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- Mit zwei Antrieben unterwegs -

Der Hybridantrieb

Die Kombination verschiedener Antriebsprinzipien oder Energiequellen gilt als Hybridantrieb. Er ermöglicht – je nach Bedarf oder Verfügbarkeit – die Auswahl des Antriebsprinzips. Gebräuchlich sind Hybride mit Benzin- und Gas-Antrieb (Erdgas oder Autogas) sowie mit Benzin/Diesel- und Elektro-Antrieb. Letztere stehen hier im Mittelpunkt.

  • Grundgedanke und Vorteile des Hybridantriebs

    Der Grundgedanke bei Benzin/Diesel-Elektro-Hybridfahrzeugen ist, den Verbrennungsmotor nur dann einzusetzen, wenn er mit gutem Wirkungsgrad arbeitet. Überschüssige Leistung des Verbrennungsmotors wird in elektrische Energie umgewandelt und in einer Batterie gespeichert. Letztere wiederum speist bei Bedarf den Elektromotor. Dies ist energetisch sinnvoll, solange die Wirkungsgradverbesserungen die Verluste aus den Umwandlungen von mechanischer in elektrische Energie und deren Speicherung in einer Batterie übersteigen. Zusätzlich kann beim Bremsen frei werdende kinetische Energie in der Batterie gespeichert und für den Vortrieb genutzt werden. Lässt die Batterieleistung nach, arbeitet der Elektromotor automatisch als Generator und lädt die Batterie während der Fahrt wieder auf. Um die Vorteile der beiden Antriebe optimal auszunutzen und die Nachteile zu kompensieren, wird permanent der optimale Betriebsmodus automatisch ausgewählt.  

    Die Vorteile des Hybridantriebs zeigen sich in erster Linie in einem geringeren Kraftstoffverbrauch und einer besseren Beschleunigung. 

    • Kraftstoffverbrauch 
      Durch die Kombination mit einem zusätzlichen Elektromotor genügt bei gleichen Fahrleistungen meist ein kleinerer Verbrennungsmotor („Downsizing“). Letzterer wird zusätzlich so geregelt, dass er stets mit optimalem Wirkungsgrad arbeitet. Überschüssige Energie verwendet der Generator zum Laden der Batterie. Beim Bremsen wird ebenfalls Energie zurück gewonnen und in die Batterie eingespeist. Kraftstoffeinsparungen von ca. 15 bis 25 % – je nach Auslegung des Systems – im Vergleich zu einem herkömmlichen Benzinfahrzeug gleicher Größenordnung sind möglich. 
    • Beschleunigung 
      Im Gegensatz zum Verbrennungsmotor, der erst im oberen Drittel des Drehzahlbereichs sein maximales Drehmoment erreicht, beherrscht dies der Elektromotor bereits aus dem Stand heraus. Durch die Kombination von Verbrennungs- und Elektromotor kann das Fahrzeug um etwa 10 bis 20 % schneller beschleunigt werden.

  • Unterschiede zwischen Mild-Hybrid und Voll-Hybrid
    Mild-Hybrid
    Ein kombinierter Starter-Generator erzeugt einerseits beim Rollen und Bremsen Strom (der in einer Batterie gespeichert wird) und unterstützt andererseits als Elektromotor bei Bedarf den Verbrennungsmotor.

    Beispiel: Honda Integrated Motor Assist System (IMA)
    Das Integrated Motor Assist System (IMA) von Honda speichert die Energie, die beim Bremsen oder Verzögern normalerweise verloren geht, um sie dann beim Beschleunigen wieder einzusetzen. Das IMA-System wählt dabei während der Fahrt automatisch immer die energiesparendste Antriebsvariante.

    • Beschleunigen/Überholen
      Für Beschleunigungs- bzw. Überholvorgänge unterstützt der Elektromotor den Benzinmotor und erhöht so die Gesamt-Antriebsleistung. 
    • Normalfahrt
      Nach Erreichen der Reisegeschwindigkeit arbeitet der Benzinmotor allein, während der Elektromotor im Generatorbetrieb die Batterie bei Bedarf auflädt. 

    • Verzögern/Bergabfahrt
      Beim Verzögern oder bei Bergabfahrt fungiert der Elektromotor als Generator und lädt die Batterie wieder auf. 

