EV, HEV, PHEV & Co.: Definition der elektrifizierten Fahrzeugtypen

Der Markt für Fahrzeuge vom Typ EV und HEV wächst ohne Zweifel rasant. Wir befinden uns zwar noch in der Anfangsphase, aber es gibt Anzeichen dafür, dass der Markt für Hybride (HEVs) immer mehr an Fahrt gewinnt. Zahlen des International Council on Clean Transportation (ICCT) bestätigen dies. Noch 2010 war der weltweite Markt für Elektrofahrzeuge noch fast Null, aber bis 2015 fanden bereits mehr als eine halbe Million elektrifizierte Autos einen Käufer – und der Absatz steigt weiter.

Hybridelektrokraftfahrzeug (Hybrid Electric Vehicle, HEV)

Mehrere Faktoren sorgen für das Wachstum im HEV-Markt, wobei die strengeren CO₂-Emissionsvorschriften am stärksten ins Gewicht fallen. Außerdem nehmen die verfügbaren fossilen Brennstoffe ab, und es gibt einen allgemeinen Trend zu einer umweltfreundlicheren, energieeffizienteren Lebensweise.

Vom Mikrohybrid zum vollelektrischen Auto

Die großen Fahrzeughersteller sind zuversichtlich, ihre Prognosen in die Realität umzusetzen. Hohe Erwartungen setzt BMW in diesem Jahr in den Verkauf von 100.000 Elektroautos, und innerhalb von acht Jahren sollen Elektrofahrzeuge 25 % des Umsatzes bei BMW ausmachen. Renault-Nissan und Tesla erwarten, dass innerhalb von drei Jahren eine Million Elektroautos pro Jahr verkauft werden, während die chinesische Autoindustrie jährlich insgesamt 4,5 Millionen E-Fahrzeuge im gleichen Zeitraum an potenzielle Käufer bringen will.

Ford prognostiziert keine Verkaufszahlen, will aber 13 neue Elektrofahrzeuge in den nächsten drei Jahren auf den Markt bringen. Honda sieht bis zum Jahr 2030 zwei Drittel seines Umsatzes im Bereich Elektrofahrzeuge.

Wie es in einem sich schnell entwickelnden Markt üblich ist, gibt es eine breite Palette von Produkten, die ständig weiterentwickelt werden. Um einen Überblick über den HEV-Markt zu erhalten, lassen sich die verschiedenen Arten von Elektrofahrzeugen wie folgt zusammenfassen:

Was ist ein Mikro-Hybrid (μHEV)?

Das anfängliche HEV, das vor mehr als einem Jahrzehnt auf den Markt kam, hatte ein Start/Stopp-System mit einer 12-V-Batterie. Diese Autos waren mit einem normalen Verbrennungsmotor ausgestattet, verwendeten aber elektrische Unterstützung zum Anhalten und Starten – eine Funktion, die erhebliche Energie benötigte. Die Einführung der μHEVs ermöglichte einige schnelle Erfolge bei der Minderung der CO₂-Emissionen und half der Autoindustrie Mitte der 2000er Jahre, die Norm einzuhalten.

Was ist ein Mild-Hybrid (mHEV)?

mHEV ist die Abkürzung für Mild Hybrid Electric Vehicle. Es ist eine Art Hybrid-Elektrofahrzeug, das einen kleinen Elektromotor, eine Batterie (48 V statt 12 V) und einen herkömmlichen Verbrennungsmotor verwendet, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern und die Emissionen zu reduzieren. Die 48-V-Batterie ist eine kleine Batterie, wird aber ständig geladen (zum Beispiel durch rekuperatives Bremsen) und entladen. Zusätzlich steht auch ein Booster-Motor mit einer Leistung von 5 bis 13 kW bereit. Der Elektromotor und das Batteriesystem unterstützen den Verbrennungsmotor beim Beschleunigen und sorgen für regeneratives Bremsen, wodurch Energie gespart und der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird.

Im Vergleich zu Vollhybrid-Elektrofahrzeugen (HEVs) haben Mild-Hybrid-Fahrzeuge in der Regel eine kleinere Batterie und einen kleineren Elektromotor und können nicht rein elektrisch betrieben werden. Sie sind jedoch preiswerter und kosteneffizienter als Voll-HEVs und bieten viele der gleichen Kraftstoffeinsparungsvorteile.

Die mHEV-Technologie erfreut sich bei den Automobilherstellern zunehmender Beliebtheit, da sie eine Möglichkeit darstellt, die immer strengeren Emissionsvorschriften zu erfüllen, und wird als Sprungbrett zu Vollhybrid- und Elektrofahrzeugen angesehen.

Bei einem Mild-Hybrid handelt es sich mehr oder weniger um das gleiche Konzept wie beim μHEV, allerdings mit einer 48-V-Batterie anstelle einer 12-V-Batterie. Die 48-V-Batterie ist eine kleine Batterie, wird aber ständig geladen (zum Beispiel durch rekuperatives Bremsen) und entladen. Zusätzlich steht auch ein Booster-Motor mit einer Leistung von 5 bis 13 kW bereit.

