Kia Optima Hybrid auf der Los Angeles Auto Show 2010

Der Kia Optima Hybrid wird Anfang nächsten Jahres zu den US-amerikanischen Händlern kommen und ist damit das erste Hybrid-Modell von Kia auf dem nordamerikanischen Markt. Die Einführung in weiteren Ländern ist vorgesehen, die einzelnen Märkte und Termine stehen aber noch nicht fest. Der Vollhybrid mit zwei parallelen Antriebssträngen beschleunigt in 9,2 Sekunden von 0 auf 100 km/h und liegt im Kraftstoffverbrauch 40% unter dem vergleichbaren Modell mit konventionellem Antrieb.

Der Kia Optima Hybrid verfügt über ein intelligent konzipiertes, einfaches und wirtschaftliches Parallelhybrid-System. Der 2,4-Liter-Benzinmotor ist mit einem kleinen Elektro-Motor kombiniert und treibt die Vorderräder über ein 6-stufiges Automatikgetriebe an – ohne den herkömmlichen Drehmomentwandler. Durch eine spezielle Kupplung kann der Benzinmotor vom Antriebsstrang entkoppelt zu werden. Im emissionsfreien vollelektrischen Betrieb erreicht der Kia Optima Hybrid eine Geschwindigkeit von bis zu 100 km/h. Aufgrund seiner Konfiguration benötigt dieses Hybridsystem keinen Hochleistungs-Elektromotor und Generator, was Gewicht und Kosten spart.

Nahtloser Übergang zwischen Elektro- und Hybridantrieb

Zum Anfahren benutzt der Kia Optima Hybrid den Elektromotor. Bei zunehmender Geschwindigkeit aktiviert ein Anlassermotor (Hybrid Starter Motor/Generator, HSG) den Benziner, der nun – nach Schließen der Kupplung – den Antrieb der Limousine übernimmt. Der Elektromotor schaltet um in den Hybridbetrieb und dient als zusätzlicher Antriebsmotor, zum Beispiel bei voller Beschleunigung und an Steigungen. Darüber hinaus hat der Elektromotor die Funktion eines Generators, der bei Bedarf die Batterie wieder auflädt. Sobald das Fahrzeug zum Stehen kommt, schaltet sich der Benzinmotor nach wenigen Sekunden automatisch ab.

Der Elektromotor wird auch zur Bremskraftrückgewinnung eingesetzt: Bei jedem Bremsvorgang lädt er die Batterie. Auch der 8,5 kW starke Anlassermotor (HSG) fungiert zusätzlich als Generator und lädt die Batterie, wenn der Ladezustand niedrig ist und das Fahrzeug steht. Das gesamte Hybridsystem arbeitet vollautomatisch und mit nahtlosen Übergängen zwischen den verschiedenen Antriebsarten.

Das elektrische Antriebsaggregat ist ein IPM-Synchronmotor (Interior Permanent Magnet). Mit seiner Leistung von 30 kW (40,7 PS) und einem Drehmoment von 205 Nm – das von null bis 1.400 Umdrehungen zur Verfügung steht – gewährleistet dieser Elektromotor ein agiles Fahrverhalten. E-Motor und Benziner zusammen stellen dem Kia Optima Hybrid eine Systemleistung von 209 PS und ein maximales Drehmoment von 265 Nm zur Verfügung.

Der Elektromotor wurde in das erweiterte Getriebegehäuse integriert (zwischen Benzinmotor und Automatikgetriebe) und ist das weltweit erste ölgekühlte System. Die Kia-Ingenieure nennen diese Form des getriebebasierten Elektromotors "Transmission-Mounted-Electric-Drive" oder kurz TMED.

Der Kia Optima Hybrid ist mit einer Lithium-Polymer-Batterie ausgerüstet, die in Kooperation mit LG Chem entwickelt wurde. Lithium-Polymer-Akkus sind für den Einsatz im Auto besonders gut geeignet, denn sie vereinen die Vorteile von Lithium-Ionen-Akkus (die in Laptops und Handys verwendet werden) mit hoher Widerstandsfähigkeit und Flexibilität in der Zellen-Anordnung. Diese neuartigen Batterien bieten eine optimale Balance von Leistungsabgabe, Energiedichte und Wärmebeständigkeit.

Verglichen mit Nickel-Metallhydrid-Batterien sind Lithium-Polymer-Batterien 20 bis 30% leichter, 40% kleiner und 10% effizienter und halten darüber hinaus die Ladung über einen 25% längeren Zeitraum. Die Batterie des Kia Optima Hybrid ist so langlebig, dass sie über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs nicht ausgetauscht werden muss (mindestens 10 Jahre oder 150.000 Meilen, entsprechend 240.000 km).

Die Leistungs- und Energiedichte dieses neuen Batterie-Typs ermöglichte es den Kia-Ingenieuren, einen leichten und sehr kompakten Akku zu entwickeln (mit 34 kW Leistung und nur 43,6 kg Gewicht), der das Kofferraumvolumen des Kia Optima so wenig wie möglich beeinträchtigt.

