DE4344053A1 - Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hybrid­ fahrzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Hybridfahrzeuge, bei denen das Fahrzeug bei Bedarf entweder al­ lein durch einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Otto- oder Dieselmotor, allein durch eine aus einem wiederaufladbaren elektrochemischen Energiespeicher (Batterie) gespeiste und zur Wiederaufladung des Energiespeichers auch generatorisch betreib­ bare Elektromaschine oder aber gleichzeitig durch den Verbren­ nungsmotor und die Elektromaschine angetrieben wird, sind in vielfältigen Varianten bekannt, u. a. aus der DE-OS 21 33 485, der DE-29 43 554-A1, der DE-29 45 303-C2 und der DE-31 12 629-C2.
Im allgemeinen werden solche Hybridfahrzeuge in einem unteren Leistungs- oder Geschwindigkeitsbereich und/oder in einem Um­ feld, in dem es auf geringe Emissionen ankommt, z. B. bei Stadt­ fahrten, nur von der Elektromaschine angetrieben und in den dar­ überliegenden Leistungs- bzw. Geschwindigkeitsbereichen oder bei Überlandfahrten generell nur vom Verbrennungsmotor.
Allgemein bekannt ist es, während der verbrennungsmotorischen Betriebsphasen des Hybridantriebs auf Gefällestrecken sowie beim Verzögern des Fahrzeugs die Elektromaschine anzukoppeln - soweit sie nicht sowieso ständig angekoppelt ist - und in den Genera­ torbetrieb zu steuern, um während dieser Betriebsphasen den elektrochemischen Energiespeicher auf- bzw. nachzuladen.
Grundsätzlich bekannt ist es aber auch (DE-OS 21 33 485), wäh­ rend verbrennungsmotorischer Überlandfahrten die Elektromaschine - angetrieben vom Verbrennungsmotor - generatorisch zu betreiben und den elektrochemischen Energiespeicher aufzuladen. Diese Be­ triebsweise wird insbesondere deshalb als besonders vorteilhaft angesehen, weil der Verbrennungsmotor dann auf Überlandstrecken gleichmäßiger belastet sein soll, was zu einer wesentlichen Ver­ ringerung der Abgasemissionen des Verbrennungsmotors führen soll. Überlegungen bezüglich des Kraftstoffverbrauchs bzw. der Kraftstoffoptimierung für das Gesamtfahrzeug wurden dabei nicht angestellt. Bei den in dieser Weise betriebenen Hybridfahrzeugen soll im übrigen die Leistung des Verbrennungsmotors vorzugsweise größer bemessen werden als es für normale Überlandfahrten, d. h. ohne angekoppelten Generator, erforderlich ist, um so bei Über­ landfahrten erforderlichenfalls unabhängig von den jeweiligen Traktionsverhältnissen bzw. -anforderungen den Energiespeicher aufladen zu können.
Bei einem anderen bekannten Hybridfahrzeug (DE-29 43 554-A1), das sich aufgrund seiner besonderen Konzeption nicht nur durch eine hohe Regelspontanität, sondern auch durch besonders gerin­ gen Kraftstoffverbrauch auszeichnet, ist es ebenfalls üblich, die Elektromaschine nicht nur auf Gefällestrecken und/oder bei Verzögerungsphasen des verbrennungsmotorischen Fahrbetriebs - den elektrochemischen Energiespeicher ladend - generatorisch zu betreiben, sondern auch dann, wenn der Energieinhalt des konti­ nuierlich überwachten elektrochemischen Energiespeichers während des an sich elektromotorischen Fahrbetriebs unter einen vorgege­ benen Mindestwert absinkt. In diesem Falle wird nämlich der Ver­ brennungsmotor selbsttätig zugeschaltet und die Elektromaschine aus ihrem motorischen Betrieb heraus- und zur Aufladung des Energiespeichers in den generatorischen Betrieb umgesteuert.
Dieses kontinuierliche Überwachen des Energieinhalts des elek­ trochemischen Energiespeichers und das Ändern des Betriebsmodus′ ist bei diesem bekannten Hybridfahrzeug zwingend erforderlich, weil die Elektromaschine hier - abgesehen von ihrer Generator­ funktion - nicht nur als Antriebsmaschine für das Fahrzeug dient, sondern insbesondere auch als Anlaßmaschine für den schwungradlos ausgebildeten Verbrennungsmotor benötigt wird und deshalb ständig mindestens sichergestellt sein muß, daß die als Motor betriebene Elektromaschine zum Anlassen des Verbrennungs­ motors aus dem Stillstand heraus auf die benötigte Mindestdreh­ zahl des Verbrennungsmotors beschleunigt werden kann.
Bei Hybridfahrzeugen, die wahlweise durch einen aus einem elek­ trochemischen Energiespeicher gespeisten Elektromotor oder durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden, ist es zwecks Ver­ brauchsoptimierung besonders wichtig, daß beide Motoren mög­ lichst jeweils in einem verbrauchsmäßig zumindest vergleichswei­ se günstigen Leistungsbereich betrieben werden, es sei denn, daß in besonderen Einsatzfällen anderen Gesichtpunkten, z. B. der Emission, Vorrang eingeräumt werden muß.
