DER PRIUS PLUG-IN HYBRID 2010 |
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Für den Hybridantrieb wurden umfangreiche weitere Maßnahmen ergriffen. Stufenweise wurden die Nebenaggregate elektrifiziert. Beispiele sind die elektrische Servolenkung, der elektrische Klimakompressor und die elektrische Wasserpumpe. Damit ist es Toyota gelungen, so wenig Energie wie möglich vom Verbrennungsmotor für andere Aufgaben als den Vortrieb oder die Stromerzeugung zu verwenden. Dies wiederum gestattet, den Verbrennungsmotor nur in solchen Situationen einzusetzen, in denen er besonders effektiv arbeitet.
Eine zentrale Bedeutung in der Strategie von Toyota nimmt die Vollhybrid-Antriebsarchitektur ein. Der Toyota Hybridantrieb wurde 2004 als International Engine of the Year gewürdigt und gewann bis 2010 die Auszeichnungen Green Engine of the Year und Best Fuel Economy Engine of the Year nicht weniger als sechs Mal. Der im Prius und im Auris Hybrid eingesetzte Hybridantriebsstrang ist mit insgesamt elf Titeln einer der erfolgreichsten Antriebe in der Geschichte des Wettbewerbs. Der Hybridantriebsstrang und die künftige Variante als Plug-in sind Paradebeispiele für das Zusammenwirken technischer Innovationsfreude und ökologischer Verantwortung bei der Entwicklung innovativer Antriebstechnologien.
Produktkonzept
Mit vollaufgeladener Batterie kann der Plug-in bis zu 20 Kilometer weit mit maximal 100 km/h rein elektrisch fahren. Ist die Batterie entleert, wird der Prius Plug-in auf „normalen“ Vollhybridantrieb mit der vom aktuellen Prius bekannten Arbeitsweise umgeschaltet. Im Alltag kombiniert der Prius Plug-in somit die Vorteile des lokal emissionsfreien rein elektrischen Fahrens mit der Langstrecken-Kapazität des Vollhybridantriebs. Es kann davon ausgegangen werden, dass 70 Prozent aller Europäer im Jahr 2015 in städtischen Ballungsräumen leben werden. Zugleich geht aus aktuellen Studien von Toyota zum Pendler-Verkehr in Frankreich und Großbritannien hervor, dass bei über 80 Prozent aller Fahrten mit dem Auto eine Einzelstrecke von weniger als 25 Kilometern zurückgelegt wird. In Großbritannien bleiben die Autofahrten sogar zu beinahe 80 Prozent unter 10 Kilometern, in Frankreich zu immerhin 55 Prozent. Vor diesem Hintergrund wird das Potenzial der Elektromobilität insbesondere auf kurzen und mittleren Fahrstrecken deutlich.
Toyota arbeitet kontinuierlich daran, in allen Bereichen auf Nachhaltigkeit zu achten, sei es bei Mobilitätskonzepten, der Fertigung oder auch im Handel. Das Plug-in Ladekonzept ist für jeweils landestypische normale Haushaltssteckdosen ausgelegt und damit weltweit anwendbar. So bietet es dem Nutzer die Chance, die Stromquelle selbst zu bestimmen und damit auch die Möglichkeit, regenerativ erzeugten Strom in gefahrene Kilometern „umzuwandeln“. Auf dem Gelände der Toyota Deutschland GmbH wurde ein Solarcarport der Firma Solarworld installiert, um das Potenzial dieser Technik genauer zu ermitteln. Die in den Carport integrierte Solarstromanlage hat eine Spitzenleistung von zwei Kilowatt. Im Jahresmittel reicht die erzeugte Strommenge kalkulatorisch aus, um täglich eine Fahrstrecke von etwa 27 Kilometern CO2-neutral zurückzulegen. Der entscheidende Vorteil eines Plug-in Hybriden besteht darin, dass der Fahrer sich keine Gedanken über die im reinen Elektrobetrieb erzielbare Reichweite machen muss. Das Auto lässt sich auch bei entladener E-Antriebsbatterie genauso sparsam und komfortabel wie ein herkömmlicher Vollhybrid nutzen. Der Prius Plug-in leidet also weder an der begrenzten Reichweite aktueller Elektrofahrzeuge, noch unterliegt er wie diese den Problemen beim Batterie-Packaging. Zugleich lässt er sich einfach an haushaltsüblichen Steckdosen oder, falls vorhanden, an öffentlichen Ladestationen aufladen. Mit einer Anzahl von rund 600 Prius Plug-in mit Lithium-Ionen-Batterien startete Toyota Ende 2009 einen Feldversuch mit ausgewählten Flottenkunden. Etwa 200 dieser Fahrzeuge kommen in Europa zum Einsatz. Die während dieser Phase erhobenen Daten zum Fahrverhalten und zur Ladedisziplin der Kunden werden es Toyota gestatten, die tatsächliche Leistungsfähigkeit des neuen Toyota Plug-in Hybridfahrzeugs zu dokumentieren und gezielt auf die Anforderungen der Kunden einzugehen. Plug-in Hybridantrieb: ein einzigartiges Fahrerlebnis • Geräuscharmer und lokal emissionsfreier rein elektrischer Antrieb mit bis zu 20 Kilometern Reichweite Der Antrieb des Prius Plug-in Hybrid basiert auf dem Vollhybrid-Antriebsstrang des aktuellen Prius. Er bietet jedoch durch eine vergrößerte und extern aufladbare Li-Ion Batterie die Möglichkeit, den rein elektrischen Antrieb (EV-Modus) bis zu 20 Kilometer weit zu nutzen. Dabei zeichnet er sich durch geräuscharme und lokal emissionsfreie Fahrt aus. Ein reiner Elektro-Antrieb also, ohne dessen systemspezifische Nachteile – begrenzte Reichweite, hohes Fahrzeuggewicht, problematisches Packaging und lange Ladezeiten – in Kauf nehmen zu müssen. Über die Gesamtreichweite muss sich der Fahrer des Prius Plug-in keine Gedanken machen, denn er arbeitet auch wie ein normaler Toyota Vollhybrid und erreicht etwa 800 Kilometer pro Tankfüllung. Sein Durchschnittsverbrauch Die Markteinführung des Prius Plug-in ist für das Jahr 2012 vorgesehen. Dabei wird der Prius Vollhybrid, den wir heute bereits im Programm haben, nicht