Was ist ein Full-Hybrid (fHEV)?

Grundsätzlich ist dies ein mHEV, aber mit einer Hochvoltbatterie und einem etwas größeren Elektromotor, dessen Leistung zwischen 20 und 40 kW beträgt.

Ein Vollhybrid-Elektrofahrzeug (Full Hybrid Electric Vehicle, FHEV) ist eine Art Hybrid-Elektrofahrzeug, das sowohl einen herkömmlichen Verbrennungsmotor als auch einen von einer Batterie gespeisten Elektromotor nutzt. Das Fahrzeug kann je nach Fahrbedingungen entweder mit dem Verbrennungsmotor, dem Elektromotor oder einer Kombination aus beidem betrieben werden.

Einer der Hauptvorteile eines Vollhybrid-Elektrofahrzeugs besteht darin, dass es zwischen Elektro- und Benzinbetrieb umschalten kann, um die Kraftstoffeffizienz zu optimieren. So kann das Fahrzeug zum Beispiel bei niedrigen Geschwindigkeiten oder leichter Belastung, wie im Stadtverkehr, mit elektrischer Energie fahren und bei höheren Geschwindigkeiten und schwerer Belastung auf den Verbrennungsmotor umschalten.

Die Batterie eines Vollhybrid-Elektrofahrzeugs ist in der Regel größer als die eines Mild-Hybrid-Fahrzeugs (mHEV) und so ausgelegt, dass sie durch regeneratives Bremsen und den Verbrennungsmotor wieder aufgeladen werden kann. Vollhybride können auch kurze Strecken allein mit Strom fahren, was sie vielseitiger und umweltfreundlicher macht als herkömmliche benzinbetriebene Fahrzeuge.

Insgesamt bieten Vollhybrid-Elektrofahrzeuge im Vergleich zu herkömmlichen benzinbetriebenen Fahrzeugen eine bessere Kraftstoffeffizienz, geringere Emissionen und ein nahtloseres Fahrerlebnis.

Am bekanntesten ist der Toyota Prius, der vor dem mHEV auf den Markt kam. Der mHEV ist ein Zwischenschritt, der hauptsächlich in Europa vertrieben wird, um die verschärften Vorschriften einzuhalten.

Was ist ein Plug-in-Hybrid (PHEV)?

Ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) besteht aus einem Elektromotor, einem Verbrennungsmotor, einer Batterie, einem Ladegerät und einem Energiemanagementsystem. Der Elektromotor wird von einer Hochvoltbatterie angetrieben, die während der Fahrt oder an einer öffentlichen Ladestation aufgeladen werden kann. Der Verbrennungsmotor kann als Generator arbeiten und die Batterie aufladen, wenn sie entladen ist.
Das Energiemanagementsystem optimiert den Einsatz des Elektromotors und des Verbrennungsmotors, um eine effiziente Leistung und eine größere Reichweite zu erzielen. In einigen Fällen kann das Fahrzeug ausschließlich mit elektrischer Energie betrieben werden, wodurch Emissionen und Kraftstoffverbrauch reduziert werden.
Ein Plug-in-Hybridfahrzeug ist eine gute Wahl für Fahrer, die eine umweltfreundliche Option bevorzugen, aber nicht auf die Vorteile eines konventionellen Fahrzeugs verzichten möchten. Es bietet einen höheren Wirkungsgrad und eine größere Reichweite als ein reines Elektrofahrzeug und kann in vielen Fällen auch als normales Auto genutzt werden.

Was ist ein Elektrofahrzeug (EV)?

Ein Elektrofahrzeug (EV) ist ein Fahrzeug, das ausschließlich von einem Elektromotor angetrieben wird und über eine Hochspannungsbatterie verfügt, die geladen werden kann. Es gibt keinen Verbrennungsmotor, der Treibstoff verbrennt und CO2-Emissionen produziert. Stattdessen wird die Batterie verwendet, um Strom zu liefern, der den Elektromotor antreibt und das Fahrzeug bewegt.

Die Hochspannungsbatterie ist der Schlüssel zum Betrieb des Elektrofahrzeugs. Sie speichert elektrische Energie und liefert sie an den Elektromotor, wodurch das Fahrzeug bewegt wird. Je größer die Kapazität der Batterie, desto größer ist die Reichweite des Fahrzeugs. Das Energiesteuerungssystem optimiert die Verwendung der Batterie und des Elektromotors, um eine effiziente Leistung und eine längere Reichweite zu erreichen. Es kann auch die Energie während der Bremsphase zurück in die Batterie zurückgeführt werden.

Es gibt zwei Unterkategorien von Elektrofahrzeugen (EV): echte lokal emissionsfreie E-Fahrzeuge und EVs mit einem Range-Extender, bei denen ein im Fahrzeug verbauter Verbrennungsmotor die Batterie laden kann. Erstere sind vor allem als batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) bekannt, die über eine besonders große Hochvoltbatterie verfügen. Das berühmteste Modell stammt zweifellos von Tesla, aber andere Autohersteller verfügen über einen größeren Marktanteil. So ist beispielsweise Renault mit dem Renault ZOE sehr gut im Geschäft. Es gibt auch Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV), die aber weniger verbreitet sind. Sie nutzen Brennstoffzellen und einen Wasserstofftank als Energiequelle.