Es ist daher bereits bekannt (z. B. DE-31 12 629-C2) zwecks Ver­ brauchsoptimierung des Verbrennungsmotors ein Hybridfahrzeug derart zu betreiben, daß in einem unteren Leistungs- oder Ge­ schwindigkeitsbereich nur die Elektromaschine und in einem an­ schließenden oberen Leistungs- oder Geschwindigkeitsbereich nur der Verbrennungsmotor als Antriebsmaschine wirksam ist. Diesem Betriebsverfahren liegt das Wissen zugrunde, daß der spezifische Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Otto- oder Dieselmotoren im unteren Teillastbereich besonders hoch und im oberen Teillastbereich - nahe Vollast - vergleichs­ weise günstig ist und daß demgegenüber Elektromaschinen in die­ sem unteren Teillastbereich des Hybridfahrzeugs insbesondere dann mit einem vergleichsweise guten Wirkungsgrad arbeiten, wenn sie im Vergleich zum Verbrennungsmotor eine vergleichsweise kleine Nennleistung von z. B. nur 10 bis 20% des Verbrennungs­ motors besitzen. Bei diesem bekannte Hybridfahrzeug (DE-31 12 629-C2) wird nun die Umschaltung von der als Motor betriebenen Elektromaschine auf den Verbrennungsmotor zwecks weiterer Ver­ brauchsoptimierung bei einem Leistungs- oder Geschwindigkeits­ wert vorgenommen, der in Abhängigkeit von der voraussichtlich noch zurückzulegenden Tagesfahrstrecke des Hybridfahrzeugs ver­ ändert wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zu­ grunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs anzuge­ ben, mit dessen Hilfe der Gesamtverbrauch des Hybridfahrzeugs weiter optimiert wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in Hybridfahrzeug mit einer Reihenanordnung von Verbrennungsmotor und Elektromaschine,
Fig. 2 die Prinzipdarstellung einer Steuer- und Re­ geleinrichtung für das Hybridfahrzeug,
Fig. 3 ein übliches Motorkennfeld eines Verbren­ nungsmotors und,
Fig. 4 ein (unübliches) Motor-Verbrauchkennfeld ei­ nes Verbrennungsmotors.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ein Hybridfahrzeug dar­ gestellt, wie es von seinem Aufbau her beispielsweise aus der DE-OS 29 43 554 oder aus der Zeitschrift "Gute Fahrt" 1/90, Sei­ te 8 bekannt ist. Bei diesem Hybridfahrzeug ist die Eingangswel­ le 1 eines üblichen Kfz-Wechselgetriebes 2 über eine erste schaltbare Trennkupplung 3 mit einer wahlweise als Elektromotor oder als Generator betreibbaren Elektromaschine 4 sowie über ei­ ne zweite schaltbare Trennkupplung 5 mit einem Verbrennungsmotor 6 verbunden.
Das Hybridfahrzeug kann so in bekannter Weise nach Bedarf entwe­ der allein durch die als Elektromotor betriebene Elektromaschine 4 angetrieben werden, wobei die erste Trennkupplung 3 geschlos­ sen und die zweite Trennkupplung 5 geöffnet ist, oder allein durch den Verbrennungsmotor 6, wobei dann beide Trennkupplungen 3 und 5 geschlossen sind und die weder elektromotorisch noch ge­ neratorisch arbeitende Elektromaschine 4 als Schwungscheibe mit umläuft. In dieser verbrennungsmotorischen Betriebsphase könnte die Elektromaschine 4 aber auch (z. B. an Steigungsstrecken oder während besonderer Beschleunigungsphasen) grundsätzlich zusätz­ lich für den Antrieb des Hybridfahrzeugs herangezogen werden, indem sie an den elektrochemischen Energiespeicher 7 (Antriebs­ batterie) angeschlossen bzw. in ihren Motorbetrieb gesteuert wird.
Jeweils einen Verbrennungsmotor und eine Elektromaschine aufwei­ sende Hybridfahrzeuge sind u. a. entwickelt worden, um in ein und demselben Fahrzeug nach Bedarf jeweils die spezifischen Vor­ teile eines Elektromotors oder eines Verbrennungsmotors ausnut­ zen zu können, z. B. in speziellen innerstädtischen Bereichen die Emissionsfreiheit und/oder die Geräuscharmut des Elektromo­ tors und außerhalb dieser Bereiche, z. B. bei Überlandfahrten o. ä. das Vermögen, mit dem Verbrennungsmotor auch längere Entfer­ nungen ohne Nachtankstopp und wenn es die Straßenverhältnisse zulassen erforderlichenfalls auch mit höheren Geschwindigkeiten zurücklegen zu können.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Hybrid­ fahrzeugs z. B. der in Fig. 1 gezeigten Art wird unter Beibe­ haltung der zuvor erwähnten grundsätzlichen betrieblichen Mög­ lichkeiten und Vorteile eines solchen Hybridfahrzeugs der Kraft­ stoffbedarf des Gesamtfahrzeugs in bisher nicht gewohnter Weise optimiert, nämlich einfach dadurch, daß der Verbrennungsmotor 6 in Fahrphasen, in denen sein spezifischer Kraftstoffverbrauch hoch ist, in spezieller Weise zusätzlich mit generatorischer Leistung zum Laden des an Bord befindlichen elektrochemischen Energiespeichers (Antriebsbatterie) 7 belastet wird, so daß er infolge der daraus resultierenden Erhöhung des ihm abverlangten Drehmoments in einem Punkt seines Verbrauchkennfelds mit im Ver­ gleich zu vorher entschieden niedrigerem spezifischen Kraft­ stoffverbrauch betrieben wird.
Die überlagerte Generatorleistung NL der Elektromaschine 4 wird dabei derart gesteuert, daß der Gesamtkraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors 6, bezogen auf die insgesamt zurückgelegte Fahrstrecke (verbrennungsmotorisch ohne und mit überlagerter Ge­ neratorleistung sowie elektromotorisch) geringer ist, als der für die gleiche Fahrstrecke erforderliche Kraftstoffverbrauch bei einem rein verbrennungsmotorischen (d. h. ohne überlagerte generatorische Leistung) Betrieb.
Der Gesamtkraftstoffverbrauch setzt sich also zusammen aus dem Kraftstoffverbrauch für den verbrennungsmotorisch betriebenen Vortrieb des Hybridfahrzeugs und dem Kraftstoffverbrauch für den Antrieb der generatorisch betriebenen Elektromaschine 4, deren dabei erzeugte elektrische Energie zunächst im elektrochemischen Energiespeicher 7 gespeichert und in einer späteren Fahrphase wieder für den elektromotorischen Vortrieb des Hybridfahrzeugs zur Verfügung gestellt wird.
In den Fällen, in denen der elektrochemische Energiespeicher 7 zu diesem Zeitpunkt noch zumindest annähernd voll aufgeladen ist, also z. B. noch etwa 70% seiner Ladekapazität besitzt, wird der Verbrennungsmotor 6 dagegen einfach abgeschaltet und der Vortrieb des Hybridfahrzeugs allein durch die dann aus dem elek­ trochemischen Energiespeicher 7 gespeiste elektromotorisch be­ triebene Elektromaschine 4 bewirkt, und zwar so lange, bis sich die Betriebsumstände des Hybridfahrzeugs derart geändert haben, daß der Verbrennungsmotor 6 als Alleinantrieb wieder in ver­ brauchsgünstigeren höheren Lastbereichen betrieben werden könn­ te, oder aber so lange, bis der elektrochemische Energiespeicher 7 soweit entladen ist, daß es wieder günstiger ist, das Hybrid­ fahrzeug in vorerwähnter Weise durch den Verbrennungsmotor 6 an­ zutreiben und gleichzeitig den Energiespeicher 7 durch die gene­ ratorisch arbeitende Elektromaschine 4 nachzuladen.
