am Beispiel des 

• ISAD von Continental ISAD Energie-Engineering

und dem 

• riemengetriebenen Starter-Generator von Valeo

 

ISAD bedeutet (Integrated Starter Alternator Damper) Es vereinigt die Funktionen "Starten" und "Energieversorgung" in einer einzigen intelligenten elektrischen Maschine. (Bild öffnet in neuem Fenster) Durch die intelligente Steuerung des ISAD werden viele Funktionen welche heute Starter und Generator übernehmen in einem System vereint. Zusätzlich wird der Funktionsumfang verbessert und deutlich erweitert.
Es bietet folgende Vorteile: Hoher Wirkungsgrad (>80%) Hohe Generatorleistung (z.B. >8 kW) Unterstützung eines Mehrspannungs-Bordnetzes (42V/36V/14v) Reduzierung der Abgas- und Geräuschemissionen Reduzierung des Verbrauchs Reduzierung von Drehungleichförmigkeiten und Motorvibrationen Bereitstellung eines zusätzlichen elektromotorischen Drehmoments (z.B. Anfahr-Unterstützung - sogenannter Booster) Start-/Stop Automatik Geräuschloser, verschleißfreier und schneller Startvorgang für Hybridantriebe ideal
Aus dem heutzutage bestehenden umfangreichen Anforderungskatalog wie z.B. Emissions- und Kostenreduzierungen ergibt sich ein breites Einsatzfeld für ISAD. Im PKW und NFZ sind ein geräuschloser und emissionsreduzierter Start wie auch die Start/Stop Funktion von wesentlicher Bedeutung. So lassen sich allein durch die Start/Stop-Funktion mehr als 5% Kraftstoff sparen. In Kombination mit regenerativem Bremsen sind mehr als 11% möglich. Weiteres Kraftstoffeinsparpotential ergibt sich durch die Booster Funktion. Hier kann zum einen die Fahrdynamik eines Fahrzeuges deutlich erhöht werden oder durch Verwendung eines hubraumschwächeren Motors in Verbindung mit ISAD werden die Kosten, bei gleichbleibender Fahrzeugdynamik (Beschleunigungsverhalten), für Kraftstoff und Fahrzeuganschaffung deutlich reduziert.     (Bild öffnet in neuem Fenster)
Von den zahlreichen Zusatzfunktionen, sei diejenige einer externen Stromversorgung über eine Steckdose besonders erwähnt: Die 110V bzw. 220V Steckdose findet in PKW und NFZ ihre Anwendung. In PKW liefert sie Strom für Multimediaanwendung (Laptop, TV u.a.) wie auch Elektrogrill, Lampen u. v. m.. Im NFZ ist das Spektrum nochmals erweitert. Für Aufbautenhersteller ergibt sich eine standardisierte Schnittstelle, z.B. Hydraulikpumpen und Kühlaggregate. Dies erlaubt den Einsatz von normalen 220V Geräten, verhindert den Eingriff in ein optimiertes System (Verbrennungsmotor), stellt eine einfach handzuhabende Schnittstelle dar (wie z.B. wetterfeste 220V Steckdose) und spart somit zusätzlich Kosten.
Blockschaltbild des 12V Systems Das Bild als pdf-Datei zur besseren Betrachtung
12V System Integration des 12V Systems Das Bild als pdf-Datei zur besseren Betrachtung	Das 12V System zeichnet sich durch eine relativ einfache und kostengünstige Aufbauweise aus. 12V Systeme finden vorwiegend in den unteren Fahrzeugklassen als auch bis zur unteren Oberklasse ihren Einsatz. Durch Verwendung einer Siedebadkühlung kann die Leistungselektronik sehr kompakt ausgeführt werden. Dies ermöglicht erst die Montage der REDBOX an die ursprüngliche Stelle des Starters, welcher hier entfällt. In Verbindung mit der patentierten Wickeltechnik können mit herkömmlichen Batterien Startmomente von bis zu 250 Nm bei -30°C bewerkstelligt werden. 12V Systeme werden vermutlich auch zunächst vor dem 42V-Netz realisiert werden.
42V System Blockschaltbild des 42V Systems Das Bild als pdf-Datei zur besseren Betrachtung	Das heutige 42V ISAD System ist für duale Bordnetze geeignet und stellt die Brücke zu reinen 42V Bordnetzen dar. Es handelt sich hierbei um  einen  Asynchronmotor. Der Rotor wird durch das Schwungrad angetrieben und besitzt einen Permanentmagnet. Kohlebürsten und Erregerstrom entfallen somit. Die Wicklungen des Stators liefern den Strom. Das System wird mit einem DC/DC Wandler geliefert, welcher die Verbindung zwischen 12V bzw. 24V und 42V darstellt. Für reine 42V Bordnetze kann der DC/DC Wandler entfallen. Die Generatorleistung dieses Systems liegt unter Dauerbelastung bei ca. 20kW. Damit wird der Leistungsbedarf für PKW und Nutzfahrzeuge weitgehend abgedeckt. Gleichzeitig ist die 110V/220V Steckdose (funktionsbereit auch bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor) eine standardisierte Schnittstelle für Aufbautenhersteller (Hydraulikpumpen, Kühlaggregate) als auch ein nützliches Utensil für Freizeit und Beruf (Feuerwehr, Rettungsfahrzeuge, Bohrmaschine, Laptop, TV, Grill u.v.m.)
(Bild öffnet in neuem Fenster)
Verbrauch und Umwelt
direkt	schneller berührungsloser und somit verschleißfreier Start (Leerlaufdrehzahl in 200 ms erreicht) Start / Stop (verschleißfrei, Einschalten statt Anlassen), erst bei Leerlaufdrehzahl wird gezündet, geringeres Abgas bei Start Dämpfung des Schaltvorganges bei Automatikgetriebe (weniger Schlupf im Wandler) regeneratives Bremsen (intelligentes Bremsmanagement), kinetische Energie als Anfahrhilfe nutzbar hoher Wirkungsgrad des Generators (bis zu 90%) spart Sprit
indirekt	elektrische Schleichfahrt (Schrittgeschwindigkeit fahren ohne Verbrennungsmotor) Unterstützung der Zylinderabschaltung (Dämpfung) Energiemanagement - Nebenaggregate müssen nur bei Bedarf laufen (wenn Servolenkung, Klima, Öl-, Wasserpumpe elektrisch betrieben werden) Aerodynamik (Package-Vorteile) Gewicht (Reduzierung des Kabelquerschnittes)
Sicherheit
direkt	passive Sicherheit z.B. Fußgängerschutz (Packagevorteile) 42V Spannung (Kleinspannung U < 60V)
indirekt	Crash Test (Package) ideale Systemsicherheit bei Einbau und eventuellem Mißbrauch durch Einsatz von Asynchronmaschinen
Fahrzeugdynamik
direkt	Drehmomentunterstützung - Booster, (erlaubt z.B. die Verwendung hubraumschwächerer Motoren unter Beibehaltung der Fahrdynamik des hubraumstärkeren Motors) Synchronisation der Schaltvorgänge Motorruckeln wird verringert, kein Bonanzaeffekt
indirekt	Packagevorteile (Aerodynamik, Gewichtsverteilung, Fahrzeuglänge)
12V/42V Bordnetz
direkt	hohe Generatorleistung Mehrspannungsebene 12/24/42V, 110/220 V AC
indirekt	Elektrifizierung der Nebenaggregate z.B. EVT, EHB, EMB etc. X. by wire (Allrad) Reduzierung der Kabelquerschnitte und Verkleinerung der elektrischen Schalter
Weitere  Systeme, die auf den Markt kommen werden: Siemens ISG, Valeo (Frankreich), Visteon (Ford), Sachs (Dyna Start), Luk, Bosch (ISG und RSG), Honda, Volvo
einige Beispiele:
StARS: Starter Alternator Reversible System von Valeo 14V Starter-Generator ab 2003, riemengetrieben(!), sehr leise, z.B.: Opel Corsa, VW Polo, mit Stop and Go-Funktion
MARS: Motor Alternator Reversible System, 14V Starter-Generator ab 2005, wassergekühlt, riemengetrieben, Boosterfunktion
ISA: von Valeo, ähnlich wie ISAD nur ohne Damper, am Schwungrad, ab 2006
RSG: Neben einem Integrierten Starter Generator  entwickelt Bosch auch einen riemengetriebenen Starter-Generator
IMA: Integrated Motor Assist, Kurbelwellen-Startgenerator im  Honda Insight
ISG: Integrierter Starter Generator von Siemens VDO (z.b.für Volvo), ein 42V Hybride   System ISG von Siemens/VDO

