Das G21-Projekt: Die geheime Entwicklungsgeschichte, die den Prius von 1997 hervorbrachte

Hinter dem Prius von 1997 steckt ein Entwicklungsprojekt, das im Sommer 1993 mit einer einzigen Frage von Eiji Toyoda begann: Wie sollte das Automobil des 21. Jahrhunderts aussehen? G21 - so der Codename dieses Projekts, eine Kurzform aus den Worten Globe, also Welt, und 21. Jahrhundert - machte in weniger als zwei Jahren aus einer unerprobten Technologie das erste serienmäßige Benzin-Elektro-Hybridfahrzeug der Welt. Der am 10. Dezember 1997 in Japan auf den Markt gekommene NHW10 war kein Experiment, dem die Automobilindustrie nur zusah; er wurde zum Ausgangspunkt des Hybridzeitalters.

Wie das G21-Projekt entstand: Die erste Vision von 1993

Ausgangspunkt des Projekts war keine technische Notwendigkeit, sondern die Forderung nach einer unternehmerischen Vision. Ehrenpräsident Eiji Toyoda forderte im Sommer 1993 eine neue mittel- und langfristige Automobilvision, um Toyota auf das 21. Jahrhundert vorzubereiten. Die im September 1993 offiziell unter dem Codenamen G21 begonnene erste Arbeit wurde von einem kleinen Team aus lediglich 10 Ingenieuren und Designern durchgeführt; Präsident Shoichiro Toyoda unterstützte den Plan ebenfalls.

Der Ende 1993 vorgelegte erste Bericht zeichnete aus heutiger Sicht ein bescheidenes, aber stimmiges Konzept: kompakte Außenmaße, ein großzügiger Innenraum, ein langer Radstand und ein Kraftstoffverbrauch von 20 Kilometern pro Liter . Die Schlüsselwörter des Projekts waren "Ressourcen" und "Umwelt"; die Diskussionen wurden entlang der Achsen Umwelt, Energie und Sicherheit geführt. Am 1. Februar 1994 wurde G21 in eine Vollzeitstruktur überführt, an der Fachleute für Fahrwerk, Karosserie, Motor, Antrieb und Produktionsentwicklung beteiligt waren, und die Leitung ging an Takeshi Uchiyamada über.

Die Hybrididee gab es nicht vom ersten Tag an

Der entscheidende Punkt liegt hier verborgen: Die erste Wahl des Teams war kein Hybrid. Das Hybridsystem galt zwar als spannendes Thema, wurde aber als unerprobte Technologie nicht als umsetzbar betrachtet. Stattdessen sah der Plan einen Motor mit Direkteinspritzung sowie ein effizientes Automatikgetriebe vor, die eine Effizienz von das 1,5-Fache seiner Fahrzeugklasse ermöglichen konnten. G21 war also ursprünglich als ein Projekt konzipiert, das die Effizienz auf konventionellem Weg an ihre Grenzen trieb.

Es war auch nicht Toyotas erster Hybridversuch. Der Geschichte des Unternehmens zufolge reicht der erste Versuch bis 1968 zurück: Unter der Leitung von Kenya Nakamura wurde an einer Gasturbinen-Antriebseinheit gearbeitet, doch mangels geeigneter wiederaufladbarer Batterien wurde das Projekt Anfang der 1980er Jahre eingestellt. In den 1990er Jahren war das fehlende Puzzleteil der Gleichung - ausreichende Batterietechnologie - nun verfügbar; es fehlte nur noch die Entschlossenheit, sie einzusetzen.

Wie die Hybridentscheidung fiel: Doppelte Effizienz oder Abbruch

Der Wendepunkt kam im November 1994. Technologie-Vizepräsident Akihiro Wada gab Uchiyamada eine klare Anweisung: Machen Sie das Auto hybrid; andernfalls wird das Projekt abgebrochen. Das Ziel war es, den Kraftstoffverbrauch zu verdoppeln - und nach Einschätzung des Teams war dies mit konventionellen Methoden unmöglich. Die einzige Antwort war die Hybridtechnologie. Dies wird als typische "Top-Down"-Entscheidung bezeichnet: Das obere Management setzte dem Team ein doppeltes Ziel über dessen 1,5-faches Ziel hinaus.