abgelöst. Stattdessen wird das Modellprogramm um die Variante Plug-in erweitert. So werden wir in der Lage sein, auf unterschiedliche Kundenbedürfnisse zu reagieren und für unterschiedliche Einsatzschwerpunkte ein jeweils passendes Fahrzeugkonzept unter Berücksichtigung von bestehenden Herausforderungen wie Auflademöglichkeiten im öffentlichen Raum und Mehrkosten durch die Batterietechnik anzubieten. Herausragende Effizienz des Prius Plug-in Vollhybrids Im Gegensatz zu einem Mildhybrid-Antrieb handelt es sich beim Prius Plug-in Hybrid um einen leistungsverzweigten Vollhybriden, der sich sowohl rein elektrisch als auch im kombinierten Betrieb mit dem Benzinmotor fahren lässt. Sein hochmoderner Hybrid Synergy Drive zeichnet sich vor allem durch eine herausragende Effizienz, aber auch einen kraftvollen Antritt mit einer eindrucksvollen Beschleunigung ohne Schaltpausen aus. Während der normale Vollhybrid unwirtschaftliche Betriebspunkte des Verbrennungsmotors wie Leerlauf vermeidet, Kraftverschwendung durch Elektrifizierung der Nebenaggregate eliminiert oder dank Bremsenergie-Rückgewinnung mehr Kilometer pro Liter verbranntem Kraftstoff erreicht, stand im Lastenheft des Plug-in ein weiterer Schwerpunkt beschrieben: eine größere rein elektrische Reichweite durch externe Aufladung. Die Systemarchitektur des Toyota Hybrid Synergy Drive im Prius Plug-in Der Hybrid Synergy Drive® (HSD) des Plug-in übernimmt die Antriebskonfiguration der aktuellen, dritten Generation des Toyota Prius. Er setzt sich aus einem leistungsstarken Antriebs-Elektromotor/Generator (MG2), einem Starter/Generator (MG1) und einem 1,8-Liter-VVT-i-Benzinmotor zusammen, In einem klassischen Vollhybrid-Fahrzeug wie dem Prius stellt eine Nickel-Metallhydrid-Batterie die beste Lösung dar, denn dieser Batterietyp hat in mehr als 13 Jahren mit mehr als 2,5 Millionen Fahrzeugen im Serieneinsatz seine Dauerhaltbarkeit bestens unter Beweis gestellt. Bei einem Plug-in Hybrid sind die Anforderungen an die Batterie jedoch andere. Beim rein elektrischen Fahren wird die Batterie über einen längeren Zeitraum intensiver genutzt. Deshalb kommen dafür nun Lithium-Ionen Akkus zum Einsatz. Sie haben einen geringeren Innenwiderstand, was einer Erwärmung im Dauerbetrieb entgegenwirkt, und erlauben dank höherer Energiedichte eine größere Reichweite. 1,8-Liter Atkinson-Benzinmotor Der gewichtsoptimierte, besonders kompakte Vierzylinder-Benzinmotor mit 1.798 cm³ Hubraum arbeitet im Atkinson- Zyklus und hat eine Spitzenleistung von 99 PS (73 kW) bei 5.200/min sowie ein maximales Drehmoment von 142 Nm bei 4.000/min. Er wird praktisch unverändert vom Prius 3 übernommen und verfügt über ein temperaturgeregeltes Abgasrückführungssystems, das bei der Minimierung von Verbrauch und Emissionen hilft. Das rechnerische Verdichtungsverhältnis des Motors liegt bei e 13:1. Aufgrund des erst deutlich nach dem unteren Totpunkt schließenden Einlassventils setzt die Kompression beim Atkinson-Zyklus später ein. Die Verdichtung wird so variabel im Bereich von e ca. 5,5 bis etwa 9:1 geregelt. Dadurch ergibt sich ein höheres Expansionsverhältnis, was die Ladungswechselverluste minimiert und für eine effizientere Umwandlung der Verbrennungsenergie in Motorleistung sorgt. Durch die später öffnenden Auslassventile wirkt der Verbrennungsdruck länger auf den Kolben. Im Ergebnis ist die Abgastemperatur beim Atkinson-Zyklus geringer als bei einem herkömmlichen Ottomotor. Toyota entwickelte den 1,8 Liter-Motor bereits für den Prius der dritten Generation in vielfacher Hinsicht weiter. Hiervon profitieren sowohl die Fahrleistungen als auch Verbrauch und Emissionen. Die variable Ventilsteuerung VVT-i (Variable Valve Timing-intelligent) ist Grundvoraussetzung für den Atkinsonzyklus und verleiht ihm ein optimiertes Ansprechverhalten über den gesamten Drehzahlbereich, indem sie die Steuerzeiten kontinuierlich an die jeweilige Fahrsituation anpasst. Die Folge ist ein Plus an Drehmoment im unteren und mittleren Drehzahlbereich bei geringeren Emissionen und weniger Verbrauch. Weitere fortschrittliche Merkmale des Motors sind reibungsarme Rollenkipphebel im Ventiltrieb, ein leichtes Kunststoff-Saugrohr mit optimierter Ansaugluftführung sowie Einspritzventile mit zwölf feinen Bohrungen für eine optimale Kraftstoffzerstäubung. Schlanke Zündkerzen mit Langgewinde tragen zu einem optimierten Klopfverhalten bei, da die Brennraumform so noch weiter optimiert werden konnte. Die Kolbenböden werden über Öldüsen gekühlt, und die Kolbenringe besitzen eine geringere Vorspannung, um die innere Reibung an den Zylindern zu reduzieren. Ein Edelstahl-Auspuffkrümmer verkürzt die Zeit zur Katalysatorkonvertierungstemperatur. In ihrer Summe tragen diese modernen Technologien zu einer höheren Leistung bei geringerem Verbrauch und extrem geringen Emissionen bei. Die Konstrukteure des Hybridantriebs widmeten sich besonders der Minimierung der Vibrationen und der Geräuschentwicklung des Verbrennungsmotors. Mittels CAE-Analysen versteiften sie zahlreiche Motorkomponenten einschließlich des Zylinderblocks, des Ventildeckels und des Kurbelgehäuses. Der Motor selbst ist über eine Vierpunkt-Aufhängung gelagert, in die ein dynamischer Schwingungsdämpfer integriert ist, der nicht nur das Geräusch- und Vibrationsaufkommen weiter vermindert, sondern zusammen mit der Verdichtungsregelung den Ruck beim Anlaufen und Abschalten des Motors minimiert. Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterie-Pack Die speziell für den Einsatz im Plug-in entwickelte Hybridbatterie besteht aus 288 Kobalt-Lithium-Ionen-Zellen. Diese verteilen sich auf je 96 Zellen à 3,6 Volt in der Zum rein elektrischen Fahren (EV-Modus) wird die „Main“ Batterie jeweils zusammen mit einer „Sub“ Batterie genutzt. Dabei entleert sich die „Sub“ Batterie nach und nach vollständig, während die „Main“ Batterie nur teilweise entladen wird. Ist „Sub1“ erschöpft, wird an ihrer Stelle die „Sub2“ Batterie zugeschaltet. Für den EV Betrieb werden also hauptsächlich die beiden Nebenbatterien genutzt. Lademanagement der Hybridbatterien
