Startergenerator

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Ein Startergenerator vereint die Funktionen von Starter und Lichtmaschine in einer einzigen elektrischen Maschine. Er kann damit sowohl den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs beschleunigen (Starter), als auch bei laufendem Motor elektrischen Strom erzeugen (Lichtmaschine).

Moderne, leistungsstarke Startergeneratoren können in Hybridelektrokraftfahrzeugen Energie sparen, indem sie beim Abbremsen des Fahrzeugs elektrische Energie in die Fahrzeugbatterie zurückspeisen und diese Energie später verwenden, um den Verbrennungsmotor zu entlasten oder zu unterstützen, wenn besonders viel Energie benötigt wird, beispielsweise beim Beschleunigen.

Da Startergeneratoren ständig mit dem Verbrennungsmotor verbunden sind, entfällt das beim herkömmlichen Starter übliche laute Geräusch, das beim Einspuren des Starter-Ritzels und beim Drehen des Ritzels im Schwungrad des Verbrennungsmotors entsteht.

Historische Startergeneratoren[Bearbeiten]

Dynastart Gleichstrom-Startergeneratoren[Bearbeiten]

Startergeneratoren auf Basis von Gleichstrommotoren wurden ab 1935 unter der Markenbezeichnung Dynastart von Siba und nach 1959 (nachdem Siba von Bosch übernommen worden war) von Bosch in Serie gefertigt. Damals wurden Startergeneratoren auch als Lichtanlasser bezeichnet (von Lichtmaschine und Anlasser). Die Dynastart-Maschinen saßen ohne weiteres Getriebe direkt auf der Kurbelwelle der Motoren. Dynastart-Maschinen kamen zunächst bei DKW und später unter anderem im BMW 600, der Isetta, Heinkel Kabine, NSU Prinz, Goggomobil, Messerschmitt Kabinenroller, P70,Steyr-Puch 500 -650, Steyr-Puch Haflinger und seit 1969 in der Vespa 50 Elestart zum Einsatz.
Die bei Kleinfahrzeugen häufig eingesetzten Zweitaktmotoren haben die Eigenschaft, dass sie rückwärts laufen können, wenn sie in entsprechender Drehrichtung angelassen werden. Durch einfaches Umpolen des Startergenerators konnte daher ein Getriebe-Rückwärtsgang eingespart werden.

Heute wird der Markenname DynaStart von ZF Friedrichshafen für moderne Kurbelwellen-Startergeneratoren nach dem Prinzip der permanenterregten Synchronmaschine verwendet.

Moderne Startergeneratoren[Bearbeiten]

Bei modernen Hybridelektrokraftfahrzeugen kommen zwei Arten von Startergeneratoren, riemengetriebene Startergeneratoren und Kurbelwellen-Startergeneratoren zum Einsatz. Üblicherweise arbeiten sie nach dem Prinzip der Synchronmaschine oder Asynchronmaschine und erfordern einen Umrichter, um mit dem Gleichspannungs-Bordnetz und der Batterie verbunden zu werden.

Riemengetriebene Startergeneratoren[Bearbeiten]

Riemengetriebene Startergeneratoren oder Riemenstartergeneratoren (RSG, englisch Belt-Driven Starter Generator (BSG), oder Belt-Driven Integrated Starter Generator (B-ISG)) werden – wie eine herkömmliche Lichtmaschine – mittels Riementrieb mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt. Hierfür sind geringe mechanische Änderungen am Spannsystem des Riementriebs erforderlich, da im Betrieb Leer- und Lasttrum wechseln. Als elektrische Maschine können luft- oder wassergekühlte Synchronmaschinen, Asynchronmaschinen oder Geschaltete Reluktanzmaschinen zum Einsatz kommen. Die von einem Riemen bei vertretbaren Kosten und mechanischen Verlusten übertragbare Leistung ist jedoch begrenzt, so dass riemengetriebene Startergeneratoren nur für Mikro- und Mildhybride einsetzbar sind.

