 302 |
| 6.7 Mercedes-Benz ML 450 Hybrid | 304 |
| AHS-C-Two-Mode-Hybridgetriebe | 305 |
| E-Maschinen | 307 |
| NiMH- Hochvoltbatterie | 308 |
| Emissionskonzept | 308 |
| 6.8 BMW X6 ActiveHybrid | 309 |
| Betriebsstrategien und Hybridfunktionen | 313 |
| 6.9 Magna HYSUV | 315 |
| 6.10 VW Touareg Hybrid | 317 |
| Hybridmodul | 319 |
| Getriebe | 320 |
| Elektromaschine | 321 |
| Trennkupplung „K0“ | 321 |
| Batterie | 322 |
| Hybridsteuerung | 323 |
| Instationärausgleich | 324 |
| Boost | 325 |
| Elektrisches Fahren | 325 |
| Motorstart | 326 |
| Lastpunktverschiebung | 326 |
| Rekuperation | 327 |
| 6.11 AVL ECO Target | 327 |
| Funktionalitäten von ECO TARGET | 330 |
| 6.12 AVL Turbohybrid | 330 |
| 6.13 Opel Flextreme und Ampera | 337 |
| 6.14 VW twinDrive | 340 |
| Geschwindigkeitsbereich unter 50 km/h | 345 |
| Geschwindigkeitsbereich über 50 km/h | 345 |
| 6.15 Toyota Supra HV-R (Hybrid) | 345 |
| 6.16 Piaggio MP3 Hybrid | 346 |
| Kapitel 7 Ausgeführte Lkw- und Bus-Hybridkonzepte | 351 |
| 7.1 Hybridbusse | 356 |
| 7.1.1 Orion VII HybriDrive | 356 |
| 7.1.2 Mitsubishi Fuso Aero | 358 |
| 7.1.3 Mercedes-Benz Citaro G BlueTec Hybrid | 359 |
| 7.1.4 MAN Hybridbusse | 361 |
| 7.1.5 Hess Doppelgelenk-Hybridbus | 366 |
| 7.1.6 7700 parallel Hybrid Volvo I-SAM | 367 |
| 7.1.7 IVECO – Irisbus Hynovis | 369 |
| 7.1.8 Solaris Urbino 18 | 370 |
| 7.1.9 Scania Hybrid Concept Bus | 371 |
| 7.2 Hybrid-Lkw | 374 |
| 7.2.1 Mercedes-Benz Sprinter Plug-In-Hybrid | 374 |
| 7.2.2 MAN Verteiler-Lkw | 377 |
| 7.2.3 Mitsubishi Fuso Canter Eco Hybrid | 381 |
| 7.2.4 Mercedes-Benz Freightliner M2 | 384 |
| 7.2.5 Mercedes-Benz Atego BlueTec Hybrid | 385 |
| 7.2.6 Volvo FE Abfallentsorgungsfahrzeug | 387 |
| 7.2.7 Abfallsammelfahrzeug mit hydrostatisch-regenerativem Bremssystem (HRB) | 388 |
| Kapitel 8 Ausblick | 390 |
| Kapitel 9 Literatur | 392 |
| Sachverzeichnis | 402 |
