Toyota setzt auf verschiedene Akku-Technologien für Hybridfahrzeuge
Die Japaner werden den nächsten Prius wieder mit NiMH-Akkus ausstatten, eine Plug-In-Variante hingegen mit Li-Ion-Technik. Zugleich forscht Toyota am "Akku der Zukunft"
- ssu
Köln, 5. August 2008 – Der japanische Automobilriese Toyota setzt auf verschiedene Akku-Technologien für die kommenden Varianten seiner Hybridfahrzeuge und forscht zugleich an neuen Akkus, die den heute in der Serienproduktion verfügbaren an Leistungsfähigkeit deutlich überlegen sein sollen.
Nickel-Metallhydrid als preiswerter Standard-Akku
Die im Hybrid-Klassiker Prius verbauten Nickel-Metallhydrid- (NiMH)-Akkus haben sich Toyota zufolge seit inzwischen elf Jahren in der Serienproduktion bewährt. Daher werden die Japaner auch die dritte Generation des Prius, die 2009 auf den Markt kommt, mit NiMH-Akkus ausrüsten. Ein Toyota-Sprecher hob im Gespräch mit heise Autos die Kostenvorteile dieser "Standardstromquelle" hervor, die man zudem kontinuierlich optimiert habe. So liegt die Leistungsdichte des im noch aktuellen Prius II verbauten NimH-Akkus Toyota zufolge rund 50 Prozent über der des Ur-Prius. Zur Ausweitung der Akku-Produktion baut Toyota gemeinsam mit seinem Joint-Venture-Partner Panasonic EV Energy derzeit ein neues Werk.
Toyota setzt auf verschiedene Akku-Technologien für Hybridfahrzeuge (10 Bilder)
Der aktuelle Toyota Prius erhält im Jahr 2009 einen Nachfolger.
Die bisherigen Serienversionen des Prius sind so genannte leistungsverzweigte Hybride, bei denen ein Planetengetriebe die Leistung des Verbrennungsmotors – abhängig von der Fahrsituation – auf Antrieb und Generator verteilt. Dabei wird beim Bremsen zurückgewonne Bewegungsenergie in Strom verwandelt und im Akku gespeichert (Rekuperation). Beim starken Beschleunigen wird der Verbrennungsmotor von der E-Maschine unterstützt, die dann Strom aus dem Akku zieht. Die Verbrauchsvorteile dieses Hybrid-Konzepts gegenüber einem Auto mit Verbrennungsmotor hängen somit erheblich von der Fahrweise ab. Der Prius-Fahrer betankt sein Auto ausschließlich mit Benzin, ein Nachladen des Akkus an der Steckdose ist nicht vorgesehen. Daher kann die Leistungsdichte des Puffer-Akkus vergleichsweise gering ausfallen, und die kostengünstigen NiMH-Akkus helfen, den Kaufpreis des Prius niedrig zu halten.
Toyota setzt auf verschiedene Akku-Technologien für Hybridfahrzeuge
Lithium-Ionen-Technik für den Plug-In-Prius
Im Gegensatz dazu setzt Toyota bei der für 2010 zusätzlich geplanten Plug-In-Variante des Prius auf Lithium-Ionen- (Li-Ion)-Technik. Dieser Wagen besitzt den gleichen Antriebsstrang wie der NiMH-Prius, doch kann der Plug-In-Hybrid nicht bloß mit Benzin sondern auch mit Strom betankt werden. Um eine Fahrstrecke von rund 50 km im rein elektrischen Betrieb zu ermöglichen, bieten sich die Li-Ion-Akkus wegen ihrer höheren Energiedichte an. Als Nachteile gegenüber NiMH-Akkus schlagen höhere Kosten und ein erhöhter Sicherheitsaufwand zu Buche, um Brandunfälle wie bei Notebooks mit Li-Ion-Akkus auszuschließen.
Fahrer entscheidet über Betriebsart
Toyota hebt hervor, dass der Fahrer eines Plug-In-Prius selbst zwischen rein elektrischem Betrieb und der Zuschaltung des Verbrennungsmotors wählen kann – dies erscheint zum Beispiel sinnvoll bei Stop-and-Go-Verkehr im Tunnel oder örtlichen Fahrverboten für Autos mit Verbrennungsmotor. Zugleich könne der Wagen auf einer längeren Urlaubsfahrt, während der keine Möglichkeit zum Nachladen des Akkus besteht, wie ein normaler Prius mit Benzin betankt werden, auch dann profitiert der Besitzer von Verbrauchsvorteilen dank Rekuperation. Hingegen ist zum Beispiel der Fisker Karma ein serieller Hybrid, bei dem ausschließlich der Elektromotor für Vortrieb sorgt – soweit möglich, soll das Fahrzeug an der Steckdose "betankt" werden". Ein kleiner Verbrennungsmotor in dem futuristischen Vehikel dient als "Range Extender", der einen Generator zum Aufladen der Akkus antreibt aber nicht mit dem Antriebsstrang verbunden ist. Weil die im Benzin gespeicherte Energie zunächst in mechanische Arbeit und anschließend in Strom verwandelt werden muss, fällt die Energiebilanz solcher Range Extender entsprechend dürftig aus.
Ziel: 1 Million Hybridautos im Jahr
Toyota plant zu beginn des kommenden Jahrzehnts eine Million Hybridfahrzeuge jährlich zu verkaufen. Bis 2020 wollen die Japaner die Hybridtechnologie in der kompletten Angebotspalette einführen. Derzeit arbeiten die Techniker daran, bei gleicher oder besserer Leistung Größe und Gewicht und damit die Kosten der Systeme weiter zu verringern. Zurzeit entwickeln die Ingenieure ein Hybridsystem, das zu einem Viertel der Größe, des Gewichts und der Kosten des aktuellen Prius-Systems darstellbar ist, erläuterte Kazuhiko Miyadera, Entwicklungschef bei Toyota Motor Europe (TME). Auch Honda hatte im Mai preisgünstige Hybrid-Autos für einen Massenmarkt angekündigt.
Toyota setzt auf verschiedene Akku-Technologien für Hybridfahrzeuge
Neues Forschungszentrum
Um seine ehrgeizigen Ziele zu verwirklichen, will Toyota ein neues Forschungszentrum für Batterietechnik einrichten. Dort soll schwerpunktmäßig an einem neuen Batterietyp gearbeitet werden. Der Konzern forscht derzeit an verschiedenen Feststoff-Batterien und so genannten Metall-Luft-Akkus. Fernziel der Entwicklung ist die so genannte Sakichi-Batterie, die in ihrer Leistungsdichte die bislang bekannten Speicher deutlich übertreffen wird.
Ehrgeiziges Ziel: Die Sakichi-Batterie
Diese Bezeichnung steht nicht für einen konkrete Technologie, vielmehr ist die Batterie nach dem Firmengründer Sakichi Toyoda. Der hatte bereits 1925 eine Million Yen ausgelobt, um die Entwicklung von Speicherbatterien voranzutreiben. Die Anforderungen an die ursprüngliche Sakichi-Batterie lauteten, über 36 Stunden eine Dauerleistung von 70 kW bereitzustellen. Dabei darf der Akku jedoch ein Gewicht von 225 Kilogramm nicht überschreiten und höchstens 280 Liter Volumen haben. Diese Vorgaben sind Toyota zufolge bis heute noch nicht erreicht. (ssu)