CH708588A1

CH708588A1 - Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb.

Info

Publication number: CH708588A1
Application number: CH01589/13A
Authority: CH
Inventors: Siegfried A Eisenmann
Original assignee: Siegfried A Eisenmann
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Fahrantrieb (4), einem elektrischen Energiespeicher (3a, 3b) zur Bereitstellung von elektrischer Energie für den Fahrantrieb, einer Verbrennungskraftmaschine (1) und einem ausschliesslich von der Verbrennungskraftmaschine (1) angetriebenen Elektrogenerator (2) zur Wiederaufladung des elektrischen Energiespeichers (3a, 3b). Dabei ist der Energiespeicher (3a, 3b) mit mindestens einer ersten Teilbatterie (3a) und mindestens einer zweiten Teilbatterie (3b) ausgebildet, und ein Schaltelement (30) ist derart zwischen der ersten Teilbatterie (3a), der zweiten Teilbatterie (3b), dem Elektrogenerator (2) und dem elektrischen Fahrantrieb (4) angeordnet, und derart ausgebildet, dass die erste Teilbatterie (3a) und die zweite Teilbatterie (3b) wechselweise dem Elektrogenerator (2) oder dem elektrischen Fahrantrieb (4) zuschaltbar sind.

Description

Beschreibung

[0001 ] Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 10.

[0002] Im Speziellen handelt es sich dabei um ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb bei dem der Traktionsantrieb ausschliesslich durch einen, aus einem Elektrospeicher betriebenen, Elektromotor erfolgt. Der Elektrospeicher ist dabei als mehrfach wieder aufladbare Batterien bzw. Akkumulatoren ausgebildet, welcher zugeführte elektrische Energie speichern und diese zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgeben kann. Mit Batterie ist hier also keine nur einmalig verwendbare Primärzelle gemeint.

[0003] Die derzeit verfügbaren Batterien weisen - wie auch aus untenstehenden Beispielen ersichtlich - eine zu geringe Speicher-Kapazität auf, als das eine von Nutzern allgemein akzeptierte Fahrreichweite im Nur-Elektro-Fahrzeug-Modus (NEFZ Modus) erzielbar wäre. Speziell der hohe Preis, sowie das hohe Leistungsgewicht und Leistungsvolumen von Elektro-speichern macht auch eine grosszügigere Dimensionierung der Energiespeicher unattraktiv. Daher sind ohne massive Weiterentwicklungen im Bereich der elektrischen Energiespeicher, Fahrzeuge mit rein elektrischem Fahrantrieb für die breite Masse an Nutzern uninteressant.

[0004] Hierzu hat beispielsweise das süddeutsche Automobil-Zulieferunternehmen Mahle einen 2-Zylinder-Benzinmotor entwickelt, bei welchem ein Generator zur Umwandlung der mechanischen Energie des Verbrennungsmotors in elektrische Energie, direkt im Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine integriert ist (siehe Pressebericht der Firma Mahle in VDI-Nachrichten vom Oktober 2012). Dem Bericht zufolge ist dieser Motor als «Range Extender» gedacht bei welchem die erzeugte elektrische Ausgangsleistung teils zum Aufladen der Batterie und teils direkt zur elektromotorischen Traktion des Fahrzeugs ausgelegt. In einem in diesem Artikel angeführten, praktischen Beispiel hat die Batterie eine Energiekapazität von 14 kWh, der Verbrennungsmotor eine Maximalleistung von 30 kW und der Elektromotor eine Dauerleistung von 55 kW. Die Reichweite alleine aus der Batterie wird dann im NEFZ Modus (also reine Batteriefahrt ohne Nutzung des Range-Extenders), bei einer Fahrgeschwindigkeit 70 km/h, mit etwa 70 km angegeben. Bei einer zusätzlichen Nutzung einer Tankfüllung von 25 Litern Kraftstoff für den Verbrennungsmotor, wird eine Gesamtreichweite von ca. 500 km angegeben.

[0005] Das Kraftfahrzeug ist also weiters mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem Generator ausgestattet, mit welchen eine Aufladung des Elektrospeichers durchführbar ist. Es erfolgt dabei aber keine direkte mechanische Drehmomentübertragung vom Verbrennungsmotor zu den Antriebsrädern.

[0006] Im Fährbetrieb ist hierbei eine parallele oder alternative Versorgung des Elektromotors durch den Verbrennungsmotor und/oder die Batterie vorgesehen. Dabei wird die von dem Generator erzeugte, elektrische Energie nicht nur zum Aufladen der Batterie, sondern auch zum direkten Betrieb des Antriebs-Elektromotors genutzt. Als elektrischer Fahrantrieb ist dabei ein dauermagnetisch erregter Synchronmotor vorgesehen.

[0007] Beispielsweise ist auch das aus der Sonderausgabe Automobiltechnische Zeitschrift ATZ des Springer Verlags vom Oktober 2012, auf den Seiten 28-36 bekannte Hybrid-Elektrofahrzeug mit elektromotorischem Antrieb ebenso teils aus einem von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Generator und teils aus einer von dem Generator aufladbaren Batterie versorgt.

[0008] WO 201 1/114 247 zeigt ein Elektrospeichersystem für Fahrzeuge, bei welchem von mehreren parallelgeschalteten Akkumulatoren jene vom Versorgungsbus getrennt werden, welche einen niedrigeren Ladezustand aufweisen als die anderen. Damit soll bei der Entladung ein möglichst gleichartiger Ladezustand aller Akkumulatoren beizubehalten werden und ansonsten allfällig auftretende Ausgleichsströme zwischen den Akkumulatoren vermieden werden.

[0009] Zwar bringen die oben erläuterten Range-Extender-Konzepte Verbesserungen, jedoch ist eine reine Zurückbesinnung auf klassische Verbrennungskraftmaschine, welche speziell im Teillastbetrieb nur eine geringe Energieeffizient aufweist, im Sinne des Umweltschutzes keine befriedigende Lösung. Auch stellt bei einem solchen Konzept der fortwährende, Undefinierte Wechsel zwischen Auf- und Entladung des Elektrospeichers - abhängig von unvorhersehbaren Faktoren wie dem Verkehrsfluss und dem spezifischem Fahrverhalten des Nutzers - eine Belastung des Energiespeichers dar, was dessen Lebensdauer, effektiv erzielbaren Wirkungsgrad, etc. beeinträchtigt.

[0010] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches energieeffizient und umweltfreundlich, langlebig und preisgünstig in der Anschaffung ist, mit welchem aber dennoch eine hinreichende, den Konsumentenwünsche entsprechende Reichweite erzielbar ist.

[0011 ] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches einen hohen Wirkungsgrad bezüglich der eingesetzten Primärenergie und geringe Schadstoffemissionen erzielt.

[0012] Eine weitere Aufgabe ist es die Belastung der Elektro-speicher im Kraftfahrzeug zu senken und deren Lebensdauer und Dauereinsatz-Effizienz zu verbessern.

[0013] Es ist daher eine spezielle Aufgabe ein rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem Generator zur lokalen Erzeugung von elektrischer Energie bereitzustellen, welches einen geringen Kraftstoffverbrauch und einen schonenden Umgang mit den Fahrzeugbatterien erzielt.

2 [0014] Eine spezielle Aufgabe ist auch die Vermeidung von häufigen Mikro-Ladezyklen der Batterien, welche die Batterielebensdauer senken können.

[0015] Diese Aufgaben werden durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Merkmale, die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

[0016] Soll ein solches Fahrzeug mit elektrischem Fahrantrieb am Markt erfolgreich sein, dann müssen einige wesentliche Eigenschaften vorhanden sein:

[0017] Zunächst ergibt sich aufgrund der beschränkten Kapazitäten der derzeit verfügbaren elektrischen Energiespeicher, deren gegenüber einer Kraftstofftankung deutlich längeren Aufladedauer und der - im Vergleich zum gut ausgebauten Tankstellennetz - kaum vorhandenen öffentlichen Auflade-Infrastruktur, speziell in ländlichen Gebieten, die Forderung, dass das Fahrzeug mit einem Range-Extender-Verbrennungsmotor ausgerüstet ist. Für ein wirtschaftlich arbeitendes Fahrzeug mit Elektroantrieb und Range-Extender soll dieser zum Aufladen der Fahr-Batterien über den Generator nur im optimalen spezifischen Kraftstoff-Verbrauchspunkt bzw. im Arbeitspunkt mit minimalem Schadstoffausstoss (oder einem Kompromiss dieser beiden Kriterien) seines Drehzahl-Drehmoment-Kennfelds betrieben werden. Dies soll mit einer höchstmöglichen Ausnutzung des im Kraftstofftank vorhandenen Energieinhalts erzielt werden.

