Theoretisch brandstofverbruik FHEV-zelfbouw

[Sloeber]

Ik zat wat na te denken over de efficiëntie van ICEV's, en dat eigenlijk 35-42% helemaal geen slechte score is. Het probleem is echter, dat dit maar in een specifieke regio te behalen valt. Mijn idee (niks nieuws, bestaat allang) is om die "inefficiënte regio's" op te vangen met een klein hybride-system. Neem een BMW met de N57 motor.

• 3.0 liter diesel
• Max 550Nm koppel en 240kW vermogen.
• Rendement tussen de 10-41%.

De Brake-Specific Fuel Consumption [BSFC] wordt vaak uitgebeeld in een grafiek als een functie van RPM.

Hier is duidelijk te zien dat de motor veel efficiënter is bij hoge belasting, en in de 1700-3000 RPM toerenbereik (daar is het koppel ook maximaal).

Kort samengevat: de motor wil het liefst bij zo'n 70-100% belasting draaien, maar dat betekent dus zo'n 125-225 kW aan vermogen. Dat heb je bijna nooit nodig!

Waarom zou je zo'n systeem niet aanvullen met laten we zeggen een 5kWh batterij, en een elektromotor van zo'n 10-50kW vermogen? Je zorgt dat de batterij eenvoudig uit te wisselen is, wanneer de SoH te laag wordt.

Ik heb (met behulp van AI) wat berekeningen gedaan, en het benodigd vermogen bij de WLTP is in de meeste gevallen tussen de 1 en 10 kW. Snelweg vraagt eindelijk meer, zo'n 20-25 kW. Gooi daar nog wat verbruikers bij op (muziek, Airco etc) van 5 kW en je komt op een gemiddelde vraag van 15-30kW. Dat is dus "vreselijk" voor die motor.

Als de batterij opgeladen kan worden met diezelfde motor, en dus naar wens zo'n 65-80 kW gevraagd kan worden, zit je dus bijna altijd boven de 37% rendement. Zelfs met laadverliezen en extra kosten/complexiteit zou dit toch best veel brandstof moeten sparen?

Heel eenvoudig gerekend: je rijdt met een snelheid waar 5kW benodigd is. Je verliest 10% bij het laden, en 10% bij het aandrijven van de elektromotor.

Dan zou je ongeveer 7 minuten laden, en dan 48 minuten volelektrisch rijden. Na vier cycli (100-0%) kom je dan op een tijd van ongeveer 3.5 uur en een verbruik van 10 liter diesel, of 6.5 liter met hybridesysteem.

Als zelfs zo'n doodsimpel niet-geoptimeerd laadprofiel al aanzienlijk brandstof spaart, waarom wordt zo'n strategie (FHEV) dan niet vol op ingezet?

Ik ben vooral geïnteresseerd in de technische discussie, ik begrijp dat zo'n hybridesystem niet gratis is, het enorm veel laadcycli vraagt en alsnog brandstof verbruikt en het gaat niet om een EV vs. ICEV discussie. Dankjewel!

Gebruikte dataset: https://www.epa.gov/vehicle-and-fuel-emissions-testing/combining-data-complete-engine-alpha-maps

[ Voor 4% gewijzigd door Sloeber op 28-07-2026 13:53 ]

[Juup]

De Kia Niro Hybrid van de vorige generatie doet dit.
Op de snelweg gaat de motor uit en dan weer aan en dan weer uit etc.

[D-dark]

Je kan dit beter in het grote geheel bekijken.

1 Ouderwetse brandstof motor die voor de aandrijving zorgt.
2 Mild Hybrid. Kleine 1 a 5 kW batterij die bijspringt op de momenten dat er extra vermogen nodig is. Op hoge snelheden verzorgt de brandstof motor de aandrijving.
3 PHEV Een 20 kW batterij icm electra motor die grotendeels zeg een km of 100 electrisch gereden kan worden. Brandstof motor voor de rest of hoge snelheden.
4 EREV. wat jij beschrijft. 20 kW batterij icm electro motoren die volledig voor de aandrijving kunnen voorzien. Brandstof motor dient dan als aggregaat om de batterij bijteladen.
5 Ev Volledig electrische aandrijving icm accupakket van 60 kW of hoger.

Wat je nu ziet is de overgang van 3 naar 4 om een beter brandstof verbruik te krijgen.
Probleem is alleen dat gezien de ontwikkeling met batterijen en snelladen je beter voor een grotere accu Ev kan gaan dan nog steeds een brandstof motor hebben die onderhoud nodig heeft met alle bijbehorende kosten.