Soweit ein Hybridfahrzeugtyp vorliegt, bei dem die Elektroma­ schine bzw. deren rotierender Teil während des verbrennungsmoto­ rischen Betriebs des Hybridfahrzeugs abweichend von Fig. 1 nicht sowieso ständig mechanisch mit dem Verbrennungsmotor ge­ koppelt ist, ist es natürlich erforderlich, die Elektromaschine zunächst mechanisch mit dem Verbrennungsmotor zu koppeln, ehe sie zum Laden des elektrochemischen Energiespeichers in den Ge­ neratorbetrieb gesteuert wird.
Letztlich ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren in vor­ teilhafter Weise möglich, den Kraftstoff so einzusetzen, daß der Kraftstoffverbrauch des Hybridfahrzeugs niedriger ist als bei einem konventionellen, d. h. rein verbrennungsmotorisch betrie­ benen Fahrzeug.
Es versteht sich in diesem Zusammenhang, daß hierbei die Wir­ kungsgradkette für die elektrische Energieumwandlung sowie den elektromotorischen Vortrieb des Hybridfahrzeugs von besonderer Bedeutung ist.
In dem in Fig. 3 exemplarisch dargestellten üblichen Motorkenn­ feld eines Verbrennungsmotors sind als Funktion der Drehzahl ne­ ben der dick ausgezogenen Vollastkennlinie und drei dünn ausge­ zogenen hyperbelförmigen Drehmomentenkennlinien für drei ver­ schiedene Getriebegänge des Hybridfahrzeugs gestrichelt drei Mitteldruck-Kennlinien für drei verschiedene konstante Motor­ leistungen und außerdem mehrere Linien mit jeweils konstantem spezifischen Kraftstoffverbrauch dargestellt. Obgleich dieses Kennfeld natürlich anhand eines konkreten Verbrennungsmotors er­ stellt wurde, gilt es abgesehen von den absoluten Größen ten­ denziell für alle Otto- und Dieselmotoren.
Aus diesem Motorkennfeld ist leicht erkennbar, daß der spezi­ fische Kraftstoffverbrauch eines Verbrennungsmotors in den unte­ ren Teillastbereichen stark ansteigt.
Für die Erläuterung der Erfindung sei angenommen, daß ein Hy­ bridfahrzeug etwa der Golf-Klasse vorliegt, das mit einer Elek­ tromaschine mit einer Nennleistung von nur etwa 6 kW ausgerüstet ist.
Wenn ein solches Hybridfahrzeug entsprechend den gerade vorherr­ schenden Betriebsumständen vom Verbrennungsmotor 6 z. B. bei et­ wa 2000 min-1 mit einer Vortriebsleistung NF von etwa 6 kW ange­ trieben wird, im angenommenen Beispiel dabei also etwa mit 50 km/h fährt, dann arbeitet der Verbrennungsmotor 6 in einem ver­ gleichsweise verbrauchungünstigen unteren Teillastbereich mit einem spezifischen Kraftstoffverbrauch be von etwa 360 g/kWh, wie dies aus dem Motorkennfeld der Fig. 3 zu entnehmen ist.
Wenn in dieser verbrennungsmotorischen Fahrphase des Hybridfahr­ zeugs die Elektromaschine 4 erfindungsgemäß in ihren Genera­ torbetrieb gesteuert wird, um den elektrochemischen Energie­ speicher 7 nachzuladen, dann wird dem Verbrennungsmotor 6 statt der zuvor für den reinen Vortrieb des Hybridfahrzeugs nur er­ forderlichen 6 kW Leistung NF nunmehr eine höhere Gesamtleistung NF + NL, von z. B. 8 kw abgefordert, nämlich die Leistung NF für den Vortrieb des Hybridfahrzeugs und zusätzlich die überlagerte Generatorleistung NL für den Antrieb der als Generator arbeiten­ den Elektromaschine 4. Für den Verbrennungsmotor 6 ergibt sich dann bei der Motorgesamtleistung NF + NL von 8 kW bei 2000 min-1 ein spezifischer Kraftstoffverbrauch be′ von etwa 305 g/kWh. In Fig. 3 ist die entsprechende Mitteldruckkurve bei konstanter Motorleistung von 8 kW nicht weiter dargestellt, sie liegt aber etwa im unteren Drittel zwischen der Mitteldruckkurve für 6 kW und 11 kW.
Während bei dem rein verbrennungsmotorischen Vortrieb mit der Motorleistung NF von 6 kW also ein Kraftstoffverbrauch pro Stun­ de von 6×360 g/kWh = 2160 g Kraftstoff vorliegt, beträgt der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors 6 bei gleichzeitigem Antrieb der mit 2 kW generatorisch betriebenen Elektromaschine 4 pro Stunde insgesamt 8×305 g/kWh = 2440 g Kraftstoff. Der Mehrverbrauch infolge der 2 kW Generatorleistung (Ladeleistung NL) beträgt also 280 g Kraftstoff. Der spezifische Generator­ leistungsverbrauch, d. h. der Mehrverbrauch pro erzeugter Kilo­ wattstunde beträgt somit also 140 g/kWh.