Über das Ladeterminal am linken vorderen Kotflügel und das mitgelieferte Kabel lassen sich die drei Hybridbatterien in etwa 90 Minuten an einer herkömmlichen 220 Volt Haushaltssteckdose wieder vollständig aufladen. Antriebseinheit mit elektrisch gesteuerter, stufenlos variabler Übersetzung E-CVT Die Einheit aus den beiden Elektromotoren/Generatoren MG1, MG2 und der Leistungsverzweigung ist in einem einzigen Gehäuse von der Größe eines herkömmlichen Getriebes untergebracht. Durch die Regelung aller Einzelkomponenten wird ein stufenlos variabler Antrieb erzeugt. Da er elektronisch (Electronic) geregelt eine kontinuierlich (Continous) variable (Variable) Übersetzung (Transmission) erzeugt, wird er auch E-CVT genannt. Eine Kupplung oder ein herkömmliches Automatikgetriebe werden dadurch überflüssig, was einen erheblichen Gewichtsvorteil beispielsweise gegenüber einem Mild-Hybridantrieb bedeutet. Da so mehr Bauraum für die elektrischen Komponenten zur Verfügung steht, besitzt der Vollhybrid auch einen Elektromotor (MG2) mit höherer Leistung als ein Mild-Hybrid. Der Fahrer bedient die elektrisch gesteuerte, stufenlos variable Getriebeautomatik E-CVT über einen elektronischen Shift-by-Wire-Wählhebel in der Mittelkonsole. Der Hebel kehrt nach einem Bedienvorgang stets wieder in seine Ausgangsposition zurück. Das jeweils aktivierte Fahrprogramm lässt sich auf der Anzeige in der Armaturentafel ablesen. Neben dem Wählhebel befindet sich der Park-Schalter mit integrierter Kontrollleuchte zum Einlegen und Lösen der Parksperre. Diese wird beim Abschalten des Systems automatisch eingelegt. Elektromotor / Generator MG1 / MG2 Der Elektroantriebsmotor MG2 (Motor/Generator 2) ist drehfest mit den Antriebsrädern verbunden. Ausgelegt als permanenterregter Synchronläufer hat er eine Leistung von 60 kW. Mit einem maximalen Drehmoment von 207 Nm verleiht der MG2 dem Prius Plug-in einen kraftvollen Antritt. Er arbeitet beim Beschleunigen Hand in Hand mit dem Benzinmotor, kann den Prius Plug-in Hybrid aber auch allein antreiben. Wird der MG2 mit Strom versorgt, treibt er je nach ausgewählter Fahrtrichtung den Plug-in sowohl vor- als auch rückwärts an. Auch dadurch benötigt der Vollhybrid kein konventionelles Getriebe. Im Schiebebetrieb und beim Bremsen wandelt der MG2 – der nun als leistungsstarker Generator agiert - Bewegungsenergie, die bei konventionellen Fahrzeugen in Form von Wärme an den Bremsen verloren geht, in elektrische Energie um und speichert sie in der Hybridbatterie. Dieser Vorgang wird auch als Rekuperation bezeichnet. Der luftgekühlte Synchronläufer arbeitet bei Bedarf mit einer von einem Konverter auf bis zu 650 Volt gesteigerten maximalen Betriebsspannung. In normalen Fahrsituationen, in denen keine maximale Leistungsabgabe erforderlich ist, wird der Motor jedoch mit der unverstärkten Batteriespannung betrieben, um Kraftstoff zu sparen. Der MG1 kann ebenfalls wechselweise als Motor oder Generator arbeiten. Als E-Motor dient er dazu, den Verbrennungsmotor zu starten. Wird er anschließend vom Verbrenner angetrieben, arbeitet er als Generator und erzeugt Strom. Dieser wird dann zum Antrieb oder wahlweise zum Laden der Hybridbatterie genutzt. Da hierbei die Drehkraft des Ottomotors aufgeteilt wird - ein Teil der Kraft unterstützt den Antrieb der Räder, während der andere Teil zur Stromerzeugung dient – spricht man von einer Leistungsverzweigung. Elektronisches Energiemanagement Das Energiemanagement des Hybridantriebs ist in einem Gehäuse von der Größe einer herkömmlichen 12V-Starterbatterie untergebracht und umfasst einen Inverter und einen Konverter. Die Regelung dieser Komponenten übernimmt das Hybrid-Steuergerät, das wiederum Informationen per Datenbus vom gesamten Fahrzeug erhält. Der Inverter wandelt die Gleichspannung der Batterie zum Antrieb von MG1 und MG2 in Wechselspannung um. Arbeiten diese als Generatoren, wird aus Wechselspannung Gleichspannung zum Laden der Batterie. Bei Automobilen mit herkömmlichem Antrieb wird die 12 Volt Bordnetzbatterie im Betrieb von der Lichtmaschine geladen. Bei einem Hybridantrieb ist jedoch eine alternative Ladevorrichtung erforderlich, die auch bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor im Hybridbetrieb eine Ladung der 12-Volt-Batterie sicherstellt. Diesem Zweck dient ein in das Energiemanagement des Toyota Hybridantriebs integrierter Konverter, der die Spannung der Hybridbatterie von 202 Volt auf die zur Ladung der Verbraucherbatterie und zum Betrieb der Bordelektrik erforderliche Ladespannung von 14 Volt reduziert. Der Prius Plug-in Hybridantrieb in der Praxis Die Mehrzahl