[Maasluip]

Sloeber schreef op dinsdag 28 juli 2026 @ 13:48:


Waarom zou je zo'n systeem niet aanvullen met laten we zeggen een 5kWh batterij, en een elektromotor van zo'n 10-50kW vermogen? Je zorgt dat de batterij eenvoudig uit te wisselen is, wanneer de SoH te laag wordt.

BMW i3 dus? Maar we hebben het hier over BMW. De clientèle is niet geïntereseerd in kleine motoren, die willen dikke bakken met veel pk's.

Maar ik snap dus ook niet waarom Toyota niet meer die richting op gaat. In plaats daarvan gaan ze van een 1.8 naar een 2 liter.

[-tom-562]

Maasluip schreef op dinsdag 28 juli 2026 @ 16:02:
[...]

BMW i3 dus? Maar we hebben het hier over BMW. De clientèle is niet geïntereseerd in kleine motoren, die willen dikke bakken met veel pk's.

Maar ik snap dus ook niet waarom Toyota niet meer die richting op gaat. In plaats daarvan gaan ze van een 1.8 naar een 2 liter.

Motorinhoud zegt toch niks over de efficiëntie. Kijk maar eens naar Mazda

[TBTL]

Sloeber schreef op dinsdag 28 juli 2026 @ 13:48:
Kort samengevat: de motor wil het liefst bij zo'n 70-100% belasting draaien, maar dat betekent dus zo'n 125-225 kW aan vermogen. Dat heb je bijna nooit nodig!

De verticale as aan de rechterzijde dien je anders af te lezen: de getallen op de schaal slaan niet op de hoogte in de grafiek, maar op de lijnen die van linksboven naar rechtsonder lopen. Volg je bijvoorbeeld de lijn van 50 kW, dan zie je dat de motor dit vermogen het efficiëntst kan leveren als hij op 2500 tpm draait en dat het rendement dan 39% is. Voor het vermogen van 25 kW is dat 1200 tpm en 36%.

Je punt blijft wel staan, een motor is enorm overbemeten voor rijden met een constante snelheid.

-tom-562 schreef op dinsdag 28 juli 2026 @ 16:14:
Motorinhoud zegt toch niks over de efficiëntie. Kijk maar eens naar Mazda

Toyota en Mazda gebruiken soms de Atkinsoncyclus in plaats van de gebruikelijke Ottocyclus. Je kan de cilinderinhoud dus niet een-op-een vergelijken met die van andere merken.

[ Voor 91% gewijzigd door TBTL op 28-07-2026 19:04 ]

[upje]

Dit is toch precies waar de Toyota Prius om bekend staat? Zorgen dat de toeren in een gunstig bereik blijven -> zuinig rijden.

[ASW1]

Volgens mij is dit een algemeen gebruikt principe bij veel hybrides?

Vaak is er dan ook nog wel een fysieke koppeling mogeliik tussen de motor en de wielen om extra vermogen te kunnen leveren wanneer dit nodig is, waardoor je de motor klein kunt houden. Ofwel geen 3 liter dieselmotor maar een klein benzinedingetje dat ook makkelijk opstart en snel warm wordt.

[D-dark]

Maasluip schreef op dinsdag 28 juli 2026 @ 16:02:
[...]
Maar ik snap dus ook niet waarom Toyota niet meer die richting op gaat. In plaats daarvan gaan ze van een 1.8 naar een 2 liter.

Off topic
Maar dat is meer euro 7 gerelateerd.
Men draait al op de Attkinson cyclus en om de hoeveelheid uitstof te optimaliseren kan eigenlijk alleen het vermogen nog verder teruggeschroefd worden. Wil je toch een bepaalde hoeveelheid vermogen uit je motor halen dan is opschroeven naar een maatje meer de meest simpele oplossing

[D-dark]

ASW1 schreef op dinsdag 28 juli 2026 @ 19:10:
Volgens mij is dit een algemeen gebruikt principe bij veel hybrides?

Vaak is er dan ook nog wel een fysieke koppeling mogeliik tussen de motor en de wielen om extra vermogen te kunnen leveren wanneer dit nodig is, waardoor je de motor klein kunt houden. Ofwel geen 3 liter dieselmotor maar een klein benzinedingetje dat ook makkelijk opstart en snel warm wordt.

Daar komt de accu en een kleine hulp electromotor dan van pas.
Die is er om dat extra tijdelijke vermogen te leveren.
Vooral versnellen vraagt behoorlijk wat energie.
Ben je eenmaal op snelheid dan kost het minder energie

[ Voor 8% gewijzigd door D-dark op 28-07-2026 20:00 ]

[Maasluip]

D-dark schreef op dinsdag 28 juli 2026 @ 19:58:
[...]