[0018] Dazu besteht erfindungsgemäss das Batteriesystem im Fahrzeug aus zwei getrennten Teilbatterien, welche jeweils für sich auf- oder entladen werden können. Es handelt sich bei den Teilbatterien speziell um für den Traktionsantrieb bestimmte Batterien, insbesondere also mit zumindest annähernd gleicher Spannung und Kapazität, also nicht etwa um eine Kombination einer Hochvolt-Traktionsbatterie und einer Niedervolt-Bordnetzbatterie. Es handelt sich auch um Teilbatterien für die Traktion mit einer Kapazität von mehreren hundert Wh, speziell mehr als 1 kWh, z.B. etwa 5 bis 100 kWh, und nicht um Puffer- Übertragungs- oder Gleichricht-Kondensatoren mit nur geringen Kapazitätswerten. Während die eine Erste der Teilbatterien zum Betrieb des Elektromotors des Traktionssystem genutzt wird, kann eine Zweite der Teilbatterien getrennt davon mittels des vom Range-Extender angetriebenen Generators unabhängig von der Ersten aufgeladen werden. Der Verbrennungsmotor kann dabei bezüglich seiner Drehzahl und seines Drehmomentes stets in seinem derzeitigen Kraftstoff-Verbrauchsoptimum betrieben werden. Wenn die aufzuladende Teilbatterie geladen ist, kann der Verbrennungsmotor abgestellt werden. Die Kombination Batterie - Verbrennungsmotor kann dabei derart ausgelegt werden, dass der Punkt oder Bereich des Verbrauchsoptimums des Verbrennungsmotors zugleich auf der elektrischen Seite mit dem Punkt oder Bereich einer optimalen Aufladekurve der Teilbatterie in ihrem Betriebsbereich zusammenfällt, speziell optimal bezüglich deren Lebensdauer.

[0019] Die Traktionsleistung wird dabei erfindungsgemäss nur aus der momentan nicht in Aufladung befindlichen Teilbatterie entnommen. Sinkt der Ladezustand der zur Traktion genutzten Batterie unter eine definierte Schwelle, speziell in einen Bereich, dessen Nutzung sich negativ auf die Lebensdauer oder den Wirkungsgrad der Batterie auswirken würde, erfolgt ein automatischer Wechsel der Zuordnung der Teilbatterien, beispielsweise durch ein elektrisches Umschalten. Bei dem Wechsel wird die Rolle der durch den Range-Extender aufgeladenen Lade-Batterie zu jener der Traktions-Batterie und die Rolle der verbrauchten vorherigen Traktions-Batterie wird zur Lade-Batterie.

[0020] Der Integrierte Start Generator (ISG) oder eine zusätzliche Startereinrichtung startet dann den Verbrennungsmotor erneut um die bei der Traktion zuvor entleerte Teilbatterie zu Laden. Wird der Verbrennungsmotor dabei nur im Bereich des Kraftstoffverbrauchsoptimums betrieben, also nicht im wesentlich ungünstigeren Teillastbereich, so kann die im Kraftstoff enthaltenen Energie mit einer hohe Effizienz genutzt werden. Die bei Optimalbetrieb erzeugte elektrischen Energiemenge, welche der Generator des Verbrennungsmotors abgibt, kann dabei derart abgestimmt werden, dass die Teilbatterie mit einem im Wesentlichen konstanten Ladestrom geladen wird, welcher vorzugsweise dem optimale Ladestrom hinsichtlich der Lebensdauer der Batterie zumindest annähernd übereinstimmt.

[0021 ] Erfindungsgemäss wird also ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Fahrantrieb, einem elektrischen Energiespeicher zur Bereitstellung von elektrischer Energie für den Fahrantrieb, einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einem Otto- oder Dieselmotor, und einem ausschliesslich von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Elektrogenerator zur Wiederaufladung des elektrischen Energiespeichers. Insbesondere kann der Elektrogenerator also nicht von Seiten des Fahrantriebs angetrieben werden, es besteht also speziell keine mechanische Kopplung oder Kopplungsmöglichkeit zwischen dem mit der Verbrennungskraftmaschine verbundenen Elektrogenerator und dem Fahrantrieb.

[0022] Der Energiespeicher ist als Batteriesystem mit mindestens einer ersten Teilbatterie und mindestens einer zweiten Teilbatterie ausgebildet und es ist ein Schaltelement derart zwischen der ersten Teilbatterie, der zweiten Teilbatterie, dem Generator und dem elektrischen Fahrantrieb angeordnet, welches und derart ausgebildet ist, dass die erste Teilbatterie und die zweiten Teilbatterie wechselweise dem Generator oder dem elektrischen Fahrantrieb zuschaltbar sind.

[0023] Das Schaltelement ist anders ausgedrückt zwischen einer ersten Betriebsart, in welcher der Generator der ersten Teilbatterie und der elektrische Fahrantrieb der zweiten Teilbatterie zugeschaltet ist, und einer zweiten Betriebsart, in welcher der Generator der zweiten Teilbatterie und der elektrische Fahrantrieb der ersten Teilbatterie zugeschaltet ist, umschaltbar. Insbesondere ist das Schaltelement dabei automatisch während des Fährbetriebs umschaltbar, sodass ein wechselweise ein Laden oder ein Entladen der jeweiligen Teilbatterie durchführbar ist.

3 [0024] Eine elektrische Energiemanagement-Einheit kann dabei derart ausgebildet sein und in Wirkverbindung zu der Verbrennungskraftmaschine stehen, dass die erste Teilbatterie derart aufgeladen wird, dass dabei die Verbrennungskraftmaschine entweder dauerhaft in einem Bereich ihres geringsten spezifischen Kraftstoffverbrauchs im Motorkennfeld betrieben wird, oder gänzlich deaktiviert wird. Speziell wird dabei die die Verbrennungskraftmaschine dauerhaft in einem Optimalbereich mit einer Abweichung von weniger als 5% vom geringsten spezifischen Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine betrieben, insbesondere wobei dieser Bereich einer Auslegung und aktuellen Umgebungsbedingungen der die Verbrennungskraftmaschine angepasst sein kann. Bei diesem Betrieb der die Verbrennungskraftmaschine wird die erste Teilbatterie mit ihrer, insbesondere hinsichtlich einer von der Teilbatterie erzielbaren maximalen Ladezyklenzahl, optimalen Ladekurve vom Elektrogenerator geladen. Speziell kann dabei die Teilbatterie während ihres gesamten Ladevorgangs mit zumindest annähernd konstanter Ladeleistung geladen werden und/oder dabei nicht der gesamte zur Verfügung stehende Kapazitätsbereich der Teilbatterie genutzt werden.

[0025] Es ist also eine mechanische Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug zu jedem Zeitpunkt jeweils ausschliesslich aus einer der Teilbatterien, welche einer Traktion durch den Fahrantrieb zugeordneten ist, entnehmbar und eine vom elektrischen Generator bereitgestellte elektrische Energie ist jeweils ausschliesslich einer anderen der Teilbatterien, welche einer Wiederaufladung durch den Generator zugeordneten ist, zuführbar. Speziell kann dabei mit dem Schaltelement die erste Teilbatterie und zweiten Teilbatterie stets elektrisch voneinander getrennt sein und mit dem Schaltelements die erste Teilbatterie und die zweite Teilbatterie wahlweise jeweils dem Fahrantrieb oder dem Generator zugeordnet werden, insbesondere automatisch und abhängig von einem Ladezustand der Teilbatterien.

[0026] Der Verbrennungsmotor kann dabei auch mit einem Turbolader oder Kompressor aufgeladen werden, wobei speziell statt eines herkömmlichen Abgas-Turboladers ein elektrisch angetriebener Turbolader, welcher von einer der Teilbatterien oder direkt vom Generator gespeist wird. Somit kann z.B. der Abgasstaudruck reduziert, die Wirkung eines allfälligen Abgas-Katalysators verbessert und/oder eine gezielte Regelung der Aufladung auf elektronischem Wege realisiert werden um den Verbrennungsmotor noch effizienter zu gestalten.

[0027] Ein weiterer wichtiger Aspekt für ein marktfähiges Elektrofahrzeug ist die Forderung, dass dieses kostengünstig gefertigt werden kann. Um bei den derzeit erreichbaren, begrenzten Energiedichten der Batterien hinreichend gespeicherte elektrische Energie Vorhalten zu können, um mit einem rein elektrisch betriebenen Fahrzeug eine akzeptable, mit konventionellen Verbrennungsmotor-Kraftfahrzeugen vergleichbare Fahrstreckenreichweite erzielen zu können, sind die Batterien meist gross, schwer und teuer. Es sollte auch darauf geachtet werden, dass der Bauaufwand für die Auflade- und Leistungselektronik so klein wie möglich ist und diese nur geringe Verlustleistungen aufweisen.

[0028] Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten, konkreten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben, wobei auch auf weitere Vorteile der Erfindung eingegangen wird. Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 Blockschema eines Elektrofahrzeugs mit einem Verbrennungskraft-Range-Extender nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Fahrzeug-Konzeptes in einem Blockschema;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Fahrzeug-Konzeptes in einem Blockschema;

Fig. 4a ein erstes Beispiel eines Betriebs eines erfindungsgemässen Fahrzeugs;

Fig. 4b ein zweites Beispiel eines Betriebs eines erfindungsgemässen Fahrzeugs;

Fig. 5 ein Beispiel eines Kraftstoff-Verbrauchskennfeld einer Verbrennungskraftmaschine;

Fig. 6 eine Beispiel einer Ladekurve eines Elektrospeichers.