der üblichen Einzelfahrtstrecken betragen bis zu 20 Kilometer. Dort bietet der Prius Plug-in die Vorteile eines rein elektrischen, lokal emissionsfreien und geräuscharmen Antriebs. Dank des Vollhybrid-Antriebs ist seine Gesamtreichweite von etwa 800 Kilometern weder durch die Ladekapazität der Batterien beschränkt noch von einer entsprechenden Infrastruktur zum Laden oder Tauschen der Batterien abhängig. Der Hybridantrieb des Prius Plug-in arbeitet je nach Ladezustand und je nach Fahrsituation in verschiedenen Betriebsarten, um eine optimale Gesamteffizienz zu erzielen. Emissionsloser, reiner Elektroantrieb: bis zu 20 Kilometer Reichweite mit maximal 100 km/h Wenn die Hybridbatterien „Sub1“ und „Sub2“ ausreichend Ladung aufweisen, fährt der Prius Plug-in nach dem Einschalten der Betriebsbereitschaft „Ready“ per Start/Stopp-Knopf prinzipiell zunächst im EV-Modus – also rein elektrisch. Durch die stärkeren Batterien an Bord beschleunigt er deutlich kraftvoller und erzielt mit maximal 100 km/h auch eine höhere Höchstgeschwindigkeit als der „normale“ Prius im EV-Modus. Die maximale Systemleistung des Hybridantriebs von 136 PS steht jedoch jederzeit zur Verfügung. Wenn der Fahrer sehr stark beschleunigt oder 100 km/h überschreitet, wechselt der Prius Plug-in in den normalen Hybridantrieb und schaltet den Verbrennungsmotor zu. Wird die 100 km/h Marke wieder unterschritten und/oder weniger Leistung abgefordert, agiert der Plug-in wieder im reinen Elektrobetrieb, bis die Ladekapazität beider „Sub“ Batterien aufgebraucht ist. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen beträgt die maximale Reichweite mit rein elektrischem Antrieb 20 Kilometer. Danach wechselt der Prius Plug-in auf normalen Vollhybrid-Fahrmodus. Eine neue Hybridsystem-Anzeige in der Instrumententafel signalisiert dem Fahrer, dass sich der Prius Plug-in im reinen Elektrobetrieb befindet. Darüber hinaus wird dort der Ladezustand der Hybridbatterie angegeben und über die verbleibende elektrische Restreichweite informiert. Zusätzlich sieht der Fahrer, für welche Strecke er durch Rekuperation Energie zurückgewonnen hat. Das Navigationsdisplay lässt sich auf einen Anzeige-Modus „plug-in effect“ umschalten, der den besonderen Beitrag des Prius Plug-in zur Senkung der fossilen CO2-Emissionen im Fahrbetrieb visualisiert. Dieser Anzeige-Modus besteht aus einer Computergrafik eines einzelnen Baums, der sich durch wiederholtes Laden der Hybrid-Batterie nach und nach in einen ganzen Wald verwandelt. Effizientes, dynamisches Fahren mit Vollhybrid-Antrieb Der Vollhybrid-Modus des Prius Plug-in entspricht dem des aktuellen Prius. Das heißt, um Kraftstoff zu sparen, schaltet das System bei Fahrzeugstillstand den Verbrennungsmotor üblicherweise ab. Fahrsituationen, in denen der Benzinmotor allein weniger effizient arbeiten würde, wie etwa beim Anfahren und bei geringer Last, fährt das Fahrzeug über die Haupt-Hybridbatterie (Main) weiterhin rein elektrisch und damit ohne jegliche CO2-und NOx-Emissionen. Im normalen Fahrbetrieb wird die Antriebskraft-Verteilung von Elektromotor und Benzinmotor kontinuierlich angepasst, um die bestmöglichen Fahrleistungen bei geringstmöglichem Kraftstoffverbrauch zu erzielen. Im Schiebebetrieb und beim Bremsen arbeitet der MG2 als leistungsstarker Generator und reduziert damit den hydraulischen Bremsbedarf an den Antriebsrädern. Das kooperative Bremssystem sorgt elektronisch geregelt für eine ausgewogene Balance zwischen regenerativer und hydraulischer Bremskraft an den Antriebsrädern. Die Bremsenergie-Rückgewinnung verbessert die Energiebilanz, indem es Bewegungsenergie, die bei konventionellen Fahrzeugen ungenutzt als Wärme an den Bremsscheiben verloren geht, in elektrische Energie umwandelt und in den Hochleistungs-Batterien speichert. Der Ladestand der Hybridbatterie „Main“ wird kontinuierlich überwacht, und bei Bedarf wird sie über den vom Verbrennungsmotor angetriebenen Generator MG1 geladen, so dass es zu keinem Zeitpunkt zwingend erforderlich wird, auf externe Spannungsquellen zurückzugreifen. Vier verschiedene Fahrmodi: Zwei automatisch angesteuerte Fahrprogramme und zwei auf Knopfdruck Im Gegensatz zum normalen Vollhybridantrieb des aktuellen Prius kann der EV-Modus im Prius Plug-in nicht manuell ausgewählt werden, sondern ist immer automatisch bei aufgeladenen Batterien aktiv. Zusätzlich zum NORMAL-Fahrmodus des Hybridantriebs bietet der Prius Plug-in weitere per Tastendruck anwählbare Fahrmodi, mit denen sich das Ansprechverhalten des Antriebs optimal an den jeweilige Fahrerwunsch anpassen lässt: den ECO-Modus und den POWER-Modus. Im ECO-Modus spricht das Gaspedal weniger direkt an. Zusammen mit einer verbrauchsoptimierten Regelung der Klimaautomatik verbessert dies den Kraftstoffverbrauch. Damit bietet dieser Modus eine umfassende Unterstützung für Fahrer, die einen entspannten und besonders umweltverträglichen Fahrstil pflegen möchten. Im POWER-Modus hingegen wird das Ansprechverhalten des Hybridantriebs dynamischer, die Reaktion auf Gasbefehle ist deutlich direkter. Der Prius Plug-in zeigt eine temperamentvollere Beschleunigung und bietet ein Plus an Fahrfreude. In Ergänzung dieser verschiedenen Fahrmodi unterstützt der „Eco Drive Monitor“ den Fahrer dabei, das Potenzial des Hybrid Synergy Drive in vollem Umfang zu nutzen. Über die