Auch Uchiyamadas anfängliche Einschätzung war eine ehrliche ingenieurtechnische Feststellung: Er glaubte nicht, dass vor Beginn des 21. Jahrhunderts ein Serien-Hybrid entwickelt werden könnte. Trotzdem wurde die Entscheidung umgesetzt; ab dem Herbst 1994 änderte sich die Atmosphäre im Unternehmen und es wurde beschlossen, dass das Serienfahrzeug hybrid sein würde. Die offizielle Genehmigung des Serienfahrzeugs wurde dann auf einem Treffen im Juni 1995 erteilt.

Hinter der Entscheidung stand auch ein organisatorischer Wandel: Im August 1995 wurde Hiroshi Okuda Toyota-Präsident, und diese Entwicklung wird als Wendepunkt für die Hybridentwicklung bezeichnet. Eine unerprobte Technologie hätte ohne die Unterstützung des oberen Managements nicht in diesem Tempo in die Serienproduktion überführt werden können.

Wie das Toyota Hybrid System funktioniert: Zwei Motoren, ein Planetengetriebe

Die Systemauswahl war das Ergebnis einer sechsmonatigen Untersuchung. In der Ende 1994 abgeschlossenen Bewertung wurde der Zweimotor-Typ aufgrund seines hohen Wirkungsgradpotenzials ausgewählt. Hinter der Entscheidung stand eine Voraussicht: Die Leistungselektronik - Halbleiter und elektronische Schaltungen - würde in naher Zukunft einen großen Sprung machen, wodurch das konventionelle Getriebe vollständig eliminiert werden könnte.

Das übernommene System erhielt später den Namen Toyota Hybrid System (THS). Die Komponenten der Architektur lassen sich folgendermaßen nachvollziehen:

• Ein Antriebsmotor, der das Rad antreibt und beim Verzögern als Generator arbeitet
• Ein zweiter Motor, der Strom erzeugt, das Getriebe steuert und auch die Aufgabe des Anlassers übernimmt
• Ein Leistungsteiler mit Planetengetriebe, der die beiden Elektromotoren mit dem Benzinmotor kombiniert
• Ein Wechselrichter, der zwischen Batterie und Motoren arbeitet

Ein- und Ausgangswellen befanden sich in derselben Ebene, und die Motordrehzahl wurde stufenlos geregelt. Das THS wurde im März 1997 fertiggestellt und angekündigt; Kerntechnologien wie Motor und Wechselrichter wurden intern entwickelt. Bei der Batterie arbeitete man mit Matsushita Battery Industrial zusammen, mit dem bereits bei der Forschung an Elektrofahrzeugen zusammengearbeitet worden war; das NiMH-Batteriepaket wurde an das im Dezember 1996 gegründete Joint Venture Panasonic EV Energy übertragen.

Konzept und Produktionsweg in Tokyo

Ein interessantes Detail: Das auf der Tokyo Motor Show 1995 ausgestellte Konzeptfahrzeug unterschied sich vom Serien-Hybrid. Es hatte nur einen Motor, Direkteinspritzung, ein CVT-Getriebe und anstelle der Batterie einen Kondensator; sein Ziel waren 30 Kilometer pro Liter, und das System trug den Namen "Toyota Energy Management System". Der Name "Prius" - lateinisch für "erster, Vorreiter, überlegen" - wurde ab dieser Phase verwendet. Das Serienfahrzeug ging jedoch über dieses Konzept hinaus und entwickelte sich zu einer vollwertigen Hybridarchitektur.

Der Zeitplan war beeindruckend: rund zwei Jahre vom offiziellen Entwicklungsbeginn bis zur Serienproduktion. Hinter dem Tempo standen technische Methoden: die 3D-Virtuelle-Montage-Technologie und die Nutzung der Karosserie-Schweißlinie für die Kleinserienfertigung. Außerdem wurden 1996 die Abteilungen für Steuerungssysteme und elektrische Antriebskomponenten unter der "Business Reform"-Struktur integriert und im Januar 1997 mit der Abteilung für Elektrofahrzeugentwicklung zur Electric & Hybrid Vehicle Engineering Division zusammengelegt.