Elektrifizierung senkt den CO₂-Ausstoß

Zu beachten ist, dass es eine enge Beziehung zwischen HEVs/EVs und der Senkung des CO₂-Ausstoßes besteht. Da die Elektrifizierung zunimmt, sinken auch die CO₂-Emissionen. Während der Mikro-Hybrid im europäischen Fahrzyklus zu einer Verringerung des CO₂-Ausstoßes um 3 bis 4 % führte, ergeben sich für den Mild-Hybrid 13 bis 21 % Reduktion, für den Full-Hybrid gar 20 bis 30 % und für den Plug-in-Hybrid sogar 50 bis 75 %. Ein vollelektrisches Fahrzeug erzeugt überhaupt keine Emissionen (die zum Laden der Batterie erforderliche Energieproduktion wird ignoriert).

Normalerweise hängt der CO₂-Ausstoß stark vom Gewicht des Autos ab. Eine interessante Entwicklung ist, dass HEV- oder EV-Modelle der Oberklasse nicht notwendigerweise mehr Abgase erzeugen, obwohl sie schwerer sind. So erzeugt der Volvo V40 mit einem Verbrennungsmotor viel höhere CO₂-Emissionen als der Volvo V60 Plug-in-Hybrid.

Mehr neue Marktteilnehmer am EV-Markt

Der HEV/EV-Markt soll in den nächsten acht Jahren um 25 % wachsen. Der Marktanteil von Full-Hybrid-Fahrzeugen wird stabil bleiben. Das Wachstum wird hauptsächlich durch Mild-Hybride, Plug-in-Hybride und BEVs erzielt. Mit geschätzten 20 Millionen Fahrzeugen bis zum Jahr 2024 wird der (H)EV-Markt die gleiche Größe erreichen wie der Diesel-Pkw-Markt heute und einen Anteil von 20 % am Gesamtmarkt ausmachen.

Der HEV/EV-Markt ist ein gutes Beispiel für einen Schneeballeffekt. Im Jahr 2001 waren nur zwei Elektrofahrzeuge für den europäischen Markt verfügbar: der Toyota Prius und der Honda Insight. Der Toyota Prius war mit einem Marktanteil von 95 % der klare Marktführer. Im Jahr 2009 schrumpfte der Marktanteil von Toyota auf 53 %, als beispielsweise Mercedes-Benz und Lexus mit entsprechenden HEV-Modellen auf den Markt kamen. Japan war eindeutig der Trendsetter, denn es 75 % der HEV-Hersteller waren japanische Unternehmen. Im Jahr 2014 erschien eine große Anzahl von Neueinsteigern, darunter Citroën, Peugeot, Mitsubishi und Volvo. Dies ist ein deutliches Zeichen für den Übergang von einem aufstrebenden zu einem etablierten Markt.

EVs schaffen neue Geschäftsmöglichkeiten

Es gibt noch einige Hindernisse zu überwinden, bevor das Elektrofahrzeug die Verbraucher weltweit so richtig überzeugen kann. Vor allem die Reichweite und die Ladezeit sind dabei entscheidend. Heutzutage sind Besitzer von Elektroautos besorgt darüber, dass sie ihr Ziel nicht erreichen oder stundenlang warten müssen, bis sich die Batterie wieder auflädt. Plug-in-Hybride und EVs mit Range Extender tragen jedoch dazu bei, diese Ängste abzubauen. In der Zwischenzeit arbeiten Hersteller aus vielen verschiedenen Bereichen intensiv daran, plausible Lösungen für diese Probleme zu finden, sodass es nur eine Frage der Zeit ist, bis diese Hindernisse überwunden sind.

Am Anfang war der Markt in Bezug auf den Toyota Prius äußerst skeptisch, aber Toyota ließ sich nicht beirren und hatte mit mehr als vier Millionen verkauften Modellen Erfolg. Heute folgen andere Automobilhersteller – darunter viele europäische – dem Beispiel von Toyota.

Elektrofahrzeuge verlangen nach mehr Sensoren

Es liegt somit auf der Hand, dass der Vormarsch der Elektrofahrzeuge nicht mehr zu stoppen ist. Das sind gute Nachrichten für die Sensorhersteller, denn die Elektrifizierung geht Hand in Hand mit dem Einsatz von deutlich mehr Sensoren. Da ein schnelles Laden der Batterie wichtig ist, wird die Kühlung ebenfalls von Bedeutung sein, um thermische Probleme zu vermeiden. Dies wird definitiv die Nachfrage nach Motortreiber-ICs erhöhen, und der Bedarf an Strom-, Positions- und Geschwindigkeitssensoren wird ebenfalls von Bedeutung sein. Der Markt für Automotive-Sensoren ist in den nächsten Jahren also auf dem besten Weg, neue Geschäftsmöglichkeiten zu schaffen!