Multi-Informationsanzeige im Kombinationsinstrument kann der Fahrer die Energieströme im Hybridantrieb oder den Durchschnittsverbrauch verfolgen. Dies unterstützt ihn bei einem gleichmäßigen Fahrstil mit möglichst geringem Verbrauch. Darüber hinaus informiert eine übersichtliche Momentanverbrauchsanzeige im Kombinationsinstrument jederzeit darüber, wie viel Energie gerade abgerufen oder zurück gewonnen wird. Elektronik im Dienste von Sicherheit und Effizienz • Elektronisch geregeltes kooperatives Bremssystem ECB (Electronic Controlled Brake) Elektronisch geregeltes kooperatives Bremssystem ECB Der Vollhybridantrieb des Prius Plug-in umfasst ein elektronisch geregeltes Bremssystem, dass die Funktion der hydraulischen Betriebsbremse kontinuierlich mit der Bremsenergie-Rückgewinnungsfunktion des Hybridsystems koordiniert und 18 Prozent leichter sowie 31 Prozent kompakter ausfällt als herkömmliche Vakuumbremskraftverstärker-Systeme. Das System ist vorn mit innenbelüfteten Bremsscheiben mit 255 Millimeter Durchmesser ausgestattet. Dazu kommen massive Bremsscheiben mit 259 Millimeter Durchmesser an der Hinterachse. Eine in Echtzeit koordinierte Abstimmung von hydraulischer Betriebsbremse und Bremsenergie-Rückgewinnungssystem maximiert die Bremsenergie-Rückgewinnung durch den Elektromotor beim Bremsen. Elektrische Servolenkung EPS (Electric Power Steering) Mit einem Verhältnis von 14,6:1 ist die Lenkung des Prius Plug-in Hybrid kurz untersetzt und benötigt nur 2,8 Lenkrad-Umdrehungen von Anschlag zu Anschlag. Die geschwindigkeitsabhängige elektrische Servolenkung EPS senkt außerdem den Energieverbrauch des Hybridsystems. Der kompakte, leistungsstarke EPS-Elektromotor mit Drehmomentsensor ist direkt in die Lenksäule integriert, um eine möglichst präzise Lenkunterstützung zu gewährleisten. EPS senkt den Kraftstoffverbrauch gegenüber hydraulischen Systemen, weil das System nur dann Energie verbraucht, wenn tatsächlich eine Lenkunterstützung erforderlich ist. Es ist äußerst langlebig und kommt ohne Hydrauliköl aus. Fahrwerkseckdaten Mit einem Radstand von 2.700 Millimetern, einer Spurweite von 1.525 Millimetern vorn und 1.520 Millimetern hinten stimmt der Prius Plug-in in seinen Fahrwerkseckdaten mit dem aktuellen Prius überein. Dämpfungs- und Federungsraten an der McPherson Vorderachse und an der hinteren Doppelquerlenker-Aufhängung wurden an das höhere Gewicht der Plug-in Variante angepasst. Perfekte Ergonomie und Aerodynamik • Kompakte Karosserie, großzügige Innenraumabmessungen Der Name Prius steht weltweit für das Engagement der Marke Toyota in Sachen umweltgerechter, individueller Mobilität. Mit dem neuen Prius Plug-in Hybrid folgt für das Unternehmen der nächste, logische Schritt, bei dem noch geringere Umweltbelastung und innovative, benutzerfreundliche Technik Hand in Hand gehen. So bietet Toyota dem Fahrer ein umweltverträgliches und zugleich dynamisch-aktives Fahrerlebnis, das uneingeschränkt Freude bereitet. Die kompakte, aerodynamisch günstige Karosserie des neuen Prius Plug-in Hybrid verleiht dem Fahrzeug neben herausragender Kraftstoffeffizienz ein besonders niedriges Geräuschniveau. Das Interieur präsentiert sich angesichts der Karosseriemaße bemerkenswert geräumig. Aerodynamisches Karosseriedesign Wie die anderen Prius Modelle zeichnet sich der neue Prius Plug-in Hybrid durch sein charakteristisches Design aus, das ihn unmittelbar als Mitglied der Toyota Hybridfahrzeugfamilie ausweist und für größtmögliche aerodynamische Effizienz bürgt. Der Luftwiderstandsbeiwert von cW= 0,25 setzt im Segment der voll familientauglichen Schrägheck-Limousinen Maßstäbe und trägt zu einem äußerst geringen Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß sowie einem niedrigen Fahrgeräuschniveau bei. Mit der Fahrzeugfront schufen die Aerodynamik-Ingenieure und Designer beste Voraussetzungen für eine laminare Strömung über den oberen Bereich der Karosserie. Flache, senkrechte Flächen an den Flanken des Stoßfängers unterstreichen optisch die Präsenz und die Fahrstabilität des Prius Plug-in Hybrid. Sie korrigieren zugleich auch den Luftstrom an den Vorderrädern, um Turbulenzen im Bereich der Radausschnitte zu minimieren. Die flach angestellte Windschutzscheibe und die weit vorn angesetzten A-Säulen verleihen dem Design auch von der Seite Dynamik. Die großzügige Verglasung mit Dreiecksfenstern im Bereich der A- und C-Säulen sorgt für eine gute Rundumsicht. Das Heck ist von der heruntergezogenen Heckscheibe mit integriertem Heckspoiler und den schwungvoll gezeichneten, großen Rückleuchten in ökonomischer LED-Technik geprägt. Die geringen Spaltmaße, die bündige Einpassung aller Glasflächen und aerodynamisch sinnvoll gestaltete Details wie Außenspiegel, Türgriffe und Heckleuchten tragen zu einer weiteren Reduzierung des Luftwiderstands bei. Ein Übriges tut die aerodynamische Gestaltung des Unterbodens. Verkleidungen – etwa unter dem Motor, an der Vorderachse, unter dem Fahrgastraum, am Kraftstofftank und unter dem Gepäckraum – tragen entscheidend zur herausragenden Aerodynamik des neuen Prius Plug-in Hybrid bei. Aufgrund des höheren Gewichts der Hybridbatterien und zusätzlicher Bauteile wie einem integrierten Batterieladegerät für externes Laden steigt das Leergewicht des Prius Plug-in im Vergleich zum aktuellen Prius um rund 130 auf 1.500 Kilogramm an. Das