Off topic
Maar dat is meer euro 7 gerelateerd.
Men draait al op de Attkinson cyclus en om de hoeveelheid uitstof te optimaliseren kan eigenlijk alleen het vermogen nog verder teruggeschroefd worden. Wil je toch een bepaalde hoeveelheid vermogen uit je motor halen dan is opschroeven naar een maatje meer de meest simpele oplossing

De 1.8 had altijd 99 pk, de 2.0 heeft 151 pk. Dat is meer vermogen per inhoud, dus dat argument snijdt geen hout.

[Sloeber]

TBTL schreef op dinsdag 28 juli 2026 @ 18:23:
[...]

De verticale as aan de rechterzijde dien je anders af te lezen: de getallen op de schaal slaan niet op de hoogte in de grafiek, maar op de lijnen die van linksboven naar rechtsonder lopen. Volg je bijvoorbeeld de lijn van 50 kW, dan zie je dat de motor dit vermogen het efficiëntst kan leveren als hij op 2500 tpm draait en dat het rendement dan 39% is. Voor het vermogen van 25 kW is dat 1200 tpm en 36%.

Je punt blijft wel staan, een motor is enorm overbemeten voor rijden met een constante snelheid.


[...]

Toyota en Mazda gebruiken soms de Atkinsoncyclus in plaats van de gebruikelijke Ottocyclus. Je kan de cilinderinhoud dus niet een-op-een vergelijken met die van andere merken.

Ja dat had ik in eerste instantie fout afgelezen. Wat ik bedoelde te zeggen is dat bij ~40-100% max. koppel het gehele efficientie bereik ligt, terwijl 95% van de "missie" in de WLTP daaronder ligt.

Ik ben me bewust van de verschillende auto's die inderdaad zo'n principe volgen, maar ik probeer meer te begrijpen waarom in het hogere segment (meer vermogen = minder rendement in WLTP) niet hier hard op wordt ingespeeld. Het lijkt doodeenvoudig om zo'n 25-40% van je verbruik (dus CO2-heffingen, belastingen, kosten) te drukken met zo'n strategie.

Een ander punt dat ik overzien heb bij de eerste aannames: Een batterij van 5 kWh ga je natuurlijk niet prettig opladen met een 10C stroomsterkte. Meest realistisch is waarschijnlijk om met 2C dus 10kW te laden, dan duurt het minstens een half uur om de batterij te laden en verlies je veel van dit voordeel.

[Sloeber]

upje schreef op dinsdag 28 juli 2026 @ 19:05:
Dit is toch precies waar de Toyota Prius om bekend staat? Zorgen dat de toeren in een gunstig bereik blijven -> zuinig rijden.

Ja, maar bij auto's met minder vermogen rijd je snel al vaker in een zone met hoger rendement. Ik vraag me af waarom dit niet bij het hogere segment (>3l, >250pk) wijd uitgerold wordt. Juist daar is het relatief extreem onzuinig om met lage belasting te rijden. Dan lijken al die foefjes als cilinder-uitschakeling en dergelijk veel complexer dan een volhybride-systeem met ~100kg systeemgewicht.

[Krisp]

Sloeber schreef op woensdag 29 juli 2026 @ 08:13:
[...]

Ja, maar bij auto's met minder vermogen rijd je snel al vaker in een zone met hoger rendement. Ik vraag me af waarom dit niet bij het hogere segment (>3l, >250pk) wijd uitgerold wordt. Juist daar is het relatief extreem onzuinig om met lage belasting te rijden. Dan lijken al die foefjes als cilinder-uitschakeling en dergelijk veel complexer dan een volhybride-systeem met ~100kg systeemgewicht.

Omdat men in het hogere segment echt nauwelijks iets geeft om rendement. Als men dat wel had gedaan, waren ze überhaupt niet op een auto met >250pk uitgekomen, dat is voor vrijwel elke use case overdreven veel.

[toxict]

D-dark schreef op dinsdag 28 juli 2026 @ 15:55:
Je kan dit beter in het grote geheel bekijken.

1 Ouderwetse brandstof motor die voor de aandrijving zorgt.
2 Mild Hybrid. Kleine 1 a 5 kW batterij die bijspringt op de momenten dat er extra vermogen nodig is. Op hoge snelheden verzorgt de brandstof motor de aandrijving.
3 PHEV Een 20 kW batterij icm electra motor die grotendeels zeg een km of 100 electrisch gereden kan worden. Brandstof motor voor de rest of hoge snelheden.
4 EREV. wat jij beschrijft. 20 kW batterij icm electro motoren die volledig voor de aandrijving kunnen voorzien. Brandstof motor dient dan als aggregaat om de batterij bijteladen.
5 Ev Volledig electrische aandrijving icm accupakket van 60 kW of hoger.