Für die Bewertung des Kraftstoffverbrauchs des Gesamtfahrzeugs ist es natürlich nicht nur interessant und wichtig, welcher spe­ zifische Kraftstoffverbrauch zur Erzeugung einer Kilowattstunde Generatorleistung aufgewendet werden muß, sondern auch, wieviel davon beim elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine 4 wie­ der als Antriebsleistung für das Fahrzeug genutzt werden kann. Eine wesentlich Rolle spielt also die Wirkungsgradkette der elektrischen Funktionskette, d. h. der Gesamtwirkungsgrad ηges der elektrischen Energieerzeugung, -speicherung und Umwandlung in Antriebsenergie. Nachstehende Einzelwirkungsgrade können heu­ te bei Zugrundelegung moderner Bauelemente angenommen werden:
Ein spezifischer Generatorleistungsverbrauch entsprechend dem obigen Beispiel von z. B. 140 g/kWh, d. h. der spezifische Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors 6 zur Erzeugung einer Kilowattstunde Generatorleistung, ergibt somit einen äquivalen­ ten spezifischen Kraftstoffverbrauch von
für den rein elektromotorischen Vortrieb des Hybridfahrzeugs, d. h. wenn diese generatorisch erzeugte und im Energiespeicher 7 gespeicherte Energie später von der für den Vortrieb des Hybrid­ fahrzeugs elektromotorisch betriebenen Elektromaschine 4 dem Energiespeicher 7 wieder entnommen wird.
Um hierbei eine positive Energiebilanz zu erhalten, muß somit die Generatorleistung (Ladeleistung NL) derart geregelt werden, daß die Bedingung
beziehungsweise
erfüllt wird.
Wenn diese Bedingung nicht erfüllt wird, würde die Überlagerung von generatorischer Leistung (NL) zu einem spezifischen Kraft­ stoffverbrauch für den (späteren) rein elektromotorischen Vor­ trieb führen, der mindestens genauso groß ist wie für den rein verbrennungsmotorischen Vortrieb. In diesem Falle wäre es also nicht sinnvoll, den Verbrennungsmotor zusätzlich mit generatori­ scher Leistung zu belasten; es wäre dann besser, trotz des an sich schlechten spezifischen Kraftstoffverbrauchs rein verbren­ nungsmotorisch weiterzufahren.
Es ist leicht erkennbar, daß für diese Art der Gesamtverbrauchs­ optimierung des Hybridfahrzeugs neben der Wahl des Betriebs­ punktes des Verbrennungsmotors 6 und der Wahl der eingesteuerten bzw. eingeregelten Generatorleistung (Ladeleistung NL) der Elek­ tromaschine 4 die Wirkungsgradkette, d. h. der Gesamtwirkungs­ grad ηges von besonderer Bedeutung ist. Je besser der Gesamt­ wirkungsgrad für die elektrische Energieumwandlung etc. ist, de­ sto mehr Kraftstoff kann auf diese Weise eingespart werden.
Mit einem Hybridfahrzeug kann somit bei bestimmten Einsatzprofi­ len des Fahrzeugs, wenn es also vergleichsweise häufig in ver­ brauchsungünstigen unteren Teillastbereichen des Verbrennungs­ motors 6 betrieben werden müßte, bei Anwendung des erfindungs­ gemäßen Betriebsverfahrens sogar im Vergleich zu rein verbren­ nungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen Kraftstoff gespart wer­ den.
Mit Vorzug wird die Elektromaschine 4 derart geregelt, daß die überlagerte Generatorleistung NL wohl definiert auf einen Wert begrenzt wird, bei dem der mit der Vortriebsleistung NF und zu­ sätzlich mit dem Antrieb der generatorisch betriebenen Elektro­ maschine 4 belastete Verbrennungsmotor 6 einen spezifischen Kraftstoffverbrauch be′ erreicht, der zumindest in der Nähe sei­ nes spezifischen Kraftstoffverbrauchminimums liegt.
Dies kann mit geringem Aufwand in regelungstechnisch einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die Elektromaschine 4 derart gesteuert oder geregelt wird, daß die Beziehung NL = K×n - NF erfüllt ist, worin n die Motordrehzahl und K eine dem Hubvolumen H des Verbrennungsmotors proportionale und unter Zuhilfenahme des Motor-Verbrauchkennfelds ermittel- und festlegbare charakte­ ristische Konstante des Verbrennungsmotors 6 ist.
Dies sei anhand des in Fig. 4 dargestellten Kennfelds näher er­ läutert.
Abweichend von der üblichen Darstellungsweise von Motorkennfel­ dern ist in Fig. 4 der effektive mittlere Verbrennungsdruck Pe als Funktion des spezifischen Kraftstoffverbrauchs be des Ver­ brennungsmotors dargestellt, mit verschiedenen Motordrehzahlen n als Parameter.
Es hat sich gezeigt, daß sich bei einer solchen Darstellungswei­ se sowohl für Otto- als auch für Dieselmotoren unabhängig von deren Zylinderzahl ein Feld sehr eng nebeneinanderliegender, etwa hyperbelförmiger Kennlinien ergibt, so daß es für den vor­ liegenden Zweck i. a. ausreicht, dieses,Kennlinienfeld durch ei­ ne mittlere hyperbelförmige Kennlinie zu ersetzen, die mathema­ tisch durch die Gleichung
Pe = k × be 1
beschrieben werden kann, worin k und l jeweils charakteristische Konstanten für den jeweils vorliegenden Motortyp sind.
Das in Fig. 4 dargestellte Motor-Verbrauchkennfeld ist natürlich anhand eines konkreten Verbrennungsmotors erstellt worden, näm­ lich eines 6-Zylinder-Ottomotors mit einem Hubraum von 2,8 l. Wie sich zeigte, gilt dieses Motor-Verbrauchkennfeld abgesehen von den absoluten Größen jedoch tendentiell für alle Otto- und Dieselmotoren. Es kann also für jeden Verbrennungsmotortyp ein Motor-Verbrauchkennfeld Pe = k×be 1 erstellt werden, dessen charakteristische Konstanten k und 1 sich natürlich von Motortyp zu Motortyp voneinander etwas unterscheiden können.