[0029] Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform des strukturellen Aufbaus eines Seriell-Hybrid-Kraftfahrzeugs aus dem Stand der Technik. Darin ist ein Verbrennungsmotor 1 mit einem Generator 2, welcher auch als Integrierter Starter Generator (ISG) ausgeführt sein kann, als Range-Extender angewandt, welcher die Energie des getankten Kraftstoffs (z.B. Ethanol, Benzin, Diesel, Biodiesel, Flüssiggas, etc.) in elektrische Energie umwandeln kann. Der Range-Extender kann aber beispielsweise auch mit einem Freikolben-Lineargenerator als Verbrennungsmotor mit integriertem Generator ausgebildet sein.

[0030] Der ISG 2 kann beispielsweise als ein integrierter Kurbelwellen-Startergenerator ausgeführt sein, welcher in der Regel als eine permanentmagnetisch erregte Synchronmaschine als Drehstrom- Motor und -Generator ausgebildet ist. Die Induktionen der Dauermagnete kann entsprechend dem Startmoment für den Verbrennungsmotor 1 , auch bei Kaltstart, dimensioniert sein, aber auch derart, dass die mechanische Leistung der antreibenden Verbrennungskraftmaschine 1 in elektrische Leistung umwandelbar ist, vorzugsweise mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad.

4 [0031 ] Die vom Range-Extender bereitgestellte elektrische Energie kann dann über den Pfad 1 1 direkt dem Fahr-Stromrichter 20, welcher einen oder mehrere Traktionsmotoren 4 entsprechend von vorgegebenen Fahrbefehlen 21 ansteuert. Das Drehmoment des Traktionsmotors 4 wird, optional über ein Getriebe 5 und ein Differential 6 an die Antriebsräder 7 übertragen. Alternativ kann auch ein direkter Antrieb der Räder 7 durch den Elektromotor 4 erfolgen, beispielsweise mit je einen einzeln angesteuerten Radnabenmotor 4a, wie dies mit unterbrochenen Linien dargestellt ist.

[0032] Die vom Range-Extender bereitgestellte elektrische Energie kann aber auch über den Pfad 12 in den elektrischen Energiespeicher 3 geleitet werden, um diesen Aufzuladen. Speziell wird dabei jeweils jener Teil an überschüssiger, vom Range-Extender 1 ,2 produzierten elektrischen Energie, welche momentan nicht vom Fahrantrieb 4 benötigt wird, in den Energiespeicher 3 eingelagert.

[0033] In umgekehrter Weise kann dem Energiespeicher 3 über den Pfad 13 elektrische Energie zum Betrieb des Fahrmotors 4 entnommen werden. Der Fahrantrieb kann somit betrieben werden:

• aus dem Energiespeicher alleine (z.B. bei ausgeschaltetem Range-Extender),

• aus dem laufenden Range-Extender, wobei überschüssige Energie in den Energiespeicher abgelegt wird, oder

• aus dem Energiespeicher und dem laufenden Range-Extender (z.B. wenn höhere Leistungen angefordert werden als eine der beiden Quellen für sich alleine liefern kann).

[0034] Das elektrische Energiemanagement (EEM) des Kraftfahrzeugs und das Motorsteuergerät (ECU) für den Fahrantrieb 4 und das Steuergerät für den Range-Extender (mit Verbrennungsmotor und ISG) sind für diese Aufgaben entsprechend ausgelegt.

[0035] Das Bordnetz 8 zum Betrieb von Hilfsverbrauchern und der Komforteinrichtungen (z.B. das 12V, 24V oder 48V Klein-spannungs-Bordnetz) kann mit einem DC-DC Wandler 9 von der meist deutlich höher liegenden Batteriespannung des Energiespeichers 3 abgezweigt werden.

[0036] Zusätzlich zur Aufladung des Energiespeichers 3 durch den an Bord des Fahrzeugs verbauten Range-Extender 1 ,2 kann auch eine Einrichtung 19 zur Aufladung durch externe Energiequellen, wie z.B. dem öffentlichen Stromnetz, Solarzellen, Windkraftgeneratoren, Blockkraftwerken, etc. vorgesehen sein.

[0037] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung in Form eines schematischen Aufbaus des Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs. Als Kraftfahrzeuge sind hier im speziellen Automobile verschiedenster Ausprägung gemeint, es kann sich - aber ebenso um Motorräder, Busse, Baustellenfahrzeuge, landwirtschaftliche Fahrzeuge, aber auch Wasserfahrzeuge oder Luftfahrzeuge, etc. handeln.

[0038] Auch hier ist eine Verbrennungskraftmaschine 1 mit einem Generator 2 (ISG) gekoppelt, welcher als Range-Extender benutzt wird, mit welchem auch während der Fahrt die Energie des Verbrennungs-Kraftstoffes in elektrische Energie für einen Elektro-Fahrantrieb 4 umgewandelt werden kann. Somit kann, insbesondere wenn die gespeicherte elektrische Energie nicht ausreicht die gewünschte Fahrstrecke zu bewältigen, auf konventionellen Treibstoff zur Erzeugung der elektrischen Energie zurückgegriffen werden, welcher sich in kurzer Zeit tanken lässt, sodass keine zeitraubenden unerwünschten Lade-Zwischenstopps einzuplanen sind, wie dies bei bekannten reinen Elektrofahrzeugen der Fall ist.

[0039] Erfindungsgemäss soll dabei ein ineffizienter Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors 1 vermieden werden. Der Motor 1 sollte möglichst immer in jenem Bereich, in welchem er den geringsten Kraftstoffverbrauch aufweist oder in welchem er den geringsten Schadstoffausstoss verursacht, betrieben werden, oder ansonsten ganz deaktiviert werden. Bei einem derartigen Optimalbetrieb des Verbrennungsmotors 1 hat dieser aber auch eine annähernd Konstante Ausgangsleistung. Bei direkter Nutzung des Verbrennungsmotor-Drehmoments zum direkten mechanischen Fahrzeugantrieb - wie bei klassischen Verbrennungskraftfahrzeugen - ist ein derartigen Optimalbetrieb nicht dauerhaft möglich, da während des Fährbetriebs starke Schwankungen der angeforderten Fahrleistung zwischen Stillstand, Beschleunigung und Bremsung auftreten.

[0040] Auch die bei Seriell-Hybriden im Stand der Technik von dem an den Verbrennungsmotor 1 gekoppelten Generator 2 erzeugten elektrischen Leistung, wäre im Falle eines möglichst stetigen Optimalbetriebs im Wesentlichen konstant, und eignet sich daher für sich alleine nicht zur direkten Nutzung durch den dynamisch betriebenen Elektro-Fahrantrieb 4. Die bekannte Praxis, eine parallel geschaltete Batterie 3 zum Ausgleich der in der jeweiligen Fahrsituation zu viel oder zu wenig erzeugten elektrischen Energie zu nutzen, vermag dies prinzipiell auszugleichen, jedoch stellt die stetige Wechselbelastung aus Laden und Entladen für den verwendeten Elektrospeicher 3 eine hohe Belastung dar, welche sich auf dessen Lebensdauer durch die vielen Lade- und Entlade-Zyklen und unstetigen Ladeströmen, negativ auswirkt. Eine häufige Erneuerung des Elektro-speichers 3 ist aus wirtschaftlicher Sicht nicht gangbar, da der Elektrospeicher 3 meist einen Grossteil der gesamten Fahrzeugkosten ausmacht. Eine hohe Lebensdauer des Elektro-speichers 3 zu erzielen ist daher anzustreben.

[0041 ] Beispielsweise vertritt Prof. Dr. Andrea Vezzini in dem Buch «Erneuerbare Energie» Wiley-VCH-Verlag, 2012 die Auffassung: «Soll die Batterie ein Autoleben lang halten, dann muss sie bis zu einer Million Lade- und Entlade-Zyklen

5 verkraften. Damit sie nicht nennenswert nachlässt, sollte sie dafür nur bis zu max. 20% ihrer Kapazität geladen und entladen werden.»

[0042] Diese allgemeine Aussage ist für viele der derzeit in Fahrzeugen Verwendung findenden Batterie-Technologien wie beispielsweise bei den derzeitig am häufigsten genutzten Lithium-Ionen (Lilon) Akkumulatoren - in ihren Grundzügen auch experimentell bestätigt worden. Speziell sollten generell Tiefentladungen vermieden werden, beispielsweise unter 20% der Nenn- oder Maximalkapazität. Diese Ladungsuntergrenze lässt sich beispielsweise anhand der Zellenspannung - der so genannten Entladeschlussspannung ermitteln, gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung der Temperatur.