Beispiele für Fahrzeuge mit einem Riemenstartergenerator im 12 V-Bordnetz sind Fahrzeuge des PSA-Konzerns mit e-HDi-Motorisierung (ab 2010, z.B. Citroën C4, Citroën C5 oder Peugeot 308). In diesen Fahrzeugen kommt ein Startergenerator des französischen Zulieferers Valeo mit 2,2 kW Nennleistung zum Einsatz.[1] [2] Auch die mhd-Modelle des Smart (Baureihe 451) verfügen über einen 12 V-Riemenstartergenerator von Valeo.

Für 2016 sind erste Fahrzeuge mit einem Riemenstartergenerator auf 48 V-Ebene (Mildhybrid) angekündigt.[3] Durch die höhere Spannungsebene können elektrische Leistungen im Bereich 12 bis 15 kW realisiert werden.

Kurbelwellen-Startergeneratoren[Bearbeiten]

Bei stärkeren Mildhybridfahrzeugen kommen Kurbelwellen-Startergeneratoren (KSG, englisch Crankshaft-Mounted Integrated Starter Generator (C-ISG)) zum Einsatz. Diese sitzen zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe direkt auf der Kurbelwelle. Die übertragbare Leistung ist daher im Wesentlichen nur noch durch die Leistungsfähigkeit des Startergenerators oder des Umrichters begrenzt. Nachteilig ist, dass vergleichsweise erhebliche mechanische Änderungen an bestehenden Systemen erforderlich sind und die Montage auf der Kurbelwelle eine Verlängerung des Antriebsstrangs bewirkt. Wenn der Verbrennungsmotor über eine zusätzliche Kupplung abgekoppelt wird, können im Vergleich zum riemengetriebenen Startergenerator höhere elektrische Leistungen rekuperiert werden, da Verluste durch das Motorschleppmoment entfallen.

Vorteile von Startergeneratoren[Bearbeiten]

Startergeneratoren, die heute in der Regel als permanenterregte Synchronmaschinen gebaut werden, haben einen wesentlich höheren Wirkungsgrad als Lichtmaschinen und eine große Leistungsdichte.
Außer zum reinen Anlassen des Motors bieten sie u.a. auch folgende Einsatzmöglichkeiten:

  • Booster-Funktion; beim Anfahren und Beschleunigen wirkt auch der Starter-Generator auf die Antriebswelle und sorgt somit für bessere Beschleunigung.
  • Rekuperation; beim Bremsen wirkt der Startergenerator als Generator und ein Teil der kinetischen Energie wird in der Batterie zwischengespeichert. Dies macht zwar auch eine herkömmliche Lichtmaschine, durch den erhöhten Wirkungsgrad des Startergenerators kann jedoch mehr Energie zurückgewonnen werden.
  • Schwingungsdämpfung im Antriebsstrang.
  • Start-Stopp-Funktion; beim Anhalten geht der Motor von alleine aus und startet wieder, wenn der Fuß von der Bremse genommen oder die Kupplung getreten wird.

Durch die beiden ersten Punkte wird insbesondere im Stadtbetrieb eine Kraftstoffersparnis von 10 bis 15 % erzielt.

Literatur[Bearbeiten]

  • Karl-Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Robert Bosch GmbH: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 25. Auflage, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden, 2003, ISBN 3-528-23876-3
  • Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert: Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2001, ISBN 3-528-13114-4
  • Kurt-Jürgen Berger, Michael Braunheim, Eckhard Brennecke: Technologie Kraftfahrzeugtechnik. 1. Auflage, Verlag Gehlen, Bad Homburg vor der Höhe, 2000, ISBN 3-441-92250-6

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Mit e-HDI-Technologie zweite Start-Stopp-Generation. In: www.focus.de. 9. Juni 2010, abgerufen am 20. Oktober 2015.
  2. Chris: Peugeot e-HDi: Micro-Hybrid-Technologie sorgt bei 27 Modellen für geringen Verbrauch. In: www.grueneautos.com. 2. August 2011, abgerufen am 20. Oktober 2015.
  3. 48 V Eco Drive von Continental macht Dieselfahrzeuge sparsamer und sauberer. In: Continental AG. 11. August 2015, abgerufen am 20. Oktober 2015.