Aktuelle Ergänzungen zur Technik von Valeo:

September 2003 – Auf der IAA hat PSA Peugeot Citroen bestätigt, dass ein zukünftiges, noch nicht genanntes Fahrzeug, welches ab 2004 in Produktion gehen wird, mit Valeos riemengetriebenem Starter-Generator ausgestattet wird. Das neue Fahrzeug-Modell wird wohl das Erste weltweit sein, dass mit einem riemengetriebenen 14-Volt-Starter-Generator ausgerüstet ist.

Valeos riemengetriebener Starter-Generator verbindet die Funktionen von Anlasser und Generator in einer leicht einzubauenden Einheit. Durch elektronische Steuerung generiert er nicht nur effizient elektrische Energie, sondern er ist auch in der Lage, den Betrieb des konventionellen Anlasser-Motors zu übernehmen. Das System ermöglicht eine "Start-Stopp"-Funktion – ein kraftstoffsparendes Feature, das automatisch den Motor abschaltet, wenn das Fahrzeug steht, und umgehend und lautlos wieder startet, wenn der Fahrer einen Gang einlegt oder die Bremse löst.

Da das System die bestehenden Generator-Befestigungen nutzt, ist das System eine flexible Aufsatz-Lösung, die nicht in das Design des Antriebsstranges eingreift – ganz im Gegensatz zu integrierten Starter-Generatoren, die zwischen Motor und Getriebe platziert werden und folglich eine grundlegende Umgestaltung dieser Systeme erfordern.

Konverter

Elektronische Steuerung

Endverbraucher sollen profitieren von bis zu 10 Prozent Kraftstoffersparnis, geringerem Geräuschniveau beim Anlassen, Null Geräuschen und Abgasen bei stehendem Fahrzeug sowie von einer längeren "Lebensdauer" der Tankfüllung. Dem Umweltschutz wird Rechnung getragen aufgrund der fehlenden Abgasproduktion im Stillstand - im überfüllten Stadtverkehr stehen Autos unter Umständen mehr als 30 Prozent ihrer Betriebszeit. Automobilhersteller werden das kompakte und flexible Design zu schätzen wissen und sie profitieren von diesem System, welches europäische sowie internationale Umweltrichtlinien erfüllt.

Anzeige

Mein Dank geht an ContiTeves, mot, Siemens/VDO, Valeo  und Bosch 

Wiesinger überarbeitet: 26.08.10

Besucher: