Startergenerator: Konzepte und Potenziale

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Startergenerator: Konzepte und Potenziale

Pesch, M.

Die Vereinigung von Starter und Generator in nur ein Aggrgat scheiterte bislang an der Kompromissauslegung des elektrischen Antriebs aufgrund der sehr unterschiedlichen Drehzahlen im Starter- und Generatorbetrieb, deren Verhältnis bis zu 1 : 60 beträgt. Die Motivation, den Startergenerator doch einzuführen, wird genährt durch Verbesserungsmöglichkeiten auf den Feldern Komfort, Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen. Dabei wird der folgende Kundennutzen diskutiert: - hohe Generatorleistung, - hoher Generatorwirkungsgrad, - Bremsenergie-Rückgewinnung, - niedriges Startgeräusch, - Fähigkeit für Start-Stopp-Betrieb, - Fähigkeit für Boost-Betrieb, - Entfall des Riementriebs, - Reduzierung der Startemissionen, - Triebstrangfunktion und Integration in automatisiertes Schaltgetriebe. Voraussetzung ist der Übergang zu einem 42-V-Bordnetz, da mit 14 V die Ströme zu groß würden. Insgesamt lassen sich die folgenden Anforderungen an das System Startergenerator formulieren: - Bordnetzspannung größer-gleich 42 V, - Generatorleistung 6 kW bis 10 kW, - Wirkungsgrad über 80 %, - Startdrehmoment 200 Nm bis 400 Nm, - Hochstrombatterie 200 A bis 1000 A mit Rückspeisefähigkeit, - Lebensdauer bis 500000 Starts, - Kühlwasserstemperatur bis 130 Grad C. Es existieren unterschiedliche Lösungsansätze: 1. Direktstart: Eine koaxiale Maschine zwischen Motor und Fahrkupplung; der Rotor des Startergenerators ersetzt dabei das Schwungrad. 2. Impulsstart: Eine zweite Kupplung zwischen Starteregenerator und Verbrennungsmotor; der Starteregenerator wird bei geöffneter Kupplung auf Drehzahl gebracht und reißt mit seiner kinetischen Energie beim Schließen der Kupplung den Verbrennungsmotor hoch. 3. Startergenerator am Riementrieb (mit oder ohne Zusatzgetriebe in der Riemenscheibe).