Gesteuert wird das gesamte Hybridsystem des Kia Optima von der Hybrid-Kontrolleinheit (HCU). Sie ist quasi der "Kopf" des Fahrzeugs und regelt den reibungslosen Betrieb von Motorsteuerung (ECU), Getriebesteuerung (TCU), Batterie-Management-System (BMS) und Niederspannungs-Konverter (LDC). Außerdem gewährleistet die Hybrid-Kontrolleinheit die Ausfallsicherung und sorgt bei Bedarf für einen Notfahrbetrieb.

Theta-II-Benziner für das Hybridsystem optimiert

Das Drehmoment des Elektromotor steht beim Beschleunigen sofort und mit gleichbleibender Stärke zur Verfügung. Diesen Vorteil des Hybridsystems hat Kia genutzt, um den beliebten Theta-II-Benziner mit 2,4 Liter Hubraum zu modifizieren und auf den Atkinson-Zyklus umzustellen. Dieser Zyklus gibt dem Motor ein etwas geringeres Drehmoment, was aber durch das Drehmoment des Elektromotors kompensiert wird. Das Kompressionsverhältnis des Motors wurde gegenüber dem regulären Theta-II-Motor um 20% erhöht, der Kraftstoffverbrauch um 10% reduziert. Sowohl in seiner Gesamtleistung als auch im verfügbaren Drehmoment übertrifft der Kia Optima Hybrid das reguläre Modell.

Wie den Benzinmotor hat Kia auch das sechsstufige Automatikgetriebe des konventionell angetriebenen Kia Optima für die Hybridversion modifiziert. Der übliche Drehmomentwandler wurde durch einen Elektromotor und eine hoch-effiziente Ölpumpe ersetzt. Dieses neue Getriebe ermöglicht den reinen Elektrobetrieb des Kia Optima Hybrid, maximiert die Rückgewinnung der Bremsenergie und bietet ein agileres Fahrverhalten als ein stufenloses Getriebe.

Um die Fahrleistungen weiter zu steigern und gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, wurde die Aerodynamik optimiert. Das Fahrzeug wurde um 5 mm tiefergelegt und mit neuen Elementen versehen, darunter eine "aktive Luftklappe" im Kühlergrill, glatte Unterboden-Verkleidungen, Leichtlaufreifen und Felgen mit geringem Luftwiderstand. Durch diese Maßnahmen wurde der cW-Wert auf 0,26 gesenkt.

Zu den weiteren Energie und Kraftstoff sparenden Technologien des Kia Optima Hybrid gehören das Bremsenergie-Rückgewinnungssystem, eine elektrische – statt hydraulische – Servolenkung und ein elektrischer Luftkompressor zur Optimierung der Klimaanlagenleistung.

Der Antriebsstrang des Kia Optima Hybrid ist mit zwei voneinander unabhängigen Flüssigkeits-Kühlsystemen ausgestattet. Der standardmäßige Hochtemperatur-Kreislauf regelt die Motorkühlung und die Beheizung des Innenraumes. Der zweite Niedrigtemperatur-Kreislauf kühlt den Anlassermotor (HSG) und die Leistungselektronik. Die in den Kofferraum integrierte Batterie benötigt keine Flüssigkeits-Kühlung, und ihre Temperatur wird durch einen einfachen Ventilator geregelt, der sich unter der Hutablage befindet.

Mittelklasse-Limousine mit Premium-Elementen

An Technik und Komfort stehen für den neuen Kia Optima Hybrid all die Ausstattungselemente und Premium-Sonderausstattungen zur Verfügung, die auch die konventionell angetriebenen Kia Optima-Versionen zu bieten haben.

Alle Optima-Modelle haben die gleichen Karosseriemaße, eine einheitliche Konstruktion und Frontantrieb. Das Fahrwerk mit Einzelradaufhängung ist an der Vorderachse mit McPherson-Federbeinen ausgerüstet und verfügt über eine Mehrlenker-Hinterachse.

Zum Außendesign des neuen Kia Optima Hybrid gehören Ausstattungselemente wie eine Doppelauspuffanlage mit verchromten Endrohren, in die Außenspiegel integrierte Blinker, Solarglas und 16-Zoll-Leichtmetallräder mit Reifen der Größe 205/65 R16. Optional sind 17-Zoll-Leichtmetallräder erhältlich (Reifengröße 215/55 R17).

Innen wartet auf den Fahrer ein sportliches Cockpit, in dem er aber auf Komfort und Geräumigkeit nicht verzichten muss. In der Instrumenteneinheit mit ihren präzisen, leicht abzulesenden Anzeigen befindet sich auch eine "ECO Guide"-Anzeige, die spritsparendes Fahrverhalten fördert. Zur standardmäßigen Komfortaustattung gehören zum Beispiel ein sechsfach verstellbarer Fahrersitz mit Lendenwirbelstütze, Sonnenblenden mit beleuchteten Make-up-Spiegeln, ein Bordcomputer sowie ein hochwertiges Audiosystem (AM/FM/CD/MP3/Sat).