Im unteren Prinzipbild ist ein serieller Hybrid Antriebsstrang dargestellt. Ein serielles Hybridfahrzeug verfügt über einen beliebigen Verbrennungsmotor (1.), einen Elektromotor (4.) der direkt mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist und einen Elektromotor (5.) der an ein Getriebe/Differential (3.)  angebunden ist. Eine Hochleistungsbatterie (7.) stellt in manchen Betriebsmodi die nötige Energie für die Leistungselektronik (6.) zur Verfügung, die damit die Elektromotoren (4., 5.) betreibt. Serieller Hybrid mit beteiligten Komponenten

Der Verbrennungsmotor in einem seriellen Hybridfahrzeug hat keine mechanische Verbindung zu den Antriebsrädern, stattdessen wird er in einem sehr guten Wirkungsgradbereich betrieben und treibt somit die E-Maschine 1 (4.) an, die ständig als Generator arbeitet. Die somit erzeugte elektrische Energie wird dann an die E-Maschine 2 (5.) weitergeleitet. Diese zweite E-Maschine ist der eigentliche Fahrzeugantrieb. 

 

 

 

Möchte man beispielsweise ein Fahrzeug mit einer Antriebsleistung von 50 kW antreiben, so muss die E-Maschine 2. diese Leistung zur Verfügung stellen können. Damit diese Leistung dauerhaft abgerufen werden kann, muss die E-Maschine 1 diese Leistung plus Wirkungsgradverluste ständig erzeugen, das heisst, die E-Maschine 1 sollte über eine Generatorleistung von wenigstens 55kW verfügen. Der Verbrennungsmotor wiederum liefert die nötige Leistung für die E-Maschine 1 im Generatorbetrieb, deshalb muss der Verbrennungsmotor ca. 60 kW Leistung dauerhaft zur Verfügung stellen können.   

Generell muss ein serieller Hybrid somit mehr als die dreifache Antriebsleistung verbauen, um fahren zu können. Die lange Wirkungsgradkette von der im Kraftstoff gespeicherten Energie bis zur erzeugten Bewegungsenergie bedeutet einen schlechten Gesamtwirkungsgrad des Systems. 

 

Konventionell     

Der Seriell Hybrid wandelt im konventionellen Fahrmodus die Antriebsleistung mehrfach: Der Verbrennungsmotor betreibt die E-Maschine 1 als Generator, die somit die notwendige elektrische  Leistung für die E-Maschine 2 zur Verfügung stellt; Diese arbeitet als Antriebsmotor.

Konventionell fahren: Betriebsmodus serieller Hybrid

    

Elektrisch fahren     

Die elektrische Maschine 2 treibt allein das Fahrzeug an, indem elektrische Energie aus der Batterie entnommen wird und der Leistungselektronik bereitgestellt wird. 

Der Verbrennungsmotor ist während dieser Phase ausgeschaltet.

Elektrisch fahren: Betriebsmodus serieller Hybrid

        

Boosten     

Der Verbrennungsmotor wird mit voller Leistung betrieben, damit kann die E-Maschine 1 als Ge- nerator elektrische Energie zur Verfügung stellen. Zusätzlich nutzt die elektrische Maschine 2 die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie um ein maxi- males Abtriebsmoment zu erzeugen.

Seriell Hybrid Betriebsmodus Boosten

     

Rekuperation     

Das Fahrzeug wird durch die elektrische Maschine 2 abge- bremst, die als Generator arbeitet. Ein Großteil der Bewe- gungsenergie des Fahrzeugs wird in die Batterie zurückgespeisst . Der Verbrennungsmotor und die E-Maschine 1 werden in diesem Modus abgeschalten.

Seriell Hybrid Rekuperation bzw. elektrisch bremsen

  

Lastpunktanhebung     

Der Verbrennungsmotor arbeitet  im günstigsten Verbrauchspunkt und betreibt die E-Maschine 1 als Generator. Lediglich ein Teil dieser Generatorleistung wird von E-Maschine 2 als Abtriebs- leistung benötigt. Der restliche Anteil wird genutzt um elektri- sche Energie in der Batterie zu speichern.

Serieller Hybrid Lastpunktanhebung bzw. Generatorbetrieb

 

Allgemeine Prinzipskizze eines Seriell Hybridfahrzeugs:

Seriellhybrid Allgemein

 

Quelle: Hybrid-Autos.Info