[0043] Bei der Aufladung sind speziell Überladungen zu vermeiden, da diese dem Elektrospeicher 3 schaden. Bei der Aufladung folgt vielfach (z.B. bei Lilon-Akkus) nach einer ersten, recht schnellen Ladung bis auf ca. 80% der Maximal- oder Nennkapazität eine deutlich langsamer erfolgende Top-Up Ladung der restlichen ca. 20%. Die bekannten, speziell bei NiCd Batterien stark ausgeprägten Memory-Effekte spielen heute - speziell bei korrekter Anwendung der Batterie - nur mehr eine sehr untergeordnete Rolle. Lilon-Batterien leiden im Allgemeinen keinen Schaden, wenn diese nur innerhalb eines eingeschränkten Kapazitätsbereichs betrieben werden. Dieser eingeschränkte Kapazitätsbereich kann z.B. abhängig vom Batterietyp - innerhalb des oben erwähnten Bereichs von ca. 80% der Maximalkapazität als Ladungsobergrenze (bzw. entsprechender Ladeschlussspannung) und ca. 20% oder 30% der Maximalkapazität als untere Entladegrenze (bzw. der zugehörigen Entladeschussspannung) bestimmt werden. Die Bereichsgrenzen müssen dabei nicht exakt eingehalten werde, und können auch variieren, insbesondere mit der Batterietemperatur und/oder Batterietypus. Jedoch sollte in allen Betriebsszenarien stets ein hinreichender Sicherheitsabstand zu einer Tiefentladung oder Überladung sichergestellt werden.

[0044] Im Stand der Technik mit einer einzigen bzw. gemeinsamen genutzten Batterie 3 ist ein solches Vorgehen vielfach nicht praktikabel. Beispielsweise da ohne Range-Extender meist so gut wie der volle Kapazitätsbereich genutzt werden muss um auch nur eine annähernd akzeptable Fahrzeugreichweite zu erzielen. Auch bei Vorhandensein eines Range-Extenders wird dieser hierzu vielfach im ineffizienten Teillastbetrieb arbeiten oder die Auf- und Entladung erfolgt quasi zufällig, in Abhängigkeit vom unkontrollierbaren Wechsel der unvorhersehbaren Fahrsituationen.

[0045] Entsprechend der vorliegenden Erfindung - unter Einsatz von getrennt für die Ladung oder Entladung verwendeten Teilbatterien 3a, 3b gemeinsam mit einem Range-Extender - ist ein derartiger Betrieb jedoch ohne weiteres realisierbar. Es können die Komponenten Range-Extender-Motor 1 , Generator 2 und Teilbatterie 3a, 3b derart aufeinander abgestimmt werden, dass immer eine optimale Ladung der Batterie erfolgt - speziell wobei der Verbrennungsmotor nur im Verbrauchsoder Emissionsoptimum betrieben wird.

[0046] Insbesondere kann das System auch derart abgestimmt sein, dass die Aufladung der Lade-Teilbatterie 3a auf den gewünschten Ladezustand (von z.B. 80%) abgeschlossen ist, bevor ein nächster Wechsel aufgrund eines niedrigen’Ladezustands (von z.B. 20%) der Traktions-Teilbatterie 3b erforderlich ist. Auch wenn noch genügend Zeit für eine Vollladung der Lade-Teilbatterie 3a durch den Range-Extender 1 bis zu 100% ihrer Maximalkapazität vorhanden wäre, wird der Range-Extender 1 bei erreichen des vorgegebenen oberen Ladezustands (z.B. 75%, 80%, 85%, 90% oder 95%) abgestellt eine Volladung bis zu möglichst 100% durch den Range-Extender 1 wird erfindungsgemäss gar nicht angestrebt, da dies zum einen der Zyklen-Lebenddauer der Teilbatterie 3a, 3b abträglich wäre, und andererseits durch den dabei erforderlichen, reduzierten Ladestrom im oberen Kapazitätsbereich der Teilbatterie 3a, 3b zu einem ineffizienten Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors führen würde, welchen es erfindungsgemäss ebenfalls zu vermeiden gilt. Es wird mit dem RangeExtender 1 also nur bis hin zu einer reduzierten Ladeschlussspannung unterhalb der maximalen Ladeschlussspannung geladen. Die angestrebte, definierte obere Lade-Endkapazität oder untere Entlade-Grenzkapazität kann dabei auch von anderen Einflussgrössen, wie der Temperatur abhängig gemacht werden. Bei einer alternativen Netzladung im Stillstand kann hingegen, mit dem dabei ohne weiteres einstellbaren, reduzierten Ladestrom auch auf 100% der Batteriekapazität geladen werden.

[0047] Das symbolisch gezeigte Schaltelement 30 ist dabei derart ausgebildet, dass die Teilbatterien 3a, 3b in ihrer Zuordnung als Lade-Teilbatterie 3a zur Wiederaufladung durch den Range-Extender oder als Traktions-Teilbatterie 3b zur Entladung durch den Traktionsantrieb wechselbar sind. Die Umschaltung erfolgt dabei entsprechend des Ladezustands (speziell der Traktionsbatterie 3b), also in einem Zeitabstand von vielen Minuten und nicht etwa hochfrequent wie bei Zwischenkreiskondensatoren in einem Stromrichter. Für den Fachmann offensichtlich, kann diese erfindungsgemässe Schaltelement auch mit zeitgemässen Halbleiterschaltern verschiedenster Ausprägung ausgeführt werden.

[0048] Das erfindungsgemässe Konzept kann dabei auch auf mehr als zwei Teilbatterien 3a, 3b ausgedehnt werden, von welchen jede jeweils dezidiert entweder zur Aufladung durch den Range-Extender 1 oder zur Entladung durch den Traktionsantrieb 4 ausgewählt werden kann.

[0049] Erfindungsgemäss kann also der ISG 2 so ausgelegt sein, dass er bei der, dem Verbrauchsoptimum des Verbrennungsmotors 1 zugehörender Drehzahl, eine Spannung und einen zugehörenden Ladestrom abgibt, welcher zur optimalen Aufladung der Ladebatterien 3a notwendig ist. Die zusätzlich erforderliche Ladeelektronik für die zu ladenden Teilbatterie 3a kann damit gering gehalten werden, insbesondere bei einer Ladung mit einem zumindest annähernd konstanten Ladestrom bzw. konstanter Ladeleistung - welche ja bei Optimalbetrieb des Verbrennungsmotors generiert wird - kann z.B. eine einfache Schaltung mit Überwachung der Zellenspannung zur Ermittlung des Erreichens der gewünschten SollLadeschlussspannung zur Anschaltung des Range-Extenders als Ladestromquelle und allenfalls nötige Sicherheitsschaltungen, Temperaturüberwachungen etc. hinreichend sein.

6 [0050] Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der beschriebenen maximalen Aufladung in einen Bereich von unter 100%, z.B. etwa in einen Bereich von 75% bis 90%, speziell etwa nur bis hin zu jener Grenze, bei welcher bei Standardladeverfahren ein Wechsel auf eine langsamere Top-Up Ladung erfolgt (bei Lilon z.B. meist bei etwa 80%), kann dabei die «Lade-Intelligenz» besonders einfach gehalten werden und z.B. auf spezielle Stromrichter zur Einhaltung einer nichtlinearen Ladekurve verzichtet werden. In einer anderen Ausführungsform kann etwa nur speziell die Batterietemperatur in Betracht gezogen werden. Zumal eine Variation des Ladestroms innerhalb eines verhältnismässig geringen Toleranzbereichs so gut wie keinen Einfluss auf die erzielbare Batterie-Lebensdauer hat, können allfällig erforderliche kleiner Anpassungen im Rahmen einer Regelung des Verbrennungsmotors hin zum Punkt eines minimalen Kraftstoffverbrauchs (z.B. Abhängig von den Umgebungsbedingungen) ohne Nebenwirkungen durchgeführt werden.

[0051 ] Da bei einer Ladung mit einem Ladestrom unterhalb des maximalen Ladestroms eine weitere Verbesserung Lebenserwartung der Batterien 3a, 3b erzielbar ist, kann auch bei der Dimensionierung der Kombination von Range-Extender 1 , Teilbatterien 3a, 3b und Fahrantrieb 4 speziell darauf geachtet werden, dass - unter Einbezug gewisser Alterungseffekte - der Ladestrom (und folglich die Leistung des Range-Extenders 1 im Optimalbetrieb) tendenziell eher derart gering gehalten wird, dass die Aufladezeit einer bis zur Ladungsuntergrenze entladenen Teilbatterie 3a, in etwa der zu erwartenden Fahrzeit mit der zu entladenden Traktions-Teilbatterie 3b entspricht, bzw. jedenfalls in jenem Masse wie dies der Batterie-Lebensdauer zuträglich ist. Es kann zur weiteren Verbesserung der Batterielebensdauer also keine schnellstmögliche Ladung durch den Range-Extender mit maximal zulässigem Ladestrom, sondern eher eine langsamere Ladung, welche jedoch möglichst bis zur Entladung derzeit benutzten der Traktionsteilbatterie 3b abgeschlossen ist. Es ist jedoch im Allgemeinen, speziell bei Lilon Akkus, nicht sonderlich Lebensdauerschädlich wenn ein Wechsel der Teilbatterien bei Erreichen der Entladeschlussspannung der Traktionsbatterie 3b noch vor dem gänzlichen erreichen der gewünschten Ladeschlussspannung der Ladebatterie 3b erfolgt. Allenfalls ist auch eine gewisse Ruhezeit zwischen Entladung und Ladung, insbesondere zur Abkühlung der durch den Lade- bzw. Entladevorgang erwärmten Teilbatterie vorzusehen. Entsprechend sind die beteiligten Komponenten aufeinander abzustimmen.

[0052] Die Teilbatterien 3a, 3b werden erfindungsgemäss also nicht gleichzeitig aufgeladen und entladen, wodurch auch der Interkalationsprozess (z.B. der Lithium-Ionen-Fluss bei Lithium-Ionen Akkumulatoren) nicht gestört wird.

[0053] Erfindungsgemäss erfolgt der Fahrantrieb 4 rein elektrisch, das heisst es ist keine Verbindung zur direkten mechanischen Kraftübertragung vom Verbrennungsmotor 1 zu den Antriebsrädern 7. Für den Fahrantrieb 4 kommen z.B. Permanentmagneterregte Synchronmotoren (PMS) in Frage, wobei in Fahrzeugen auch Asynchronmotoren und HybridSynchronmotoren Anwendung finden. Durch die sich abzeichnende Rohstoffverknappung bei seltenen Erden für die Permanentmagnetenherstellung, werden derzeit aber auch fremderregte Motorvarianten als wirtschaftliche alternativen zu den permanentmagenterregten evaluiert, auch wenn deren elektrisch-mechanischer Wirkungsgrad meist nicht ganz an jenen von permanentmagneterregten Motoren heranreicht. Die Motoren 4 können als Direktantriebe oder Nabenantriebe sowie indirekt über, meist einfach gehaltene mechanische Getriebe mit den Antriebsrädern verbunden sein. Nabenantriebe verschlechtern aber meist das Verhältnis von gedämpften zu ungedämpften Massen des Fahrzeugs.

[0054] Speziell können für den Fahrantrieb 4 beispielsweise auch ein oder mehrere Einphasen-Wechselstrom-Motoren vorgesehen sein. Der Einphasen-Wechselstrom-Drehfeld-Synchronmotor mit permanentmagnetisch erregtem Rotor stellt einen verhältnismässig preisgünstigen Antrieb dar, welcher sich durch eine hohe Leistungsdichte und hohen Wirkungsgrad auszeichnet. Er benötigt keinen Stromwender, sondern lediglich einen Kondensator für den Anlauf, welcher eine Phasenverschiebung zur Erzeugung eines Drehfelds bereitstellt. Seine Ständerwicklung gleicht der eines Drehstrommotors, ist aber in einen Hauptstrang und einen Hilfsstrang aufgeteilt, wobei der Hilfsstrang im Ständer gegen über dem Hauptstrang um einen Phasenwinkel versetzt ist. Der Rotor eines solchen Synchronmotors kann dauermagnetisch erregt sein.

[0055] Die Drehzahlregelung geschieht in einfacher Weise durch die Frequenzregelung eines Wechselstroms, welcher vom Maschinenstromrichter 20 aus der Gleichspannung der Batterie 3b geliefert wird. Der Aufwand für die Leistungselektronik ist bei einem Einphasenmotor gegenüber einem Dreiphasen-Drehstrommotor entsprechend kleiner. Der Einphasen-Motor kann auch mit verschiedenen Polzahlen konzipiert werden. Während des Fährbetriebs verläuft die Fahrzeuggeschwindigkeit proportional der Motordrehzahl, die durch die Wechselstromfrequenz aus dem Maschinenstrom-Umformer 20 synchron geliefert wird. Die Leistungsregelung geschieht ebenso über eine Stromstellung im Maschinenstrom-Umformer 20 wie auch bei anderen Elektromotoren. Der Wechselstrom-Einphasen-Drehfeld-Synchronmotor mit Magnetrotor eignet sich wegen des einfachen Aufbaues auch als Radnabenmotor, bei welchem es auch auf gute Kühlmöglichkeit ankommt.

[0056] Bezüglich der Entladung der Traktionsbatterie 3b sind die Eingriffsmöglichkeiten zur Batterie-Lebensdauerverbesserung beschränkter, da die Entladung primär durch die jeweils error: character:# not foundvorherrschende Fahrsituation geprägt ist, welche meist weder vorherbestimmt noch beeinflusst werden kann. Speziell erwartet der Fahrer von seinem Fahrzeug ein bekanntes, deterministisches Verhalten, auf welches er auch in Extremsituation vertrauen kann. Beispielsweise könnte eine für die Batterie 3b gegebenenfalls optimale, aber für den Fahrer willkürlich erscheinende, dynamische Variation der abrufbaren Spitzenleistung des Fahrzeugs zu gefährlichen Verkehrssituationen führen.

[0057] Beim Bremsen des Fahrzeugs kann auch eine so genannte Rekuperation, also eine Nutzung der Antriebsmotoren 4 im generatorischen Betrieb und eine Rückspeisung von elektrischer Energie in die Ladebatterie 3a oder Traktionsbatterie 4 genutzt werden, auch wenn diese Massnahme nur einen bescheidenen Beitrag zur Energieeffizienz der Fahrzeugs bringt.

7 [0058] Mit dem erfindungsgemässen Konzept ist ein, insbesondere hinsichtlich Energieeffizienz und Lebensdauer, optimaler Betrieb eines elektrogetriebenen Fahrzeugs mit Range-Extender möglich.

[0059] Eine Ausführungsform eines praktischen Beispiels wird im Folgenden exemplarisch durchgerechnet. Nach einer Erhebung werden alleine in Berlin jeden Tag 1 Million km gefahren, bei einer mittleren Geschwindigkeit von nur 25 km/h. Man kann sich vorstellen, welche gewaltige Energieeinsparung und Luftverschmutzungsreduzierung möglich wäre, würde man dort die erfindungsgemässe Elektromobilität generell einführen. Dennoch würden sich die Fahrzeugnutzer nicht eingeschränkt fühlen, die Fahrzeuge eine vergleichbare Reichweite und bewährte Wiederauftankbarkeit wie konventionelle Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren aufweisen.

[0060] Ein Grossstadt-Fahrzeug mit einem Gewicht von 800 kg benötigt in der Ebene bei einer Geschwindigkeit von 50 km/h max. eine Fahrleistung von 1 ,5 kW. Bei einem Wirkungsgrad von Antriebsmechanik, 5, 6 Elektromotor 4 und Leistungselektronik 20 von 85% ist der Leistungsanspruch an die Traktionsbatterie 3b somit 1 ,8 kW. Bei einer Entladung der Traktionsbatterie 3b mit einer beispielhaften Energiekapazität von 10 KWh um nur 20% kann somit das Fahrzeug 2 kWh/1 ,8 kW = 1 ,1 1 h, somit 67 min fahren.

[0061 ] Zum Aufladen der zweiten Teilbatterie 3a benötigt ein Lade-Generator 2 mit ca. 10 kW Leistung nur etwa 2 kWh/10 kW = 0.2 h, somit nur 12 min. Die übrige Zeit, nämlich 55 min, steht der Verbrennungsmotor 1 still.

[0062] Im Falle eines Dieselmotors als Range-Extender ist heute der spez. Kraftstoffverbrauch im Optimalpunkt von in etwa be = 196 g/kWh erreichbar. Während der 67 min Fahrzeit, von welcher der Motor 1 nur effektiv 12 min läuft, benötigt der Dieselmotor (10 kW x 0, 196 kg/KWh) x 12 min/60 min/h = 0,392 kg oder 0,392 kg/0, 861/kg = 0,456 Liter Dieselkraftstoff. Auf 100 km Fahrstrecke hochgerechnet also ein Durchschnittsverbrauch von (100 / 1 , 1 1 x 50) x 0,456 = 0.822 Liter/100 km. Dabei ist dieses Fahrzeug völlig unabhängig von meistens noch nicht vorhandenen Plug-In-Zapfsäulen und kann mit einem kleinen Kraftstofftank von nur 10 Litern mehr als tausend km Reichweite erzielen.

[0063] Würde im Vergleich dazu ein konventionelles Fahrzeug mit einem 10 kW Motor im Teillastbetrieb fahren, wäre der spez. Kraftstoff-Verbrauch ca. be = 280 g/kWh. Zwar Hesse sich dann der Übertragungswirkungsgrad gegebenenfalls etwas verbessern, z.B. auf ca. 92%, der Verbrauch wäre aber trotzdem mit (280/196) x (0,85/0,92)= 1 ,32 Litern/100 km um ca. 32% höher).

[0064] Zudem bietet die erfindungsgemässe Elektrovariante den Vorteil, dass die Batterien 3a, 3b - dort wo entsprechende Infrastruktur vorhanden ist, auch im Stand aus dem allgemeinen Stromnetz geladen werden können, sodass sich z.B. für Kurzstreckenfahrten, wie den täglichen Arbeitsweg mit einer Steckdosenladung Zuhause und am Arbeitsplatz die Kilometerkosten und Umweltemissionen weiter reduzieren lassen. Beispielsweise kann dazu bei Fahrtantritt der Zielort und ob dort (wahrscheinlich) eine externe Lademöglichkeit zur Verfügung steht, bekannt gegeben werden. Daraus kann berechnet werden, ob und wie lange der Range-Extender zum Einsatz kommt. Und selbst wenn am Zielort, z.B. bei Überbelegung, keine Netzladung möglich ist, kann notfalls auch während der Parkzeit der Range-Extender die fehlende Steckdose ersetzen, sodass eine ungehinderte Weiterfahrt dennoch möglich ist.

