Kurbelwellen-Startgenerator

Ein Startergenerator vereint die Funktionen von Starter und Lichtmaschine in einer einzigen elektrischen Maschine. Der Startergenerator kann damit die 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 dann zu entlasten oder gar zu unterstützen, wenn dieser besonders wenig wirtschaftlich arbeitet, 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

Dynastart Gleichstrom-Startergeneratoren

Startergeneratoren auf Basis von Gleichstrommotoren wurden ab 1935 unter der Markenbezeichnung Dynastart von Siba und nach 1959 (nachdem Siba von Bosch übernommen wurde) 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, Goggomobil, Messerschmitt Kabinenroller, P70 und seit 1969 in der Vespa 50 Elestart zum Einsatz. Die in diesen Fahrzeugen eingesetzten Zweitaktmotoren haben die Eigenschaft, dass sie rückwärts laufen können, wenn sie in entsprechender Drehrichtung angelassen werden. Durch Umpolung des Startergenerators war es daher einfach möglich, einen Rückwärtsgang zu implementieren.

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

Moderne Startergeneratoren

Bei modernen Hybridelektrokraftfahrzeugen kommen Startergeneratoren verschiedener Hersteller zum Einsatz. Dies können entweder riemengetriebene Startergeneratoren oder Kurbelwellen-Startergeneratoren sein. Üblicherweise arbeiten diese nach dem Prinzip der Synchronmaschine oder Asynchronmaschine und erfordern einen Umrichter, um mit dem Gleichspannungs-Bordnetz und der Batterie verbunden zu werden.

Riemengetriebene Startergeneratoren werden – ähnlich wie eine herkömmliche Lichtmaschine – mittels Riementrieb mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt. Dies erfordert nur geringe mechanische Änderungen. Die von einem Riemen bei vertretbaren Kosten und mechanischen Verlusten übertragbare Leistung ist jedoch begrenzt, so dass riemengetriebene Startergeneratoren nur für Mikro- und schwache Mildhybride einsetzbar sind.

Bei stärkeren Mildhybridfahrzeugen kommen daher Kurbelwellen-Startergeneratoren 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.

Vorteile von Startergeneratoren

Startergeneratoren, die heutzutage 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:

• Start-Stopp-Funktion; beim Anhalten geht der Motor von alleine aus und startet wieder, wenn der Fuß von der Bremse genommen wird.
• Rekuperation; beim Bremsen wirkt der Startergenerator als Generator und es wird ein Teil der kinetischen Energie in der Batterie zwischengespeichert.
• Booster-Funktion; beim Anfahren und Beschleunigen wirkt auch der Starter-Generator auf die Antriebswelle und sorgt somit für bessere Beschleunigung
• Schwingungsdämpfung im Antriebsstrang

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

Literatur

• 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

Weblinks

Dynastart Gleichstrom-Startergeneratoren

• Technische Beschreibung des Siba Dynastart
• Technische Beschreibung des Bosch Dynastart
• Dynastart von Siba und Bosch im Messerschmitt Kabinenroller

Moderne Startergeneratoren

• ZF DynaStart
• http://www.juergen-weimer.de/Pulikationen/CSG_HDT_1999.pdf