Wie Fig. 4 erkennen läßt, nimmt der spezifische Kraftstoffver­ brauch be mit zunehmendem mittleren effektiven Verbrennungsdruck Pe, d. h. also mit zunehmender Motorleistung
zunächst kontinuierlich ab. Im oberen Druckbereich oberhalb ei­ nes mit P*e bezeichneten mittleren effektiven Verbrennungsdrucks ändert sich dann der spezifische Kraftstoffverbrauch be nicht mehr nennenswert. Der zu diesem mittleren effektiven Verbren­ nungsdruck gehörige spezifische Kraftstoffverbrauch ist mit be* gekennzeichnet.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in Fig. 4 nur beispielhaft willkürlich zwei verschiedene Betriebsfälle angedeutet. Zum ei­ nen wurde angenommen, daß das Fahrzeug bei einer Fahrgeschwin­ digkeit von etwa 50 km/h (beim im Beispiel verwendeten Motor im 5. Gang mit einer Drehzahl n = 1095 min-1) rein verbrennungsmo­ torisch fortbewegt wird. Für diesen Vortrieb muß der Verbren­ nungsmotor eine Leistung NF (50) = 4 kW aufbringen, wobei er ei­ nen vergleichsweise hohen spezifischen Kraftstoffverbrauch be (50) besitzt. Wenn während dieser Fahrphase der Verbrennungsmo­ tor 6 nun zusätzlich zum Antrieb der generatorisch betriebenen Elektromaschine 4 herangezogen wird und z. B. eine überlagerte Generatorleistung NL von ebenfalls 4 kW eingesteuert wird, dann muß der Verbrennungsmotor 6 eine Gesamtleistung NF + NL = 8 kW aufbringen, wobei er mit einem wesentlich niedrigeren spezifi­ schen Kraftstoffverbrauch b′e (50) arbeitet. In entsprechender Weise wurde angenommen, daß das Hybridfahrzeug im 5. Gang mit etwa 70 km/h (mit einer Drehzahl n = 1570 min-1) rein verbren­ nungsmotorisch fortbewegt wird, wozu der Verbrennungsmotor 6 ei­ ne Leistung NF (70) = 7,2 kW aufbringen muß. Hier ergibt sich ein spezifischer Kraftstoffverbrauch be (70). Für dieses Bei­ spiel wurde angenommen, daß der Verbrennungsmotor alternativ zu­ sätzlich mit einer überlagerten Generatorleistung NL = 6 kW be­ lastet wird, also eine Gesamtleistung NF + NL = 13,2 kW aufbrin­ gen muß. Wie zu erkennen ist, ergibt sich auch hier eine deutli­ che Verringerung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs auf b′e (70).
Es ist anhand des in Fig. 4 dargestellten Motor-Verbrauchkenn­ felds leicht nachzuvollziehen, daß ein optimaler Gesamtverbrauch des Hybridfahrzeugs dann erzielt wird, wenn während des hybridi­ schen Betriebs der Verbrennungsmotor 6 bei passenden Situationen jeweils zusätzlich zu der dem Vortrieb dienenden Leistung NF ge­ rade etwa mit einer solchen überlagerten Generatorleistung be­ aufschlagt wird, daß er in etwa gerade mit dem mittleren effek­ tiven Druck P*e arbeitet, bei dessen Überschreitung der spezifi­ sche Kraftstoffverbrauch b′e sich nicht mehr nennenswert verrin­ gern würde.
Ein optimaler Kraftstoffverbrauch während des hybridischen Fahr­ betriebs ergibt sich somit dann, wenn die generatorisch betrie­ bene Elektromaschine derart geregelt wird, daß die überlagerte Generatorleistung NL gerade etwa
beträgt.
Da das Hubvolumen H und dieser aus dem Motor-Verbrauchkennfeld Pe = f(be) zu ermittelnde und festzulegende mittlere effektive Verbrennungsdruck P*e für jeden Motortyp bekannte charakteristi­ sche konstante Größen darstellen, kann diese Beziehung auch dar­ gestellt werden als
NL = K×n - NF,
worin K eine für den jeweiligen Motortyp charakteristische Kon­ stante ist.
Durch die wohl definierte Begrenzung der überlagerten Generator­ leistung NL auf einen solchen Wert, bei dem der Verbrennungsmo­ tor 6 gerade etwa mit dem mittleren effektiven Verbrennungsdruck P*e arbeitet, wird erreicht, daß einerseits der spezifische Kraftstoffverbrauch für den mit der Traktionsleistung NF und der überlagerten Generatorleistung beaufschlagten Verbrennungsmotor während dieser Zeit so gering wie möglich gehalten wird und an­ dererseits, daß der den Vortrieb des Fahrzeugs besorgende Ver­ brennungsmotor 6 so lange wie irgend möglich mit dem zu diesem Verbrennungsdruck P*e gehörigen niedrigen spezifischen Kraft­ stoffverbrauch b*e betrieben wird.
Ohne diese Begrenzung der überlagerten Generatorleistung NL wür­ de der Verbrennungsmotor während dieser Betriebsphase dann zwar auch mit diesem geringen spezifischen Kraftstoffverbrauch oder einem noch geringfügig geringeren betrieben werden, doch nur für eine unter Umständen sehr viel kürzere Betriebszeit, da eine - nicht begrenzte - höhere überlagerte Generatorleistung den elek­ trochemischen Energiespeicher 7 natürlich unnötiger Weise schneller aufladen würde als die in zuvor erwähnter Weise nach oben begrenzte Generatorleistung.
Wie eingangs bereits erwähnt wurde, kann ein Hybridfahrzeug nach Bedarf grundsätzlich in drei verschiedenen Betriebsarten betrie­ ben werden. Rein elektromotorisch, wenn es in speziellen Ein­ satzgebieten auf Emissionsfreiheit und/oder Geräuscharmut an­ kommt, rein verbrennungsmotorisch, wenn es z. B. bei längeren Überlandfahrten auf höhere Fahrgeschwindigkeiten ankommt und letztlich hybridisch im Sinne der vorliegenden Erfindung, d. h. daß entsprechend den jeweils vorliegenden Fahr- und Betriebsbe­ dingungen sowie den Vorgaben des Fahrzeugführers selbsttätig in den für den Gesamtverbrauch des Fahrzeugs jeweils günstigsten Betrieb umgeschaltet wird, was zeitweise ein rein elektromotori­ scher Vortrieb, ein rein verbrennungsmotorischer Vortrieb oder aber ein verbrennungsmotorischer Vortrieb mit überlagerter Gene­ ratorleistung sein kann. Ob sich hierbei selbsttätig die eine Betriebsart oder die andere Betriebsart einstellt, hängt u. a. vom Ladezustand des elektrochemischen Energiespeichers 7 ab und außerdem davon, ob der spezifische Kraftstoffverbrauch be des Verbrennungsmotors 6 beim gerade vorliegenden Betriebszustand bei rein verbrennungsmotorischem Vortrieb größer als der in Fig. 4 mit b*2 gekennzeichnete, zu P*e gehörige spezifische Kraft­ stoffverbrauch wäre oder aber gleich bzw. gegebenenfalls auch geringfügig niedriger.