[0065] Die Ausführungsform der Erfindung in Fig. 3 zeigt wiederum die Range-Extender Verbrennungsmaschine 1 mit einem daran gekoppelten Elektro-Generator 2, welcher als Gleichstrom-Ladegenerator in Form eines integrierten Startgenerators für den Verbrennungsmotor 1 ausgeführt sein kann. Der Triac 40 dient als Lade - Start Schalter für beide Stromfluss-Richtungen von Teilbatterie A 3a. Der Thyristor 41 dient als Ladeschalter für die Teilbatterie B 3b. Die in diesem Schema gezeigten Schaltelemente sind dabei symbolisch zu betrachten und können auch mit anderen, die jeweilige Funktion erfüllenden elektronischen oder mechanischen Schaltelemente realisiert werden. Die Batterie 8 für das Bordnetz des Fahrzeugs, welches getrennt vom Versorgungsnetz der Traktion ist und zumeist eine Niedrigere Spannung aufweist, kann dabei über einen DC/DC Wandler 9 geladen werden. Der Abgriff des DC/DC Wandlers 9 kann dabei auch an anderer Stelle als gezeigt erfolgen.

[0066] Wenn verfügbar, können die Teilbatterien 3a und 3b auch über den Plug-in Ladegleichrichter 19 aus dem Stromnetz oder aus regenerativen Energiequellen geladen werden. Der Ladeumschalter 44 wählt dabei eine (oder allenfalls auch beide) Teilbatterien 3a, 3b zur Aufladung aus.

[0067] Die Antriebsseite besteht aus einem Elektromotor 4, welcher über allfällige Getriebe 5,6 sein Drehmoment auf das oder die Antriebsräder 7 überträgt. Der Elektromotor 4 wird über den Stromrichter 20 entsprechend des Fahrbefehls z.B. ausgehend vom Beschleunigungs-Fusspedal 21 , angesteuert. Der Traktionsumschalter 42 bestimmt dabei von welcher der Teilbatterien 3a oder 3b der Traktionsantrieb 4 versorgt wird.

[0068] Die übergeordnete Steuereinheit EEM 33 ist dabei erfindungsgemäss derart ausgebildet, dass eine der Teilbatterien 3a, 3b jeweils, insbesondere exklusive, für die Entladung durch die Traktion oder Aufladung durch den Range-Extender selektiert wird. Die Ladung und Entladung bei jeder der Teilbatterien 3a, 3b kann daher gänzlich unabhängig voneinander stattfinden, sodass entweder ein klar definierter Ladevorgang oder ein Entladevorgang auf eine der Teilbatterien 3a, 3b angewandt wird und keine Mischung oder kein stetiger Wechsel zwischen Ladung und Entladung oder ein mit der Fahrsituation schwankender Ladestrom auftritt.

[0069] Dabei steuert die EEM 33 den Verbrennungsmotor 1 derart dass dieser nur in seinem energieeffizientesten Arbeitsbereich läuft, oder gänzlich abgeschaltet bleibt. Ein ineffizienter Teillastbetrieb wird vermieden, insbesondere in dem

8 der Range-Extender 1 ,2 und die Teilbatterien 3a, 3b derart aufeinander abgestimmt sind, dass im verbrauchsoptimalen oder Schadstoffärmsten Arbeitspunkt oder Arbeitsbereich des Range-Extender-Verbrennungsmotors 1 die Teilbatterie 3a entsprechen einer für diese, insbesondere bezüglich deren Lebensdauer, vorteilhaften Ladefunktion aufgeladen wird.

[0070] Speziell erfolgt dabei ein Wechsel einer jeweils exklusiven Nutzung als Lade-Teilbatterie 3a oder Traktions-Teilbatterie 3b derart von der EEM 33 gesteuert, dass die Teilbatterien 3a, 3b nur in einem für ihre Lebensdauer vorteilhaften Kapazitätsbereich betrieben werden, also insbesondere Tiefentladungen der Traktionsbatterie 3b unter eine untere Ladungsschwelle sowie Überladungen der Ladebatterie 3a über eine Kapazitätsobergrenze, welche unter deren Maximalkapazität liegt, vermieden wird.

[0071 ] Speziell bei einer Kombination von optimalem Betrieb des Verbrennungsmotors 1 und optimaler, vom Fährbetrieb ungestörter Aufladung einer der Teilbatterie 3a durch den Verbrennungsmotor 1 , lässt sich ein energieeffizientes Kraftfahrzeug betreiben, welches bei Bedarf eine Reichweite und eine Wiederauftankkomfort von konventionellen Fahrzeugen hat, aber auch für Kurzstreckenfahrten als quasi emissionsfreies Plug-in Fahrzeug genutzt werden kann.

[0072] Fig. 4a zeigt ein erstes Beispiel eines erfindungsgemässen Fahrzeug-Konzeptes im Betrieb. In den gezeigten Diagrammen handelt es sich um eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs entsprechend der vorliegenden Erfindung mit zwei Teilbatterien. Im oberen Diagramm ist der aktuelle Ladezustand der ersten Teilbatterie BAT-A und im unteren Diagramm der aktuelle Ladezustand von BAT-B gezeigt ist. Über der Zeitachse ist nach rechts hin jeweils der sich ändernde Ladezustand sowie die aktuelle Betriebsart des jeweiligen Energiespeichers dargestellt, welcher in die Modi «Laden mit dem Range Extender» 50, «Laden am Stromnetz» 51 , «Fährbetrieb (entladen)» 52 und «Pause» 53 gliedert. Entsprechend dieser Modi ist die jeweilige Teilbatterie entweder der Antriebseinheit oder der (Range- Extender- oder Netz-) Ladeeinheit zugeschaltet oder kann bei Pause 53 auch keinem der beiden zugeschaltet sein.

[0073] Anfangs sind beide Batterien BAT-A und BAT-B geladen, beispielsweise wie zuvor beschrieben mit ca. 80% ihrer spezifizierten Maximal- bzw. Nennkapazität. Der Fährbetrieb 52 wird wie gezeigt mit BAT-A gestartet, welche dem Fahrantrieb zugeschaltet wird, und während welchem BAT-A Entladen wird. BAT-B befindet sich derweil in Pause 53, in welcher Sie weder geladen noch entladen wird. Bei Erreichen einer unteren Kapazitätsgrenze von BAT-A erfolgt, insbesondere während des Fährbetriebs und für den Fahrer unterbrechungsfrei, ein Umschalten 47 auf BAT-B, welche nunmehr anstelle von BAT-A dem Fahrantrieb zugeschaltet ist und die für den Fährbetrieb 52 benötigte elektrische Energie liefert. Während mit der Energie aus BAT-B gefahren wird, erfolgt eine Aufladung 50 von BAT-A mit dem im optimalen Betriebsbereich betriebenen Range-Extender, was im oberen Diagramm gezeigt ist. Hat BAT-A die obere Kapazitätsgrenze erreicht, so wird der Range-Extender wieder abgestellt und BAT-A ist in Pause 53, in welcher Sie weder vom Range-Extender aufgeladen, noch vom Fahrantrieb entladen wird. Gegebenfalls kann das Pausieren 53 dabei genutzt werden um die beim Laden oder Entladen thermisch belastete Batterie abkühlen zu lassen. Beispielsweise kann dabei das Pausieren 53 auch auf die Zeiten vor und nach dem Laden 50 durch den Range-Extender aufgeteilt werden. Es kann also Beispielsweise nicht nur zwischen Aufladung 50 und nächstem Fährbetrieb 52 pausiert werden, sondern auch zwischen Fährbetrieb 52 und Aufladung 50. Die Zeitdauern des Pausierens 53 können dabei von den energetischen Anforderungen des Fährbetriebs 52 abhängen und in speziellen Ausgestaltungen kann die Zeit des Pausierens auch bis hin zu Null reduziert werden.

[0074] Hat nun BAT-B einen festgelegten, unteren Kapazitätsgrenzwerte erreicht (im gezeigten Beispiel etwa 20%), so erfolgt ein erneutes Umschalten 47 und es wird wieder BAT-A entladen und BAT-B geladen. In diesem beispielhaften Szenario ist jedoch eine Variante gezeigt, bei welcher BAT-A bei der Fahrt nicht bis zur unteren Grenze entladen wird, sondern das Fahrzeug zuvor Geparkt und mit einer fahrzeugexternen elektrischen Energiequelle verbunden wird, mittels welcher Energiequelle eine so genannte Netzladung 51 erfolgt. Bei der Netzladung werden im gezeigten Beispiel BAT-A und im Anschluss BAT-B geladen. Alternativ kann dies aber auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen oder - wenn die externe Energiequelle und die Ausbildung der Netzladeeinheit dies zulässt - kann BAT-A und BAT-B auch gleichzeitig geladen werden.

