Generator/ Hybridantrieb

Startergenerator

Schon in anderen Informationen zu Generatoren auf diesen Internetseiten wird neben dem „Toyota Prius I“ ein weiteres Konzept zum Thema „Hybridantrieb“ vorgestellt. Gegenüber der technischen Auslegung des „Prius I“ erscheint dieses einfacher. Es benutzt als Elektroaggregat einzig eine Kombination aus Elektromotor und Generator, die üblicherweise Startergenerator genannt wird. Auch spricht man in Fachkreisen von einer „DynaStart-Anlage“ (geschützte Bezeichnung von ZF-Sachs: „Dyna“ stammt von „Dynamo“ [ = Lichtmaschine = Generator], „Start“ von „Starter“[ = Anlasser]).

Stand der Technik 2019

Im Generatorbetrieb liefert das Aggregat bei einer entsprechenden Ausführung der Spulen nicht nur die übliche 12 V Bordnetzspannung, sondern versorgt auch ein seit 2010 ergänzend eingesetztes Teilbordnetz in Hybridkraftfahrzeugen mit 48 V Spannung.

In Full Hybrid/Plugin- und EV-Fahrzeugen wird für den Energietransfer der Komponenten ein zweites Bordnetz mit 400 – 420 V eingesetzt.

Mit der Zunahme der Bordelektronik kann ein solches mit Spulen versehenes Schwungrad noch für einen weiteren Zweck benutzt werden: Vom Hersteller Continental wird das System „ISAD“ (Integrierter Starter-Alternator-Dämpfer) angeboten. Hier wird – elektronisch gesteuert – auf die Kurbelwelle des Motors mithilfe des Startergenerators (Bild rechts) elektromagnetisch jeweils ein solches Drehmoment übertragen, sodass der Verbrennungsmotor deutlich ruhiger läuft. Bisherige Ausgleichswellen und Dämpfer werden dadurch überflüssig. Auch lassen sich Drehschwingungen, wie sie in Folge von Last- und Gangwechseln auftreten, erfolgreich unterdrücken. Da es bei ISAD hauptsächlich darum geht, das Kraftfahrzeug zusätzlich als mobilen Stromgenerator einzusetzen, wird es von deutschen Automobilherstellern nicht eingesetzt.

Beim Verzögern des Fahrzeugs und bei Bergabfahrten kann elektrische Energie gewonnen werden (Rekuperation). Bei starkem Beschleunigen kann das Aggregat als Elektromotor das Drehmoment des Verbrennungsmotors verstärken.

Das Fahrzeug kann mit einem wirkungsvollen Start-Stopp-System versehen werden: Beim Anhalten wird der Verbrennungsmotor abgestellt. Zum Wiederanfahren reicht die Betätigung des Gaspedals. Der Startergenerator bringt den Verbrennungsmotor blitzschnell auf Leerlaufdrehzahl. Dann erst wird die Zündung eingeschaltet und Kraftstoff eingespritzt. Der Motor startet schnell und komfortabel.

Riemenstartergeneratoren (RSG)

Bei einem anderen Prinzip des Startergenerators (siehe Foto und Zeichnung) wird das Aggregat nicht in das Motorschwungrad integriert, sondern man treibt ihn mit einem entsprechend kräftigen Riemen wie eine herkömmliche Lichtmaschine an. Der Anbau seitlich am Motor und die lediglich vergrößerte äußere Form ähneln daher auch sehr einer „normalen“ Lichtmaschine. Diese Riemenstartergeneratoren (RSG) mit 48 Volt Betriebsspannung werden seit 2016 in der Serienproduktion von Fahrzeugen eingesetzt. In Kombination mit Lithium-Ionen-Batterien können diese Systeme durch die höhere Spannung, Leistungen bis zu 10 oder 15 kW sowie durch Rekuperation den Kraftstoffverbrauch um ca. 10 bis 20 % reduzieren.

Integrierte Startergeneratoren (ISG)

Bei leistungsstärkeren Hybridfahrzeugen verwendet man integrierte Startergeneratoren (ISG) oder Kurbelwellen-Startergeneratoren (KSG). Diese Generatoren werden zwischen Motor und Getriebe koaxial an der Kurbelwelle montiert. Integrierte Startergeneratoren können höhere elektrische Leistungen rekuperieren als Riemenstartergeneratoren. Außerdem ist auch rein elektrisches Fahren möglich.

Beispiele

Mercedes Benz setzt integrierte Startergeneratoren seit 2016 in der S-Klasse ein. Im Jahr 2019 kam der Mercedes-Benz M 176 GLS 580 4MATIC mit 48 Volt ISG auf den Markt.

Während einige Automobilhersteller noch auf Hybridtechnologie setzen, gibt es alternativ zum Mercedes-Benz M 176 (2019) das Tesla Model X bereits seit 2015 als reines Elektrofahrzeug mit einer Reichweite lt. Hersteller bis zu 500 km. Im November 2019 startete Volkswagen im Werk Zwickau die Serienproduktion des Elektroautos „ID.3“.

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