Eine für den erfindungsgemäßen Betrieb eines Hybridfahrzeugs er­ forderliche Steuervorrichtung muß daher u. a. auch eine den La­ dezustand des elektrochemischen Energiespeichers 7 überwachende und der eigentlichen elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung des Fahrzeugs signalisierende Ladekontrolleinrichtung aufweisen sowie eine Einrichtung zum Ermitteln des augenblicklichen spezi­ fischen Kraftstoffverbrauchs be des Verbrennungsmotors 6 und zum Vergleich dieses augenblicklichen spezifischen Kraftstoffver­ brauchs mit dem vorerwähnten spezifischen Kraftstoffverbrauch b*e, der ja eine für jeden Motortyp charakteristische bekannte Konstante ist. Eine solche Einrichtung zum Ermitteln und Ver­ gleichen des augenblicklichen spezifischen Kraftstoffverbrauchs be enthält übliche elektronische Logik- und Vergleichsbausteine sowie elektronische Speichereinrichtungen, in denen in üblicher Weise neben charakteristischen Fahrzeugkonstanten auch das Mo­ torkennfeld entsprechend Fig. 3 und/oder das Motor-Verbrauch­ kennfeld entsprechend Fig. 4 des Verbrennungsmotors 6 abgespei­ chert sind.
Mit Hilfe der Einrichtung zum Ermitteln und Vergleichen des au­ genblicklichen spezifischen Kraftstoffverbrauchs be würde die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung während der hybridi­ schen Betriebsart entsprechend den unterschiedlichen Betriebsbe­ dingungen automatisch nachfolgende Betriebsweisen wählen:
A. Die Kapazität des elektrochemischen Energiespeichers 7 ent­ spricht zumindest annähernd seiner Nennkapazität KAhist ∼0,7×KAhnenn:
Bei praktisch vollgeladenem Energiespeicher würde dem Ver­ brennungsmotor 6 generell keine Generatorleistung überlagert werden. Je nach vorliegender Betriebsbedingung würde ein rein elektromotorischer Vortrieb, ein rein verbrennungsmotorischer Vortrieb oder aber ein gemischter Vortrieb, d. h. ein gleich­ zeitiger Antrieb durch Verbrennungsmotor und Elektromotor eingestellt werden.
Wenn sich bei der vorliegenden Betriebssituation für einen rein verbrennungsmotorischen Vortrieb ein spezifischer Kraft­ stoffverbrauch be ergeben würde, der größer, also ungünstiger als der vorerwähnte spezifische Kraftstoffverbrauch b*e ist, dann würde für den Fall, daß die Leistung der vergleichsweise kleinen Elektromaschine 4 für den Vortrieb ausreicht rein elektromotorisch gefahren werden, jedoch für den Fall, daß eine höhere Vortriebsleistung erforderlich ist, rein verbren­ nungsmotorisch.
Wenn sich dagegen bei der vorliegenden Betriebssituation bei rein verbrennungsmotorischem Vortrieb ein spezifischer Kraft­ stoffverbrauch be ergeben würde, der gleich oder möglicher­ weise sogar geringfügig kleiner ist als der vorerwähnte spe­ zifische Kraftstoffverbrauch b*e, dann wäre ein gemischter Antrieb sinnvoll, d h. ein Antrieb durch den Verbrennungsmo­ tor 6 und zusätzlich durch die Elektromaschine 4; durch den (Teil)Antrieb durch die Elektromaschine 4 würde der elektro­ chemische Energiespeicher 7 nämlich wieder zum Teil entladen werden, wodurch wieder die Voraussetzung geschaffen wird, bei entsprechender Betriebssituation verbrauchsoptimierend mit überlagerter Generatorleistung zu fahren.
B. Die Kapazität des elektrochemischen Energiespeichers 7 ist erheblich niedriger als ihre Nennkapazität KAhist < ∼0,7 KAhnenn:
Bei teilentladenem elektrochemischen Energiespeicher 7 wird je nach Betriebssituation entweder rein verbrennungsmotorisch oder aber verbrennungsmotorisch mit überlagerter Generator­ leistung gefahren, je nach dem was in dieser Situation für den Gesamtverbrauch des Hybridfahrzeugs günstiger ist. Wenn der spezifische Kraftstoffverbrauch be bei rein verbrennungs­ motorischen Betrieb gleich oder aber sogar geringfügig nied­ riger als der vorerwähnte spezifische Kraftstoffverbrauch b*e ist, dann wird dem Verbrennungsmotor 6 lediglich die Trak­ tionsleistung abverlangt, d. h. NV = NF worin NV die vom Verbrennungsmotor aufzubrin­ gende Gesamtleistung darstellt und NF wie bereits zuvor aus­ geführt die vom Verbrennungsmotor für den Vortrieb des Fahr­ zeugs zur Verfügung zu stellende Leistung.
Wenn sich jedoch bei rein verbrennungsmotorischem Betrieb ein spezifischer Kraftstoffverbrauch be ergeben würde, der größer als der vorerwähnte spezifische Kraftstoffverbrauch b*e ist, dann würde der Verbrennungsmotor 6 zusätzlich die in den Ge­ neratorbetrieb gesteuerte Elektromaschine 4 antreiben, wobei dann die überlagerte Generatorleistung NL in zuvor beschrie­ bener Weise gesteuert bzw. geregelt wird.
Eine für die in diesem Sinne automatische Aussteuerung der überlagerten Generatorleistung NL geeignete elektronische Steuer- und Regeleinrichtung, die Teil einer für den Betrieb des Hybridfahrzeugs vorgesehenen Gesamtregeleinrichtung ist, ist in Fig. 2 prinzipienhaft dargestellt.
Diese Steuer- und Regeleinrichtung wird durch eine elektroni­ sche Logikbausteine bzw. Logikstufen enthaltende Hybridsteu­ ereinheit 12 gebildet, bei der es sich z. B. um einen bekann­ ten Mikroprozessor handeln kann. Diese Hybridsteuereinheit 12 enthält im Ausführungsbeispiel im wesentlichen als Kern einen Rechenbaustein 13, zwei Vergleichsglieder 14, 15 und ein Ad­ dierglied 16.
