Hybrid-Batterie
Aus Prius Wiki
Die Hybrid-Batterie des Prius ist eine NiMH-Batterie. Unter NiMH-Batterie ist die Technologie von NiMH-Batterien und die Daten der Batterie im Prius beschrieben. Die Hybrid-Batterie wird manchmal auch "Traktionsbatterie" genannt, weil sie für den Antrieb des Fahrzeugs eine wesentliche Rolle spielt.
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Funktion
Die Hybrid-Batterie hat folgenden Nutzen:
- Pufferung der Energie, die bei der Rekuperation, also beim Bremsen und im Schiebebetrieb entsteht
- Pufferung der Überschussenergie des Verbrennungsmotors (ICE)
- Speisung des E-Motors (MG2):
- Speisung des Generators MG1, wenn dieser als Anlasser für den Verbrennungsmotor genutzt wird
- Speisung der 12-Volt-Anlage über einen Inverter und damit auch Aufladung der 12-Volt-Batterie.
Der Prius verfügt über ein rigides Lademanagement, das den Ladezustand (SOC) der Hybrid-Batterie so konstant wie möglich hält. Der obere bzw. untere Schwellwert liegt bei 40% bzw. 80%. Eine Tiefentladung oder eine Überladung der Hybrid-Batterie ist damit im Normalbetrieb nicht möglich.
Ein SOC von ca. 60% wird von der HV-Steuerung als Idealzustand angestrebt. Eine darüber hinaus gehende Ladung wird durch den verschärften Einsatz von MG2 abgebaut. Zu wenig Ladung wird durch den verstärkten Einsatz und eine erhöhte Drehzahl des Verbrennungsmotors kompensiert, der via MG1 die Batterie nachlädt.
Das rigide Lademanagement des Prius führt dazu, dass die Lebensdauer der Hybrid-Batterie mit der Fahrzeuglebensdauer Hand in Hand geht. Daher gibt es beim Prius eine mehrjährige Garantie auf viele Hybridkomponenten einschließlich der Hybrid-Batterie. Die Hybrid-Batterie ist wartungsfrei und soll ein ganzes Fahrzeugleben durchhalten.
Die Batterie besteht aus einzelnen wechselbaren Modulen. Prinzipiell ist eine Reparatur der Batterie durch Austausch einzelner Module möglich. Jedoch sind die Module von Toyota nicht einzeln als Ersatzteil erhältlich, sondern nur die komplette Batterie. Eine Quelle für Einzelmodule sind daher z.B. Unfallfahrzeuge.
Die Hybrid-Batterie ist am sichersten Platz - nämlich über der Hinterachse - montiert. Bei einem Unfall wird der Elektrostromkreis durch den integrierten Sensor sofort unterbrochen, noch bevor die Airbags voll gefüllt sind.
Die besten elektrischen Eigenschaften hat die Hybrid-Batterie bei Zimmertemperatur. Zur Temperierung ist die Batterie mit einen eigenen Lüftungssystem versehen. Das System nutzt den Umstand, dass die Wohlfühltemperatur der Menschen in der Fahrgastzelle etwa der günstigsten Betriebstemperatur der Batterie entspricht. Aus der Fahrgastzelle angesaugte Luft umspült die Batterie und verlässt das Fahrzeug durch Austrittsöffnungen unter den hinteren Kotflügeln. Die Steuerung des Batterielüfters übernimmt die Batterie-ECU. Die Ansaugschlitze des Batterielüftungssystems findet man beim P I in der Hutablage, beim P II in Fahrtrichtung rechts neben der Rückenlehne.
Technische Daten
Die Hybrid-Batterien für Prius I und Prius II werden von Panasonic geliefert. Die Entwicklung geschah in einem Joint-Venture zwischen Panasonic und Toyota. Die Batterie selbst ist durch ca. 60 Patente speziell geschützt. Einige Experten gehen davon aus, dass in der Entwicklung dieser Batterie ein Hauptgrund für den Vorsprung von Toyota bei Hybridfahrzeugen steckt. Das notwendige Know-how bzw. die Batterie wird daher auf dem Markt nicht einfach zu erhalten sein. Die Firma Johnson Controls arbeitet jedoch ebenfalls an der Entwicklung von Hybridfahrzeug-tauglichen Batterien.
Prius I
Die 38 Module enthalten 6 Zellen à 1,2 V / 6,5 Ah = 7,2 V, ergibt 273,6 V. Die Kapazität (Größe) der Hybrid-Batterie beim Prius I ist 1,8 kWh. Preis (als Originalersatzteil, 7/2008): 2500 €
Prius II
Die 28 Module enthalten 6 Zellen à 1.2 V = 7.2 V, ergibt 201,6 V. Der maximale Energiegehalt der Hybrid-Batterie beim Prius II ist 1,3 kWh, was sich aus der niedrigeren Spannung ergibt. Das Gewicht beträgt 39 kg.
Gleichzeitig wurde aber wohl beim Prius 2 das Ladezustands-"Fenster" wahrscheinlich erweitert, sodass etwa die gleiche effektive Energie zur Verfügung steht.
Die Zellen sind beim Prius II an 2 Punkten miteinander verbunden, um den Innenwiderstand der Hybrid-Batterie zu verringern. Dadurch treten weniger ohmsche und auch coloumbmetrische Verluste beim Laden / Entladen der Batterie auf, und es können höhere Leistungen von der Batterie verlangt werden (ca. 40 kW statt 20 kW Spitzenleistung). Negativ wirkt sich dabei nur die verminderte rein elektrische Reichweite aus, die beim Prius I unter idealen Voraussetzungen bis zu 8 km betragen kann, beim Prius II max. 3 km.
Prius III
Der Prius III verfügt ebenfalls (wie der Prius II) über eine NiMH-Batterie. Die angekündigte Plug-in-Version des Prius III soll dann (2010 oder 2011) mit einer LiIon-Batterie ausgerüstet sein.
Hersteller
Hersteller der Prius-Batterien ist Panasonic. Andere Unternehmen, die High-Tech-Batterien entwickeln, sind Johnson Controls mit der Unternehmenstochter Varta und das US-Unternehmen Valence.