[0075] Eine solche Netzladung 51 kann beispielsweise auch mit einer anderen Ladekurve (z.B. schneller) erfolgen, da hier kein Optimalpunkt des Verbrennungsmotors Berücksichtigung finden muss, sondern lediglich eine Reduktion der Batterielebensdauer zu vermeiden ist. Optional kann in einer Ausgestaltung der Erfindung bei der Netzladung 51 (wie im Beispiel gezeigt) auch eine so genannte Top-Up-Ladung über die bei der Range-Extender-Ladung 50 begrenzende obere Kapazitätsgrenze hinaus erfolgen, insbesondere da die Netzladung mit variabler Ladeleistungen durchgeführt werden kann ohne dabei mit den Nachteilen eines ineffizienten Teillastbetrieb konfrontiert zu sein. Beispielsweise kann bei einer nächtlichen Aufladung mit billigem Atomstrom die volle Energiekapazität der Teilbatterien genutzt werden. Es kann aber alternativ auch bei der Netzladung dieselbe obere Kapazitätsgrenze wie bei der Range-Extender Ladung genutzt werden, z.B. wenn dies bei dem verwendeten Energiespeicher Lebensdauervorteile birgt.

[0076] Darauf folgend (oder auch die Netzladung unterbrechend), kann dann wieder der Fährbetrieb 52 mit einer der Teilbatterien BAT-A oder BAT-B beginnen, wobei die Energiemanagement-Einheit 33 mit ihrer Ansteuerlogik vorzugsweise eine mittelfristig in etwa gleich verteilte Nutzung und/oder Abnutzung der beiden Teilbatterien BATA und BATB zu erzielen versuchen kann.

[0077] In dem unteren Diagramm zu BAT-B ist neben der durchgezogenen Linie des oben beschriebenen Falls 45 noch eine alternative Option 46 mit punktierten Linien dargestellt. Bei dieser steht der Energiemanagement-Einheit 33 des Fahrzeugs die Information zur Verfügung, dass innerhalb einer Reichweite welche mit BAT-A noch sicher erreicht werden

9 kann, eine Aufladung am Stromnetz möglich sein wird bzw. geplant ist. Dies ist Beispielsweise der Fall wenn der wohlbekannte, tägliche Arbeitsweg im Fahrzeugnavigationssystem angewählt wurde, nach welchem stets eine längere Parkzeit folgt, in welcher eine Aufladung mittels einer Steckdose als externer Energiequelle möglich ist, welche günstigeren und/ oder umweltfreundlicheren Strom (beispielsweise aus erneuerbaren Energiequellen) liefern kann als der Range-Extender. Entsprechend wird auf eine Aufladung von BAT-B durch den Range-Extender verzichtet und stattdessen gewartet bis eine externe Stromversorgung hergestellt ist und dann mit dieser das Fahrzeug wieder aufgeladen.

[0078] Fig. 4b zeigt ein zweites Beispiel eines erfindungsgemässen Fahrzeugs-Konzeptes im Betrieb. Dieses ist ähnlich zu jenem der vorherigen Figur, jedoch wird in diesem Beispiel keine Netzladung angewandt und BAT-A pausiert vor der ersten gezeigten Ladung (z.B. um bei hohen Umgebungstemperaturen und der Erwärmung durch das vorangegangene Entladen erst wieder abzukühlen). Auch ist die untere Kapazitätsgrenze aufgrund eines anderen Batterietyps der Teilbatterien mit ca. 40% höher als zuvor.

[0079] Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines Verbrauchskennfelds einer Verbrennungskraftmaschine, z.B. von einem Turbo-Diesel Verbrennungsmotor. In diesem sind Kennfelder des spezifischen Kraftstoffverbrauchs im jeweiligen Betriebspunkt angegeben. Der minimalste, also optimale Kraftstoffverbrauch (im gezeigten Beispiel 196g/kWh Dieselkraftstoff) ist dabei auf einen verhältnismässig kleinen Drehzahl- und Drehmomentbereich des Verbrennungsmotors beschränkt, welcher den Optimalpunkt 196 darstellt. Der deutlich grössere Bereich 200 mit 200g/kWh ist nur geringfügig schlechter und kann mit seiner Abweichung von ca. 2% (oder eventuell auch bis ca.5%) vom Optimalpunkt 196 immer noch als Optimalbereich 200 angesehen werden, in welchem die Verbrennungskraftmaschine im Rahmen der vorliegenden Erfindung betreiben wird. Jedoch wird vorzugsweise ein möglichst enger Bereich um den Optimalpunkt 196 von der Verbrennungsmotoransteuerung mittels der Energiemanagement-Einheit 33 angestrebt. Ausserhalb dieser zuvor genannten Bereiche steigt der spezifische Kraftstoffverbrauch stark an, speziell im Teillastbereich bei nur geringem Drehmoment im unteren Bereich des Kennfeldes. Bei einer solchen Betrachtung können zudem auch Umgebungseinflüsse wie Temperatur, etc. in Betracht gezogen werden, welche allenfalls zu Verschiebungen im Verbrauchkennfeld oder zu einer entsprechend parametrierten Schar von Kennfeldern führen können. Die Energiemanagement-Einheit 33 kann neben einer Verwendung von Kennfeldern auch eine Online-Optimierung des Kraftstoffverbrauchs während des Betriebs durchführen, beispielsweise in Form eines Regelkreises.

[0080] Erfindungsgemäss sind also speziell die Verbrennungskraftmaschine und der mit dieser verbundene Elektrogenerator, sowie die diesem aktuell zugeschaltete Teilbatterie derart ausgebildet und ausgelegt, dass bei einer - für die Teilbatterie bezüglich ihrer Lebensdauer optimalen Aufladung über den Generator die Verbrennungskraftmaschine stetig im Optimalpunkt 196 oder zumindest im Optimalbereich 200 betrieben wird. Entsprechend ist auch Generator für einen derartigen Betrieb ausgelegt und hat ebenfalls einen hohen Wirkungsgrad in diesem Betriebsfall. Dabei kann eine elektrische Energiemanagement-Einheit 33 zum Einsatz kommen, welche in Wirkverbindung zu der Verbrennungskraftmaschine steht und deren Betrieb entsprechend steuert bzw. regelt. Diese Energiemanagement-Einheit 33 ist entsprechen derart ausgebildet, den Motor im Verbrauchsoptimum zu betreiben und dauerhaft in diesem zu halten. Dabei kann diese auch Informationen über den aktuellen Zustand der derzeit mit dem Generator verbundenen Teilbatterie heranziehen. Beispielsweise startet und stoppt die Energiemanagement-Einheit 33 die Verbrennungskraftmaschine entsprechend des Ladestands und/oder der Temperatur der gerade aufzuladenden Teilbatterie und regelt während des Betriebs die Luftund Kraftstoffzufuhr, sowie allenfalls weitere Parameter für den Betrieb des Verbrennungsmotors (wie z.B. Einspritzkurve, etc.). Die Energiemanagement-Einheit 33 kann gegebenenfalls auch einen Stromrichter zwischen Generator und Teilbatterie ansteuern um elektrische Parameter der Aufladung der Teilbatterie zusätzlich zu beeinflussen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist aber eine zusätzliche aktive Beeinflussung durch einen Stromrichter nicht, oder nur in sehr geringem Rahmen erforderlich, insbesondere wenn die Systemkomponenten Verbrennungsmotor-Generator-Teilbatterie entsprechend aufeinander abgestimmt sind.

[0081 ] Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Ladekurve von Energiespeichern, speziell an einer beispielhaften Ausführung eines Lithium-basierten Energiespeichers. Dabei ist jeweils ein gattungsgemässes Beispiel einer Spannungskurven U und einer Stromkurven I bei einer Aufladung des Energiespeichers dargestellt, sowie die jeweils zugehörige gespeicherte elektrische Energiemenge E. Das Beispiel in der Figur zeigt Werte-Angaben für eine einzelne Batterie-Zelle, von welchen in der Praxis mehrere zusammengeschlossen werden um eine Teilbatterie zu bilden, welche Teilbatterien dann Spannungen von zig oder hunderten von Volt und Ströme von zig oder hundert Ampere auf weisen. Im gezeigten Beispiel nimmt die Spannung U im untersten Ladungsbereich erst stark zu, steigt dann langsamer, kontinuierlich an um dann im oberen Ladungsbereich nur noch sehr langsam zu steigen. Der Ladestrom I wird dabei im unteren Bereich in etwa konstant gehalten, sinkt aber nach jenem Bereich, in welchem die Spannungskurve flacher wird, stark ab. Erfindungsgemäss wird eine Zelle einer Teilbatterie nur in dem markierten Bereich 50 betrieben, im gezeigten Beispiel also etwa in einem Bereich 50 von beispielhaften 28% bis beispielhaften 79% des für die Zelle spezifizierten Kapazitätswertes. In besagten Bereich 50 kann die Zelle mit annähernd konstanter Leistung geladen werden, womit speziell das permanente Betreiben der aufladenden Verbrennungskraftmaschine im Optimalpunkt 196 bzw. Optimalbereich 200 vereinfacht werden kann. Je nach konkret verwendetem Batterietyp kann in besagtem Bereich auch Ladung mit konstanter Lade-Leistung (und entsprechend auch konstanter Generator-Antriebs-Leistung) als Ladestrategie angewandt werden (z.B. mit entsprechend sinkendem Ladestrom I hin zur oberen Grenze von 79%, sodass trotz steigender Spannung die Leistung konstant bleibt, was z.B. mit einem auf diesen Bereich optimierten Stromrichter erfolgen kann und/oder durch eine Auslegung des Gesamtsystems,