Die Zahlen der ersten Prius-Generation: NHW10 und NHW11

Die erste Generation NHW10 kam am 10. Dezember 1997 in Japan auf den Markt und wurde zum weltweit ersten serienmäßig produzierten Benzin-Elektro-Hybridauto. Die Produktion lief von Dezember 1997 bis Februar 2000 im Takaoka-Werk und blieb auf insgesamt 37.425 Stück begrenzt. Eine bemerkenswerte Design-Notiz: Das Design des NHW10 stammte von kalifornischen Designern, die sich gegen die Vorschläge anderer Toyota-Studios durchsetzten. Bei der Fahrzeugeinführung gewann es den Preis "Auto des Jahres Japan" und 1998 den RJC Auto des Jahres Preis.

Die zweite Phase war der Schritt, das Modell der Welt zu öffnen. Der 2000 erschienene NHW11 - die zweite Generation - war der erste Prius, der in begrenzter Stückzahl in Asien, Amerika, Europa und Australien verkauft wurde; der Preis in den USA betrug 19.995 US-Dollar. Er wurde von Mai 2000 bis Juni 2003 im Motomachi-Werk produziert und 33.411 Stück fertiggestellt. Nach dem Honda Insight war er das zweite serienmäßig produzierte Hybridfahrzeug auf dem US-Markt.

Die erste Generation verkaufte insgesamt rund 123.000 Stück . Das kommerzielle Bild zeigt eine klare Wahrheit: Toyota gab an, beim NHW10 pro Fahrzeug Verlust gemacht zu haben und beim NHW11 lediglich die Gewinnschwelle erreicht zu haben. Der Wert der Einführung lag also nicht in den Verkaufszahlen, sondern im Beweis der Technologie.

Wie hoch ist der echte Kraftstoffverbrauch und ist er heute noch zuverlässig?

Der Verbrauch des Prius der ersten Generation hängt davon ab, welches Fahrzeug gemeint ist und wie er gemessen wurde. Für den NHW11 auf dem US-Markt berichten Besitzer bei normalem Fahrstil 50-60 mpg (ca. 3,9-4,7 L/100 km), bei aggressiverer Fahrweise etwa 35 mpg; allgemeine Durchschnittswerte werden mit 46-50 mpg oder kombiniert ca. 41 mpg angegeben. Es genügt zu bedenken, dass die Zahlen auf Besitzerdaten beruhen und sich meist auf den NHW11 beziehen; das Ziel des NHW10 in seinem eigenen Zyklus lag ohnehin bei rund 20 km pro Liter.

Bezüglich der Zuverlässigkeit ist das Bild nach über 25 Jahren Nutzung gereift. Besitzer berichten von fehlerfreiem Betrieb und soliden Batterieerfahrungen bei der ersten Generation; in Zuverlässigkeitsvergleichen über fünf Generationen wird die erste Generation mit Consumer Reports- und NHTSA-Daten bewertet. Die wartungsrelevanten Punkte sind spezifisch: zum Beispiel Bauteile, die durch Kohlenstoffablagerungen verstopfen können. Kurz gesagt ist dies die Geschichte nicht einer fehlerhaften Technologie, sondern eines langlebigen Antriebsstrangs bei richtiger Wartung.

Reichen die Wurzeln des Prius bis ins Jahr 1900 zurück?

Ja - der Stammbaum ist erstaunlich alt. Ferdinand Porsche entwarf das erste Hybridauto 1900 als Prototyp: den Lohner-Porsche Semper Vivus. Die Hybridversion kam 1901 als Lohner-Porsche Mixte in den Verkauf. Die Geschichtsschreibungen, die den Ursprung des modernen Prius mit diesem Fahrzeug von vor rund hundert Jahren verbinden, sind kein Zufall: Das Problem, den seriell-parallelen Leistungsfluss zu steuern, hat sich seit 1900 nicht geändert; geändert hat sich die Reifung der Komponenten, die es lösen - der Batterien und der Leistungselektronik.