Gepäckraumvolumen beträgt 403 Liter. Die 15-Zoll-Leichtmetallräder bezogen die Aerodynamik-Experten in die Minimierung des Luftwiderstands ein. Sie tragen integrierte aerodynamische Abdeckungen und sind mit Reifen in der Dimension 195/65 R15 ausgerüstet, die sich durch einen sehr geringen Rollwiderstand auszeichnen. Die silberfarbenen Türgriffe und Heckklappenblende, die „Plug-in Hybrid“- Label und das abgedeckte Ladeterminal im linken vorderen Kotflügel unterscheiden den Prius Plug-in Hybrid äußerlich von den anderen Prius Modellen. Geräumiges Interieur Bei einer Länge von 4.460 mm, einer Breite von 1.745 mm und einer Höhe von 1.490 mm ist der Prius Plug-in Hybrid von außen ein kompaktes Fahrzeug. Interieurdesign Die Armaturentafel des Prius Plug-in Hybrid ist in eine obere Informationsebene und eine untere Bedienebene gegliedert und wurde auf beste ergonomische Funktionalität sowie eine Minimierung der Augenbewegungen des Fahrers beim Ablesen von Informationen ausgelegt. Im Mittelpunkt der Informationsebene steht die leicht zurückversetzte, zentrale Instrumenteneinheit, die auf einen Blick die wichtigsten Informationen zum Fahrzeugstatus sowie den Eco Drive Monitor bietet. Der E-Shift Wählhebel ist im Zentrum der frei tragenden Mittelkonsole angebracht. Dezente silberfarbene Applikationen unterstreichen das Design des Wählhebels, der Mittelkonsole, der Ablagetaschen in den Türen und des Lenkrads, das höhen- und längseinstellbar ausgelegt ist. Die beheizbaren Vordersitze bieten auch auf langen Strecken hohen Komfort. Der Fahrersitz ist höhenverstellbar und verfügt über eine elektrisch einstellbare Lendenwirbelunterstützung. Der Fahrgastraum bietet eine Vielzahl praktischer Ablagen, zu denen ein Handschuhfach mit zwei Ebenen von drei und sechs Litern Volumen und die Ablage unter der frei tragenden Mittelkonsole zählen. Weitere 3,7 Liter Volumen bietet das Fach unter der Mittelarmlehne, das neben einem 12V-Bordspannungsanschluss auch eine Buchse zum Anschluss eines MP3-Players beinhaltet. Innovative Ausstattungsmerkmale, Komfort auf höchstem Niveau • Elektrisch betriebene Wärmepumpe und Klimaanlage Intelligent geregelter Klimakomfort Zu den technischen Innovationen des Prius Plug-in Hybrid gehört die fernbedienbare elektrische Klimaautomatik, die auch über lenkradintegrierte Bedienelemente steuerbar ist. Der Prius Plug-in ist wie der aktuelle Prius mit einem elektrischen Klimakompressor ausgestattet. Um dem Klimakomfort auch im deutlich erweiterten Elektrobetrieb, bei dem keine Verbrennungsmotorabwärme zur Verfügung steht, gerecht zu werden, verfügt er darüber hinaus über ein elektrisches Wärmepumpesystem ergänzt um PTC Heizelemente. Wenn der Prius Plug-in zum Laden an eine externe Stromquelle angeschlossen ist, lassen sich sowohl der Klimakompressor als auch die Wärmepumpe fernbedienen. Damit kann der Innenraum bereits vor Fahrtantritt auf die zuvor gewählte Temperatur gekühlt oder geheizt werden. Die dazu benötigte Energie stammt in diesem Fall aus einer externen Stromquelle. Daher beeinträchtigt die Klimaregelung vor Fahrtantritt die batterieelektrische Reichweite nicht. Zur bedarfsgenauen Berechnung der Temperaturregelung, Belüftungs- und Gebläsefunktion dient unter anderem ein Feuchtigkeitssensor an der Windschutzscheibe. Er misst die Lufttemperatur sowie die Temperatur und Feuchtigkeit der Windschutzscheibe, damit bei Fahrtantritt neben einer angenehmen Innenraumtemperatur auch freie Sicht gewährleistet ist. TouchTracer-Bedienelemente In das Lenkrad integrierte TouchTracer-Bedienelemente gestatten dem Fahrer die Bedienung zahlreicher Systeme und Funktionen, ohne den Blick von der Fahrbahn abzuwenden oder die Hände vom Lenkrad zu nehmen. Er kann damit wahlweise das Audiosystem, die Klimaautomatik oder den Eco Drive Monitor anwählen und bedienen. Sobald der Fahrer die Oberfläche des Bedienelements berührt, wird in der Instrumenteneinheit automatisch die Anzeige der entsprechenden Bedienfunktion eingeblendet. Man steuert nun mit der Fingerspitze die orangefarbenen Bedienfelder über das Display, wobei die Auswahl einer Funktion über einen Schalter am TouchTracer-Bedienelement erfolgt. Neue Hybridsystem-Anzeige im Instrumenten-Display Mit verschiedenen Anzeige-Modi informiert die neue Hybridsystem-Anzeige über die unterschiedlichen Betriebszustände des Hybridsystems. Im reinen Elektrobetrieb leuchtet links im Instrumenten-Display eine gut sichtbare EV-Leuchte. Der Fahrer hat die Wahl zwischen zwei verschiedenen Anzeigen zentral im Display. Er kann sich zum einen den Ladezustand der Batterien sowie die verbleibende batterieelektrische Restreichweite anzeigen lassen oder den Hybrid Drive Monitor wählen. In diesem Modus gibt ein Balkendiagramm wieder, ob und mit welcher Leistung die Batterien rekuperativ geladen werden, und es spiegelt die Gaspedalstellung wider. So kann der Fahrer exakt sehen, bei welcher Leistungsanforderung der Verbrennungsmotor automatisch zugeschaltet würde. Im normalen Hybridbetrieb hat der Fahrer die Wahl zwischen dem gerade beschriebenen Modus und einer Anzeige des Energie- und Kraftflusses des Hybridsystems. Wenn der Prius Plug-in extern geladen wird, erscheint bei eingeschalteter Zündung ein Steckersymbol und die verbleibende Zeit bis zur vollständigen Ladung der Batterien wird angezeigt. Zu guter Letzt informiert die