    • Fahrzeug-Stopp 
      Sobald das Fahrzeug anhält oder sich im Leerlauf befindet, wird der Verbrennungsmotor abgeschaltet und spart dadurch Benzin. Beim Einlegen des ersten Gangs startet er sofort wieder.

    Voll-Hybrid
    Gleiches Antriebsprinzip wie beim Mild-Hybrid; zusätzlich ist auch das Fahren allein mit Elektromotor möglich (z.B. Toyota Prius). Die Leistung des verwendeten Elektromotors ist meist deutlich höher als beim Mild-Hybrid.

    Beispiel: Toyota Hybrid-Synergy-Drive-Technologie (HSD)
    Die HSD-Technologie ist darauf ausgelegt, Leistung und Effizienz gleichzeitig zu optimieren. Sie nutzt die Synergie zwischen dem Elektro- und Benzinantrieb, indem während der Fahrt permanent der optimale Betriebsmodus automatisch ausgewählt wird. 

    • Anfahren
      Beim Anfahren und bei geringer Geschwindigkeit nutzt der Elektromotor Energie aus der Batterie, um das Fahrzeug anzutreiben. Während dieses Fahrbetriebs wird kein Kraftstoff verbraucht. Bei niedrigem Batteriestand setzt der Benzinmotor ein, um die Batterie zu laden; ebenso bei kaltem Katalysator sowie bei gleichzeitiger Verwendung zusätzlicher elektrischer Verbraucher (z. B. Klimaanlage, Heizung). 
    • Normalfahrt
      Im normalen Fahrbetrieb nutzt der Hybridantrieb sowohl den Elektro- als auch den Benzinmotor. Der Benzinmotor liefert Kraft für den Generator, der seinerseits den Elektromotor mit Strom versorgt. Gleichzeitig treibt der Benzinmotor über eine Kraftweiche die Vorderräder an. Das Verhältnis der Kraftverteilung wird permanent überwacht und stets so geregelt, dass ein maximaler Wirkungsgrad gewährleistet ist. 
    • Beschleunigen/Überholen
      Für Beschleunigungs- bzw. Überholvorgänge, in denen Höchstleistung gefordert ist, speist die Batterie – sofern der Ladezustand ausreicht – zusätzlich Energie ins System ein, um Benzin- und Elektromotor wirkungsvoll zu unterstützen. 
    • Verzögern/Bergabfahrt
      Beim Verzögern und beim Bergab fahren fungiert der Elektromotor als Generator und lädt die Batterie wieder auf. 
    • EV-Modus
      Aktiviert der Fahrer den EV-Fahrmodus, so wird das Fahrzeug – sofern möglich (abhängig von bestimmten Parametern wie z. B. Geschwindigkeit, Ladezustand der Batterie, Katalysator-Temperatur) – ausschließlich von seinem Elektromotor angetrieben, der die erforderliche Energie aus der Batterie bezieht, und verbraucht keinen Kraftstoff. 
    • Fahrzeug-Stopp
      Sobald das Fahrzeug anhält, wird der Benzinmotor gestoppt, der Kraftstoffverbrauch geht auf Null.

  • Plug-In Hybrid und Range Extender

    Lässt sich bei einem Hybridfahrzeug die Batterie zum Antrieb des Elektromotors auch über das Stromnetz aufladen, so spricht man vom »Plug-In Hybrid«. 

    Auch Elektrofahrzeuge mit Range Extender zählen zu den Hybrid-Fahrzeugen, da sie zum Antrieb zwei verschiedene Energiequellen nutzen. Der direkte Antrieb erfolgt zwar in der Regel nur über den Elektromotor, ist die über das Stromnetz geladene Batterie jedoch leer, so wird diese über einen Verbrennungsmotor geladen, um die Reichweite zu verlängern.


  • Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt
    Seine Vorteile zeigt der Hybridantrieb vor allem während Stadt- und Kurzstreckenfahrten, bei denen der uneffiziente und permanent Kraftstoff verbrauchende Verbrennungsmotor vom Elektromotor abgelöst wird. Dies spiegelt sich in geringeren Schadstoffemissionen und insbesondere in einem geringeren Kraftstoffverbrauch wieder.

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