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Claims

sodass eine solche Variation per Design innerhalb des Optimalbereichs 200 bleibt), ohne dass dabei die mit der Zelle erreichbare, maximal mögliche Ladezyklenzahl (signifikant) negativ beeinflusst wird. Der Range-Extender wird also so zu sagen im Stop-and-Go Betrieb jeweils im optimalen Betriebspunkt 196/Betriebsbereich 200 betrieben, oder gänzlich deaktiviert. Ein Teillastbetrieb ausserhalb des Verbrauchs-Optimalbereichs 200 wird (wenn irgend möglich, allenfalls z.B. abgesehen von einer kurzzeitigen Anlaufphase oder ähnlichem) vermieden. Es kann, beispielsweise auch bei Erreichen einer kritischen Teilbatterie-Temperatur anstelle einer im Stand der Technik übliche Reduktion des Ladestroms I eine gänzliches Stoppen der Aufladung erfolgen und erst bei Erreichen eines zulässigen Batteriezustands die Ladung wieder fortgesetzt werden. Patentansprüche 1. 1. Kraftfahrzeug mit • einem elektrischen Fahrantrieb (4), • einem elektrischen Energiespeicher zur Bereitstellung von elektrischer Energie für den Fahrantrieb (4), • einer Verbrennungskraftmaschine (1 ), insbesondere einem Otto- oder Dieselmotor, und • einem ausschliesslich von der Verbrennungskraftmaschine (1 ) angetriebenen Elektrogenerator (2) zur Wiederaufladung des elektrischen Energiespeichers, dadurch gekennzeichnet, dass • der Energiespeicher mit mindestens einer ersten Teilbatterie (3a) und mindestens einer zweiten Teilbatterie (3b) ausgebildet ist und • ein Schaltelement (30) derart zwischen der ersten Teilbatterie (3a), der zweiten Teilbatterie (3b), dem Elektrogenerator (2) und dem elektrischen Fahrantrieb (4) angeordnet und derart ausgebildet ist, dass die erste Teilbatterie (3a) und die zweiten Teilbatterie (3b) wechselweise dem Elektrogenerator (2) oder dem elektrischen Fahrantrieb (4) zuschaltbar sind.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (30) zwischen • einer ersten Betriebsart, in welcher der Elektrogenerator (2) der ersten Teilbatterie (3a) und der elektrische Fahrantrieb (4) der zweiten Teilbatterie (3b) zugeschaltet ist, und •einer zweiten Betriebsart, in welcher der Elektrogenerator (2) der zweiten Teilbatterie (3b) und der elektrische Fahrantrieb (4) der ersten Teilbatterie (3a) zugeschaltet ist, insbesondere wobei das Schaltelement (3) automatisch während des Fährbetriebs umschaltbar ist, sodass ein wechselweise entweder ein Laden oder ein Entladen der jeweiligen Teilbatterie (3a, 3b) durchführbar ist.
3. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Energiemanagement-Einheit (33) derart ausgebildet ist und in Wirkverbindung zu der Verbrennungskraftmaschine steht, dass die erste Teilbatterie (3a) derart aufgeladen wird, dass dabei die Verbrennungskraftmaschine (1 ) dauerhaft in einem Bereich ihres geringsten spezifischen Kraftstoffverbrauchs im Motorkennfeld betrieben wird, speziell dauerhaft in einem Optimalbereich mit einer Abweichung von weniger als 5% vom geringsten spezifischen Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine (1 ), und dabei die erste Teilbatterie (3a) mit ihrer, insbesondere hinsichtlich einer von der Teilbatterie erzielbaren maximalen Ladezyklenzahl, optimalen Ladekurve vom Elektrogenerator (2) geladen wird, speziell wobei die Teilbatterie während ihres gesamten Ladevorgangs mit zumindest annähernd konstanter Ladeleistung geladen wird und/oder nur ein Teilbereich eines gesamten zur Verfügung stehende Kapazitätsbereich der Teilbatterie (3a) genutzt wird.
4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug zu jedem Zeitpunkt jeweils ausschliesslich aus der zweiten, einer Traktion durch den Fahrantrieb (4) zugeordneten Teilbatterie (3b) entnehmbar ist, und eine vom Elektrogenerator (2) bereitgestellte elektrische Energie jeweils ausschliesslich der ersten, einer Wiederaufladung durch den Elektrogenerator (2) zugeordneten Teilbatterie (3a) zuführbar ist, wobei mit dem Schaltelement (30) die erste Teilbatterie (3a) und zweiten Teilbatterie (3b), insbesondere stets, elektrisch voneinander getrennt sind und mit dem Schaltelements (30) die erste Teilbatterie (3a) und die zweite Teilbatterie (3b) wahlweise jeweils dem Fahrantrieb (4) oder dem Elektrogenerator (2) zugeordnet wird, insbesondere automatisch und abhängig von einem Ladezustand der Teilbatterien (3a, 3b).
5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrogenerator (2) als ein integrierter Startergenerator ausgebildet ist, welcher zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine (1 ) in einem motorischen Betrieb und während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine (1 ) zur Erzeugung elektrischer Energie in einem generatorischen Betrieb verwendbar ist, insbesondere wobei der integrierte Startergenerator in ein Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine (1) verbaut ist.
6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrogenerator (2) und die Verbrennungskraftmaschine (1 ) in ihrer Auslegung derart auf die Teilbatterien (3a, 3b) abgestimmt sind, dass für einen Drehzahl- und Drehmomentbereich in welchem die Verbrennungskraftmaschine (1 ) ihr spezifisches Kraftstoff- 11 Verbrauchsminimum aufweist, der Elektrogenerator (2) eine elektrische Ausgangsleistung aufweist, welche eine Aufladung der Teilbatterie (3a) mit einem lebensdaueroptimalen Ladestrom bewirkt.
7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrantrieb (4). mit zumindest einem permanentmagnetisch erregten Wechselstrom-Synchronmotor ausgebildet ist, insbesondere mit einem Einphasen-Wechselstrom-Drehfeldmotor, und/oder der Fahrantrieb (4) mit zumindest einem Radnabenmotor ausgebildet ist.
8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein Einrichtung (19) zur Aufladung der Teilbatterien (3a, 3b) aus einer externen Stromquelle aufweist, insbesondere bei Fahrzeug-Stillstand aus dem Stromnetz, speziell wobei über einen Ladeumschalter (44) wahlweise die erste Teilbatterie (3a) und/oder zweite Teilbatterie (3b) von der externen Stromquelle aufladbar ist, und/oder mit einem DC/DC-Wandler (9) aus einem Stromkreis der ersten Teilbatterie (3a) oder der zweiten Teilbatterie (3b) eine Aufladung einer Niederspannungs-Bordnetz-Batterie (8) des Kraftfahrzeugs durchführbar ist.
9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (1) einen Turbolader (45) aufweist, welcher elektrisch angetrieben ist, insbesondere wobei dieser von einem Stromkreis der ersten Teilbatterie (3a) oder der zweiten Teilbatterie (3b) versorgt wird.
10. Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine (1 ) als Range-Extender, mit • einem elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor als Fahrantrieb (4), wobei • ein Versorgen des Elektromotors mit elektrischer Energie aus einer ersten Teilbatterie (3a) eines elektrischen Energiespeichers, erfolgt sowie • einem Antreiben eines Elektrogenerators (2) zum Erzeugen von elektrischer Energie, welches Antreiben ausschliesslich durch die Verbrennungskraftmaschine (1 ) erfolgt, und • einem Aufladen einer, von der ersten Teilbatterie (3a) elektrisch unabhängigen zweiten Teilbatterie (3b) des elektrischen Energiespeichers mit der elektrischen Energie des Elektrogenerators (2), wobei mit einem Schaltelement (30) ein automatisches, wechselweises Zuschalten der ersten Teilbatterie (3a) oder der zweiten Teilbatterie (3b) zu entweder dem Elektrogenerators (2) oder den Fahrantrieb (4) erfolgt, insbesondere wobei das Aufladen der ersten Teilbatterie (3a) elektrisch unabhängig vom Versorgen des Elektromotors durch die zweite Teilbatterie (3b) erfolgt, speziell wobei das Aufladen mit einem dauerhaften Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (1 ) in einem Bereich ihres geringsten spezifischen Kraftstoffverbrauchs erfolgt oder die Verbrennungskraftmaschine (1 ) gänzlich deaktiviert ist, vorzugsweise wobei das Aufladen der nicht dem Fahrantrieb (4) zugeschalteten, ersten Teilbatterie (3a) kontinuierlich, mit einem für die erste Teilbatterie (3a), insbesondere hinsichtlich einer von der Teilbatterie erzielbaren maximalen Ladezyklenzahl, optimalen Ladekurve vom Elektrogenerator (2) erfolgt, speziell wobei das Aufladen während des gesamten Ladevorgangs mit zumindest annähernd konstanter Ladeleistung erfolgt und/oder dabei nur ein Teilbereich eines gesamten zur Verfügung stehende Kapazitätsbereich der Teilbatterie (3a) genutzt wird, insbesondere zwischen in etwa 30% und 80% des zur Verfügung stehende Kapazitätsbereichs. 12