neue Hybridsystem Anzeige über die prozentualen Anteile an der Gesamtfahrleistung, die der Prius Plug-in im reinen Elektrobetrieb und im Vollhybrid-Modus zurückgelegt hat. Smart-Key System Ein Smart-Key fungiert als elektronischer Schlüssel für das Fahrzeug. Er bedient die Zentralverriegelung, die Deaktivierung der Wegfahrsperre und das Starten des Motors, ohne dass ein Schlüssel in die Hand genommen werden muss. Der Smart-Key muss lediglich in der Tasche mitgeführt werden. Das Hybridsystem wird per Tastendruck auf die Start/Stopp-Taste „Ready“ gestartet. Der Prius Plug-in Hybrid verfügt über elektrische Fensterheber vorn und hinten sowie über elektrisch einstellbare und beheizbare Außenspiegel in Wagenfarbe, in die Blinkleuchten integriert wurden. Festplatten-Navigationssystem und Audiosystem
Modernste Sicherheitsausstattung • Elektronisch geregeltes Bremssystem ECB mit integrierter Bremsenergie-Rückgewinnung und Bremsassistent BA Der Prius Plug-in ist mit umfangreichen aktiven und passiven Sicherheitssystemen ausgestattet und zeichnet sich durch fortschrittliche konstruktive Maßnahmen zum Fußgängerschutz aus. Seine besonders steife, Aufprallenergie absorbierende Sicherheits-Karosserie enthält einen hohen Anteil hochfester Stähle. Serienmäßig schützen im Prius Plug-in sieben Airbags und aktive Kopfstützen die Insassen. Aktive Sicherheitsausstattung Der Prius Plug-in ist mit einem optimierten elektronisch geregelten Bremssystem ECB mit integrierter Bremsenergie-Rückgewinnung ausgestattet, das die Funktion der hydraulischen Betriebsbremse kontinuierlich mit der Bremsenergie-Rückgewinnungsfunktion des Hybridsystems koordiniert. Innenbelüftete Bremsscheiben mit 255 Millimetern Durchmesser vorn sowie 259 Millimeter messende massive Bremsscheiben an der Hinterachse verleihen dem Prius Plug-in in jeder Fahrsituation beruhigende Verzögerungsreserven. Wenn das ECB-System bei Geschwindigkeiten über 55 km/h eine Gefahrenbremsung feststellt, lässt es die aktiven Bremslichter automatisch in schnellem Rhythmus pulsieren, um nachfolgende Fahrzeuge zu warnen und das Risiko eines Heckaufpralls zu minimieren. Weitere Systeme für die aktive Sicherheit Das Bremssystem ECB ist mit weiteren Systemen kombiniert, die der aktiven Sicherheit dienen: mit dem Antiblockiersystem ABS der neuesten Generation, mit dem Bremsassistenten BA, mit der Antriebsschlupfregelung TRC und mit dem elektronischen Stabilitätsprogramm VSC+. Der Bremsassistent BA erkennt anhand der Geschwindigkeit, mit der das Bremspedal betätigt wird, ob eine Gefahrensituation vorliegt. Bremst der Fahrer in einer solchen Situation zu zaghaft, erhöht der Assistent den Bremsdruck, um die maximale Verzögerung sicherzustellen. Das Fahrzeugstabilitätsprogramm VSC+ verarbeitet zahlreiche Sensor-Informationen und hilft durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder, damit der Prius Plug-in in kritischen Fahrsituationen – etwa beim Über- oder Untersteuern – sicher in der Spur gehalten werden kann. VSC+ ist zudem mit der elektrischen Servolenkung vernetzt, um bei Bedarf ein individuelles Lenkmoment in der gebotenen Lenkrichtung einzusteuern, um das Fahrzeug – etwa durch Gegenlenken – bestmöglich zu stabilisieren. Die Antriebsschlupfregelung TRC verhindert das Durchdrehen der Antriebsräder auf glattem oder unterschiedlich griffigem Untergrund. Gegebenenfalls wird auch hier ein Lenkmoment eingesteuert, um das drohende Ausbrechen des Fahrzeugs beim Bremsen oder Beschleunigen durch entsprechendes Gegenlenken zu verhindern. Elektronische Berganfahrhilfe HAC Um ein sicheres Anfahren an Steigungen zu gewährleisten, ist der Prius Plug-in mit der Berganfahrhilfe HAC ausgerüstet. Wenn der Fahrer beim Anfahren am Berg vom Bremspedal auf das Gaspedal wechselt, hält das System für bis zu zwei Sekunden den Bremsdruck aufrecht, um ein unkontrolliertes Zurückrollen zu verhindern. Passive Sicherheit Serienmäßig ist der Prius Plug-in mit sieben Airbags ausgestattet, nämlich mit Front- und Seitenairbags für Fahrer und Beifahrer, einem Fahrer-Knieairbag sowie seitlichen Kopfairbags über die ganze Länge. Der Beifahrer-Frontairbag lässt sich deaktivieren, was durch eine Kontrollleuchte in der Armaturentafel angezeigt wird. Obgleich der Gurtstraffer dabei aktiv bleibt, kann bei deaktiviertem Airbag ein rückwärts gewandter Kindersitz sicher auf dem Beifahrersitz angebracht werden. Alle Sitzplätze sind mit automatischen Dreipunkt-Sicherheitsgurten mit Gurtstraffern und Gurtkraftbegrenzern ausgestattet. Im Falle einer Kollision sorgt der Gurtkraftbegrenzer für ein kontrolliertes Nachgeben des Sicherheitsgurts, um die auf den Brustkorb des Insassen einwirkenden Kräfte zu reduzieren. Darüber hinaus tragen die Vordersitze aktive Kopfstützen zur Minimierung des Schleudertrauma-Risikos bei einem etwaigen Heckaufprall. Fußgängerschutz Die Frontpartie des Prius Plug-in weist umfassende konstruktive Maßnahmen zur Verminderung des Verletzungsrisikos von Fußgängern bei einem Aufprall auf. Die Struktur des vorderen Stoßfängers ist auf die Minimierung von Beinverletzungen ausgelegt, während integrierte Aufprallenergie absorbierende Partien innerhalb des Stoßfängers und unter dem Kühler verhindern, dass die Beine eines Fußgängers unter das Fahrzeug geraten. Die Halterungen der vorderen Kotflügel absorbieren im Bedarfsfall