Wat je nu ziet is de overgang van 3 naar 4 om een beter brandstof verbruik te krijgen.
Probleem is alleen dat gezien de ontwikkeling met batterijen en snelladen je beter voor een grotere accu Ev kan gaan dan nog steeds een brandstof motor hebben die onderhoud nodig heeft met alle bijbehorende kosten.

Ik rij nu op 2 dagen na een jaar mijn Cupra Leon Sportstourer (204pk) uit 2025.

Deze PHEV heeft een 1.5 motor met 150PK en een Electromotor die max 115PK doet.

Accu van 25kWh bruto / 19,7kWh netto (range zomer: 100km-130km, winter: 70km-100km)

Ik kan tot 140km/u vol electrisch rijden, daarna kicked de brandstofmotor in.

Mijn auto valt in categorie 3, maar zou technisch zonder problemen als een categorie 4 auto (EREV) kunnen draaien.

Reden waarom Cupra dit niet doet is...... raadt eens....... uitstootbeperkingen.

Juist. Als ie als EREV gaat werken, dan gaat de uitstoot omhoog en daarmee wegenbelasting/bpm/prijs van de auto.

[The__Virus]

Leuke vraag. Hierboven wordt al e.e.a. uiteengezet wat deels klopt en deels onwaar is.

Grootste probleem is niet zozeer de efficiëntie, maar de uitstoot. Bij deze volle belasting stoot je de maximale hoeveelheid CO2 de lucht in. Immers, optimale verbranding resulteert in water en CO2. Dus hoe efficiënter een motor, hoe meer CO2 per liter brandstof. Dat is niet erg als je daardoor veel meer kilometers kunt maken. Fiscaal wordt je namelijk afgerekend op CO2/km. Die zou dan dus lager kunnen uitvallen.
Echter, het probleem is juist niet CO2, maar alle andere stoffen die vrijkomen, zoals stikstoffen. Je ruikt het vaak al als een auto zwaar belast wordt, we vinden dat stinken. Door de hitte worden niet alleen de 'gewenste' CO2 gevormd, maar juist ook heel veel schadelijke stoffen zoals bepaalde stikstofverbindingen (NOx). En die wil je juist niet, zijn zeer schadelijk voor het milieu. Dat is de reden waarom dit in the bigger picture niet zo'n goed idee is.

Daarnaast wil je een motor niet continu aan/uit schakelen op zijn maximale vermogen. Doordat de temperatuur dan erg schommelt en je olie niet snel genoeg op temperatuur zal komen, zul je veel slijtage ervaren. O.a. vanwege bovenstaand verhaal worden motoren ontwikkeld rondom specifieke beste temperaturen. Dat matcht niet met jouw use case. Dat zie je ook in de praktijk: wat je voorstelt is een soort range extender. Die hebben allemaal bewust kleine motoren. Ook omdat een grote motor veel lawaai maakt, maar ook vanwege alles wat nodig is voor temperatuurmanagement en schone verbranding (katalysatoren etc). En als de motor alleen maar aan en uit op vol vermogen staat, wordt je gek van het geluid. Dat sluit tevens niet aan bij hoe de auto wordt bediend.

[jeroen3]

Je bedoelt een EV met "range extender" zoals de Chevrolet Volt of BMW i8?

Zo'n systeem volledig gescheiden houden betekent een gehele extra ICE + Generator.
Je hebt dan, ice, generator, omvormer, omvormer, motor, wielen.
Dat is een hoop conversieverlies en gewicht. Treinen doen dit wel.

Ipv daarvan hebben we wel de Prius "eCVT" e.d., die combineert dit tot een minder zwaar systeem met minder omvormers en gecombineerde motor-generatoren.

Honda gaat nog iets verder en heeft een mechanische koppeling aan de ice om het elektrische deel over te slaan en direct naar de wielen te gaan. Scheelt weer verlies.

Huidige PHEV zouden dit ook kunnen doen, maar de accu opladen uit brandstof gaat tegen het principe van laagste uitstoot in. Dus de software heeft daar voorkeur om de accu leeg te rijden.

[Sloeber]

The__Virus schreef op woensdag 29 juli 2026 @ 08:39:
Leuke vraag. Hierboven wordt al e.e.a. uiteengezet wat deels klopt en deels onwaar is.