Durch den Rechenbaustein 13 wird während der Fahrphase, in der der Verbrennungsmotor 6 nicht nur mit der für den Vortrieb des Fahrzeugs erforderlichen Leistung NF, sondern zusätzlich noch mit einer überlagerten Generatorleistung NL zum Antrieb der in den Generatorbetrieb gesteuerten Elektromaschine 4 beaufschlagt wird, zum einen ein Steuer- und Regelsignal ML zur gewünschten optimalen Aussteuerung der Elektromaschine 4 und zum anderen ein Steuer- und Regelsignal zur entsprechenden Aussteuerung des Ver­ brennungsmotors 6 erzeugt.
Durch die Beziehung ML = K*×P*e - MF(n) ist symbolisiert, daß der Rechenbaustein 13 ein Ausgangs- oder Steuersignal ML er­ zeugt, durch das die Elektromaschine 4 und der Verbrennungsmotor 6 derart ausgesteuert bzw. geregelt werden, daß für die überla­ gerte Generatorleistung NL wunschgemäß die zuvor erläuterte Be­ ziehung
erfüllt wird.
Da in der Praxis üblicherweise nicht die Leistung, sondern letztlich das Moment der beiden Maschinen 6, 4 gesteuert bzw. geregelt wird, ist im Rechenbaustein nicht diese Leistungs-Be­ ziehung, sondern die entsprechende Momenten-Beziehung eingetragen.
Die eingetragene Momenten-Beziehung wurde unter Verwendung des mittleren effektiven Verbrennungsdrucks P*e geschrieben, weil die zuvor anhand der Fig. 4 vorgenommenen Erläuterungen der Er­ findung insbesondere auf diesen Wert abstellte. Genauso gut kann diese Momenten-Beziehung aber auch unter Verwendung des zu P*e gehörigen spezifischen Kraftstoffverbrauchs b*e formuliert wer­ den
ML = K*×k×b*e 1 - MF(n)
oder aber auch
ML = Konstant - MF(n)
da ja K*, P*e und k, l und b*e jeweils für jeden Motortyp cha­ rakteristische bekannte Konstanten sind.
Das vom Rechenbaustein 13 so erzeugte Steuer- und Regelsignal ML bewirkt über ein nur prinzipienhaft angedeutetes elektronisches Stellglied 11 die entsprechende Aussteuerung bzw. -regelung der generatorisch betriebenen Elektromaschine 4, wobei angedeutet ist, daß der vom Rechenbaustein 13 vorgegebene Sollwert ML im Vergleichsglied 14 mit dem dort zugeführten entsprechenden Ist­ wert der Elektromaschine 4 verglichen wird. Die hierbei auftre­ tende Regelabweichung ist mit M′E bezeichnet.
Da der Verbrennungsmotor 6 in dieser Betriebsphase mit überla­ gerter Generatorleistung nicht nur die für den Vortrieb des Fahrzeugs erforderliche Leistung NF aufbringen bzw. das hierbei zum Kompensieren der Fahrwiderstände erforderliche Motormoment MF(n) erzeugen muß, muß von der Hybridsteuereinheit 12 gleich­ zeitig auch dafür gesorgt werden, daß der Verbrennungsmotor mit einer entsprechend höheren Gesamtleistung NV = NF + NL betrieben wird bzw. ein entsprechend höheres Gesamtmoment MF(n) + ML er­ zeugt, obgleich der Fahrzeugführer das Gas- bzw. Fahrpedal 8 an sich ja nur soweit betätigt hat, daß der Verbrennungsmotor mit einer zum Erreichen und Halten der gewünschten Fahrgeschwindig­ keit erforderlichen Leistung NF betrieben wird bzw. nur ein ent­ sprechend großes Moment für den Vortrieb MF(n) erzeugt.
In einem Addierglied 16 der Hybridsteuereinheit 12 wird daher ein für diese Aussteuerung des Verbrennungsmotors 6 erforderli­ cher Sollwert MF(n) + ML erzeugt, der über ein ebenfalls nur an­ gedeutetes elektronisches Stellglied 10 den Verbrennungsmotor 6 wunschgemäß aussteuert bzw. -regelt, wobei dieser Sollwert MF(n) + ML wiederum in einem Vergleichsglied 15 mit einem entsprechen­ den Istwert MV des Verbrennungsmotors verglichen wird. Die dabei auftretende Regelabweichung ist mit M′(v) bezeichnet.
Mit 9 ist noch ein elektronischer Logikbausteine bzw. Logikstu­ fen enthaltender elektronischer Betriebsartenschalter angedeu­ tet, der nach den zuvor erläuterten Kriterien auf der Basis ab­ gespeicherter Kennfelder sowie zugeführter Betriebsparameter selbsttätig jeweils die für den jeweiligen Betriebszustand ver­ brauchsoptimale Betriebsweise, nämlich rein elektromotorischer Vortrieb, rein verbrennungsmotorischer Vortrieb oder aber ver­ brennungsmotorischer Vortrieb mit überlagerter Generatorleistung einschaltet.
Nur beim verbrennungsmotorischen Vortrieb mit überlagerter Gene­ ratorleistung wird die Hybridsteuereinheit 12 aktiviert.
Wie in Fig. 2 angedeutet ist, wird dagegen vom elektronischen Betriebsartenschalter 9 bei rein elektromotorischem Vortrieb dem Stellglied 11 der Elektromaschine 4 und bei rein verbrennungsmo­ torischem Vortrieb dem Stellglied 10 des Verbrennungsmotors 6 jeweils direkt ein Steuersignal zugeführt, um die Elektromaschi­ ne 4 bzw. den Verbrennungsmotor 6 entsprechend dem vom Fahrzeug­ führer durch Betätigen des Gas- bzw. Fahrpedals 8 ausgedrückten Wunsch auszusteuern.