Aufprallenergie, um das Risiko einer Kopfverletzung zu reduzieren. Das Haubenschloss versenkten die Sicherheitsexperten tief unter die Haubenoberfläche. Die Motorhaube selbst besitzt einen integrierten Hohlraum zur Maximierung der Knautschzone. In ähnlicher Weise minimiert eine in den Windlauf integrierte Knautschzone bei einem Aufprall von oben die Krafteinwirkung. Umweltgerechte Fertigung im Werk von Tsutsumi • Kleinserie von 600 Exemplaren gebaut Der zwischen Dezember 2009 und April 2010 in einer Kleinserie von 600 Exemplaren gebaute Prius Plug-in Hybrid entstand im Toyota Werk in Tsutsumi, in dem auch der Prius 3 vom Band rollt. Toyota konzipierte die Architektur des Prius Plug-in so, dass seine Herstellung in den normalen Produktionsprozess integriert werden kann. Das Werk in Tsutsumi ist eine besonders umweltgerechte, kontinuierlich weiterentwickelte Fertigungsstätte, die bereits im Jahr 1996 gemäß der Umweltnorm „Environmental Management System“ (ISO 14001) zertifiziert wurde. Zwischen 2003 und 2007 setzte das Werk eine Reduzierung der Abfallmenge um 21 Prozent um, verminderte den Einsatz organischer Lösungsmittel um 48 Prozent und senkte den Wasserverbrauch um 14 Prozent sowie die CO2-Emissionen um 36 Prozent. In einem Joint Venture mit Panasonic fertigt Toyota zudem die Hochleistungsbatterie des Hybridsystems in einem Werk, das ebenfalls gemäß ISO 14001 zertifiziert ist. Toyota Werke zählen zu den umweltfreundlichsten Fertigungseinrichtungen weltweit. Sie werden vielfach bereits heute mit Hilfe von Solarenergie beheizt und klimatisiert, sind von heimischen Bäumen umgeben und senken kontinuierlich die zur Endlagerung anfallenden Restmüll-Mengen. Das Werk von Tsutsumi bildet selbst ein Projekt zur Erforschung umweltgerechter Fertigungsverfahren. Es strebt an, eine Symbiose mit der Gesellschaft vor Ort einzugehen, im Einklang mit der Umwelt zu arbeiten und seinen Betrieb mindestens 100 Jahre lang aufrecht zu erhalten. Umfassende Umweltinitiativen führten in Tsutsumi seit 1990 bereits zu einer Senkung der CO2-Emissionen um 51 Prozent insgesamt und um 65 Prozent je produziertem Fahrzeug. Diese Reduzierung um 138.000 Tonnen entspricht den jährlichen CO2-Emissionen von etwa 15.000 Haushalten. Zu den Umweltprojekten zur CO2-Reduzierung zählt unter anderem auch die Einführung von erdgasbetriebenen Generatoren, die Umstellung auf einen kleineren Dampferzeuger, die Installation von Energiesparlampen, die Einführung von Energiespar-Patrouillen sowie signifikante Energie-Einsparungen in Phasen, in denen die Fertigung nicht in Betrieb ist. Zu den jüngsten Maßnahmen zählt der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien durch die umfassende Installation von Solarzellen, die derzeit mit einer elektrischen Leistung von 2.000 kW rund die Hälfte des gesamten Elektrizitätsbedarfs des Werks decken. Um den Energieverbrauch in Phasen außerhalb der Fertigungszeiträume weiter zu senken, wurde ein Energie-Regelungssystem implementiert, und zahlreiche Lichtschächte sorgen im gesamten Werk sogar in fensterlosen Gebäuden für Tageslicht. Bereits heute fällt in Tsutsumi kein Restmüll zur Endlagerung mehr an, und das Aufkommen an Müll zur thermischen Verwertung, das langfristig ebenfalls auf Null reduziert werden soll, senkte Toyota seit 1999 bereits um 82 Prozent von 5.423 Tonnen auf nur noch 730 Tonnen. Dank einer umfassenden Initiative zur Wasseraufbereitung sank zugleich die in das örtliche Flusssystem eingeleitete Abwassermenge um 50 Prozent, wobei das eingeleitete Abwasser bereits heute weniger Schadstoffe enthält als das Flusswasser selbst. Zu den weiteren Umweltinitiativen zählt ein Anstrich mit fotokatalytischer Wandfarbe auf einer Fläche von 22.000 Quadratmetern am Montagewerk, wovon die Umwelt im gleichen Maße profitiert wie von etwa 2.000 neu gepflanzten Pappeln. Darüber hinaus pflanzten 5.000 Mitarbeiter und Anwohner im Rahmen einer weitreichenden Begrünungs-Initiative kürzlich etwa 50.000 Bäume auf dem gesamten Werksgelände.  Internet: www.toyota.de |
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im kombinierten europäischen Fahrzyklus für teilelektrische Fahrzeuge liegt bei lediglich 2,6 Litern pro 100 km. Das entspricht einem CO2-Ausstoß von nur 59 Gramm pro Kilometer.
die mithilfe einer Leistungsverzweigung (Planetengetriebe) die Antriebskräfte variabel zusammenführen und je nach Fahrsituation an die Räder leiten.
Hauptbatterie „Main“ und in den zwei Nebenbatterien „Sub1“ und „Sub2“. Sie haben jeweils 345,6 Volt Spannung, leisten gemeinsam 5,2 kWh und können an einer haushaltsüblichen 220 Volt Steckdose per Kabel aufgeladen werden.
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Wenn die Kapazität der Hybridbatterien „Sub1“ und „Sub2“ verbraucht ist, arbeitet der Prius-Plug-in standardmäßig im NORMAL-Modus. Soweit die Batterieladung der „Main“ Batterie und die Fahrsituation es zulassen, fährt der Prius Plug-in bis zu einer Geschwindigkeit von 70 km/h wie der normale Hybrid mit rein elektrischem Antrieb. Hierdurch wird vor allem der Kraftstoffverbrauch verringert, da der Verbrenner nicht laufen muss.
Umso mehr überrascht die Größe seines Innenraums, der dem Fahrer und den Passagieren sehr viel Platz, ein hohes Maß an Komfort und überraschend viel an Beinfreiheit im Fond bietet. 
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