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.
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 in etwa 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.
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.
Boosten
Der Verbrennungsmotor wird mit voller Leistung betrieben, damit kann die E-Maschine 1 als Generator elektrische Energie zur Verfügung stellen. Zusätzlich nutzt die elektrische Maschine 2 die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie um ein maximales Abtriebsmoment zu erzeugen.
Rekuperation
Das Fahrzeug wird durch die elektrische Maschine 2 abgebremst, die als Generator arbeitet. Ein Großteil der Bewegungsenergie des Fahrzeugs wird in die Batterie zurückgespeisst . Der Verbrennungsmotor und die E-Maschine 1 werden in diesem Modus abgeschalten.
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 Abtriebsleistung benötigt. Der restliche Anteil wird genutzt um elektrische Energie in der Batterie zu speichern.
Allgemeine Prinzipskizze eines Seriell Hybridfahrzeugs:
Quelle: Hybrid-Autos.Info