Bezugszeichenliste
 1 Eingangswelle des Kfz-Wechselgetriebes
 2 Kfz-Wechselgetriebe
 3 erste schaltbare Trennkupplung
 4 Elektromaschine
 5 zweite schaltbare Trennkupplung
 6 Verbrennungsmotor
 7 elektrochemischer Energiespeicher (Antriebsbatterie)
 8 Fahrpedal
 9 elektronischer Betriebsartenschalter
10 Stellglied für den Verbrennungsmotor
11 Stellglied für die Elektromaschine
12 Hybridsteuereinheit, z. B. Mikroprozessor
13 Rechenbaustein
14 Vergleichsglied
15 Vergleichsglied
16 Addierglied
NF Fahr- oder Vortriebsleistung des Verbrennungsmotors
NL "überlagerte" Generatorleistung, d. h. die für den Generatorantrieb aufgebrachte Leistung des Verbrennungs­ motors
be spezifischer Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors bei reinem Vortrieb
be′ spezifischer Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors bei zusätzlichem Antrieb der generatorisch betriebenen Elektromaschine
be* ein auf der Basis des Motor-Verbrauchkennfelds vorge­ gebener bestimmter Wert des spezifischen Kraftstoff­ verbrauchs
ηges Gesamtwirkungsgrad für die elektrische Energieerzeugung, -speicherung und Rückwandlung in Antriebsenergie

Claims (4)

1. Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs mit einem Ver­ brennungsmotor (6), insbesondere einem Otto- oder Dieselmo­ tor, und einer Elektromaschine (4), die als aus einem wieder­ aufladbaren elektrochemischen Energiespeicher (Antriebsbatterie 7) speisbarer Motor oder als vom Verbren­ nungsmotor (6) antreibbarer, den Energiespeicher (7) aufla­ dender Generator betreibbar ist, wobei der Vortrieb des Hy­ bridfahrzeugs entweder allein durch den Verbrennungsmotor (6), allein durch die als Motor betriebene Elektromaschine (4) oder aber gleichzeitig durch beide erfolgt und wobei der Verbrennungsmotor (6) während des Vortriebs des Fahrzeugs zeitweise gleichzeitig auch die als Generator betriebene Elektromaschine (4) antreibt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbrennungsmotor (6) in Fahrphasen, in denen sein spezifischer Kraftstoffverbrauch hoch ist, dann, wenn der elektrochemische Energiespeicher (7) zumindest teilentladen ist, zusätzlich mit der generatorisch betriebenen Elektro­ maschine (4) belastet wird,
und daß die Elektromaschine (4) dabei derart geregelt wird, daß die Beziehung eingehalten wird, worinNF die Fahr- bzw., Vortriebsleistung des Verbrennungsmotors,
NL die "überlagerte" Generatorleistung, d. h. die zum Antrieb der, als Generator betriebenen Elektromaschine zusätzlich aufgebrachte Leistung des Verbrennungs­ motors,
ηges den Gesamtwirkungsgrad der elektrischen Energie­ erzeugung, -speicherung und Rückwandlung in Antriebs­ energie,
be den spezifischen Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors bei reinem Vortrieb, also ohne zusätzliche Generatorbelastung und
be′ den spezifischen Kraftstoffverbrauch des zusätzlich mit dem Generatorantrieb belasteten Verbrennungs­ motorsbedeuten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Elektromaschine (4) derart geregelt wird, daß die überlagerte Generatorleistung NL auf einen Wert begrenzt wird, bei dem der mit der Vortriebsleistung NF und zusätzlich mit dem Antrieb der generatorisch betriebenen Elektromaschine (4) belastete Verbrennungsmotor (6) einen spezifischen Kraft­ stoffverbrauch (be′) erreicht, der zumindest in der Nähe sei­ nes spezifischen Kraftstoffverbrauchminimums liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromaschine (4) derart geregelt wird, daß die Be­ ziehung NL = K×n - NFerfüllt ist, worinNL die überlagerte Generatorleistung,
NF die Fahr- oder Vortriebsleistung des Verbrennungsmotors,
n die Motordrehzahl und
K eine dem Hubvolumen des Verbrennungsmotors proportionale sowie auf der Basis des Motor-Verbrauchkennfelds ermit­ tel- und festlegbare charakteristische Konstante des Ver­ brennungsmotors ist.
4. Vorrichtung zum Durchführen der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3,
enthaltend u. a.
eine den Ladezustand des elektrochemischen Energiespeichers (7) überwachende Ladekontrolleinrichtung,
eine elektronische Speichereinrichtung zum Speichern des Mo­ torkennfelds und des Motor-Verbrauchkennfelds sowie charak­ teristischer Fahrzeugdaten,
eine elektronische Logik- und Rechenbausteine enthaltende Einrichtung zum Ermitteln des augenblicklichen spezifischen Kraftstoffverbrauchs be des nicht generatorisch belasteten Verbrennungsmotors (6) und Vergleich dieses Wertes mit einem auf der Basis des abgespeicherten Motor-Verbrauchkennfelds Pe = f(be) ermittelten bzw. festgelegten verbrauchsgünstigen spezifischen Kraftstoffverbrauchs b*e
einen elektronischen Betriebsartenschalter (9), der auf der Basis des Vergleichs des augenblicklichen spezifischen Kraft­ stoffverbrauchs be mit dem festgelegten verbrauchsgünstigen spezifischen Kraftstoffverbrauch b*e sowie dem von der Lade­ kontrolleinrichtung ermittelten Ladezustand des elektrochemi­ schen Energiespeichers (7) selbsttätig die beim vorliegenden Betriebszustand für den Gesamtverbrauch jeweils günstigste Betriebsweise des Hybridfahrzeugs, d. h. den rein elektromo­ torischen Vortrieb, den rein verbrennungsmotorischen Vortrieb oder den verbrennungsmotorischen Vortrieb mit überlagerter Generatorleistung NL auswählt,
eine elektronische Rechenbausteine (13), Vergleichsglieder (14, 15) und Addierglieder (16) enthaltende Hybridsteuerein­ heit (12), die während der durch den elektronischen Betriebs­ artenschalten (9) ausgewählten hybridischen Betriebsart mit verbrennungsmotorischem Vortrieb und überlagerter Generator­ leistung NL einerseits nach Maßgabe einer im Rechenbaustein (13) abgespeicherten Momenten-Beziehung ML = K*×P*e - MF(n) oder einer entsprechenden Leistungs-Beziehung einen auf den momentanen Fahrzustand und den angestrebten optimalen Gesamt­ verbrauch abgestimmten Sollwert ML zur Steuerung und Regelung der Elektromaschine (4) und andererseits einen darauf abge­ stimmten Sollwert ML + MF(n) für den Verbrennungsmotor (6) erzeugt.
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