Zwischen diesen Zeiten liegen voneinander unabhängige Versuche: 1973 baute der Elektroingenieur Victor Wouk einen Hybridprototyp auf Basis eines Buick Skylark von 1972. Der seriell konstruierte Owen Magnetic, bei dem der Motor die Batterien lud und den Elektromotor speiste, war einer der frühen Hybride. Auch der GM XP 512 von 1969 und der sechsrädrige Briggs & Stratton-Versuch von 1980 gehören zu derselben langen und ununterbrochenen Experimentiertradition. Der zweite Vorläufer der modernen Welle war der Honda Insight , der Ende 1999 als zweisitziges Liftback auf den Markt kam.

Die langfristige Wirkung des Launchs

Eines der messbaren Ergebnisse des Launchs von 1997 haben wir heute: Die Prius-Familie erreichte im Januar 2017 insgesamt 6,1 Millionen Einheiten und machte damit 61 % der 10 Millionen Hybride aus, die Toyota seit 1997 verkauft hat; das Modell wird in mehr als 90 Märkten verkauft. Ein neuerer Beweis ist technischer Natur: Im Juli 2023 brach ein Prius LE 2024 mit Hypermpg-Messtechniken auf der 5.150 km langen Strecke von Los Angeles nach New York einen Guinness-Rekord mit 2,52 Litern auf 100 km; im normalen Betrieb bietet die neueste Generation einen Verbrauch von bis zu 4,06 Litern auf 100 km.

Auch die Schwierigkeit der Frühentwicklung fand Eingang in die Aufzeichnungen: Toyota-Ingenieure stellten bei Testfahrten fest, dass der Kraftstoffverbrauch der Prototypen sogar schlechter war als der eines Standard-Corolla. Der Weg von dort zur Serienproduktion und zu den heutigen Werten ist genau das Werk ingenieurmäßiger Disziplin. Das Projekt wurde am 30. Oktober 2024 bei einer Zeremonie in Toyota City mit einem IEEE Milestone geehrt; der Text der Gedenktafel betont, dass das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor und zwei Elektromotoren verwendete und die während der Fahrt verlorene Energie zurückgewann. Auch Uchiyamada hielt bei der Zeremonie eine kurze Ansprache.

Fazit: Zwei Jahre, eine Entscheidung und die Wende einer ganzen Branche

Die technische Lesart der G21-Geschichte lautet: Die richtige Technologie ist nicht immer die bequemste Option. Die erste Antwort des Teams war sicher - ein Motor mit Direkteinspritzung und ein effizientes Getriebe. Die von der Geschäftsleitung auferlegte Bedingung "doppelter Wirkungsgrad oder Streichung" drängte das Team zu einer unerprobten Architektur; die Prognosen bei Leistungselektronik und Batterie machten dieses Risiko tragbar. Eine unerprobte Technologie in etwa zwei Jahren von der offiziellen Freigabe zur Serienproduktion zu bringen, ist über den Effizienzanspruch hinaus eine Führungs- und Produktionsleistung. Das erste Fahrzeug, das im Dezember 1997 in Japan erschien, startete als Verlustprodukt, ging aber als Referenzpunkt des Hybridzeitalters in die Geschichte ein.

Quellen

• The Story Behind the Birth of the Prius, Part 1 | Toyota Motor Corporation Official Global Website
• Item 1. Development of Prius and Hybrid Strategy - Toyota 75 Years History
• The Story Behind the Birth of the Prius, Part 2 | Toyota
• The Toyota Prius Transformed the Auto Industry - IEEE Spectrum
• Milestones: Toyota Prius, the World's First Mass-Produced Hybrid Vehicle, 1997 - ETHW
• Toyota Prius - Wikipedia
• Gamechanger: how Ferdinand Porsche designed the first hybrid car - Porsche Newsroom
• Lohner-Porsche - Wikipedia
• What Is the History of Hybrid Cars? - HowStuffWorks
• Honda Insight - Wikipedia
• Every Toyota Prius Generation, Ranked By Reliability - Jalopnik
• Considering a First Gen Prius - PriusChat