Grootste probleem is niet zozeer de efficiëntie, maar de uitstoot. Bij deze volle belasting stoot je de maximale hoeveelheid CO2 de lucht in. Immers, optimale verbranding resulteert in water en CO2. Dus hoe efficiënter een motor, hoe meer CO2 per liter brandstof. Dat is niet erg als je daardoor veel meer kilometers kunt maken. Fiscaal wordt je namelijk afgerekend op CO2/km. Die zou dan dus lager kunnen uitvallen.
Echter, het probleem is juist niet CO2, maar alle andere stoffen die vrijkomen, zoals stikstoffen. Je ruikt het vaak al als een auto zwaar belast wordt, we vinden dat stinken. Door de hitte worden niet alleen de 'gewenste' CO2 gevormd, maar juist ook heel veel schadelijke stoffen zoals bepaalde stikstofverbindingen (NOx). En die wil je juist niet, zijn zeer schadelijk voor het milieu. Dat is de reden waarom dit in the bigger picture niet zo'n goed idee is.

Daarnaast wil je een motor niet continu aan/uit schakelen op zijn maximale vermogen. Doordat de temperatuur dan erg schommelt en je olie niet snel genoeg op temperatuur zal komen, zul je veel slijtage ervaren. O.a. vanwege bovenstaand verhaal worden motoren ontwikkeld rondom specifieke beste temperaturen. Dat matcht niet met jouw use case. Dat zie je ook in de praktijk: wat je voorstelt is een soort range extender. Die hebben allemaal bewust kleine motoren. Ook omdat een grote motor veel lawaai maakt, maar ook vanwege alles wat nodig is voor temperatuurmanagement en schone verbranding (katalysatoren etc). En als de motor alleen maar aan en uit op vol vermogen staat, wordt je gek van het geluid. Dat sluit tevens niet aan bij hoe de auto wordt bediend.

Goed punt wat betreft emissies. Kon niet 123 een betere afbeelding vinden maar het punt is duidelijk:

Autobouwers hebben inderdaad een extreem lastige missie, om een optimum te vinden tussen CO2, HC, CO, NOx/SOx. NOx is hierbij inderdaad de grootste boosdoener, aangezien wanneer alles beter wordt, deze juist verslechtert.

Het vol belasten van de motor was natuurlijk een vereenvoudiging voor het rekenvoorbeeld. Het idee is dat de ECU constant bijstuurt om de "ergste" zones te vermijden (alles waar minder dan 12.5 kW in de TS gevraagd wordt).

Aangezien juist bij extreem lage last geen dikke motor/batterij nodig is, zou ik denken dat je dus makkelijk 20km elektrisch kan rijden, maar dat boven de 50 km/h de motor bijspringt (en ook direct de batterij weer laadt).

Hiermee is de motor dus juist altijd in een prettig arbeidsbereik, constante last, en alle pieken/dalen worden juist opgevangen.

[The__Virus]

Aah dit plaatje, heerlijke herinneringen aan mijn studie . Ja eens, alleen moet je dan dus zorgen voor een kleine motor met constante belasting i.p.v. grote motor die telkens aan/uit gaat. Vanwege geluid en temperatuurmanagement o.a. En die voorbeelden zijn er:
i3 REX is hier bekend voorbeeld. Mazda met de CX30 volgens mij ook (wankelmotor zelfs als range extender).
Maar vergeet ook niet de verliezen verder in de keten: generator is meestal AC, moet je naar DC omzetten. Daarna opslaan in batterij en eruit halen. Dat samen is vaak ook maar 70-80% efficiënt.

Dat zijn dan ook weer de redenen dat er bijv. auto's met techniek bestaan zoals de Clio en de eerste Outlander PHEV. Die hebben een elektromotor en generator die de willen aandrijft, maar ook de mogelijkheid om de ICE de wielen direct aan te drijven wanneer dit in een optimaal gebied zit. Maar in de praktijk zijn deze auto's nauwelijks zuiniger en vooral complex met af en toe wat 'vreemd' gedrag in de aandrijflijn, waarbij dus de motor niet mooi mee versnelt en vertraagt met de auto.

[Maasluip]

Dat de motor niet meedoet met de snelheid heb je al gauw met een fatsoenlijke PHEV. Toyota heeft dus ook zo'n systeem waar de motor zowel de wielen aandrijft als de accu oplaadt, en de elektromotor ook naadloos meedoet.
Ik zie dus veel in een auto met HSD en een kleinere brandstofmotor, 50 pk of zo. Als je die kleiner maakt dan maakt die ook minder geluid en is het niet zo erg dat die wat vaker op hogere toeren draait.
Maar Toyota gaat dus ook precies de verkeerde kant uit.