Die Start/Stopp-Automatik - Valeo

Werkstattpraxis Start/Stopp-SystemeClever und SmartDie Start/Stopp-Automatik ‚StARS’in der PraxisRiemengetriebeneStart/Stopp-Systeme, wiedas von Valeo entwickelte‚StARS’ (Starter AlternatorReversible System), vereinendie Funktionen von Starter undGenerator in einer Einheit.KRAFTHAND hat die wichtigstensystem- und werkstattrelevantenFakten zu dem beispielsweiseim ‚Smart fortwo mhd’verbauten Konzept bei denExperten von Daimler und Valeorecherchiert.Triebhaft: Der Starter-Generator ist wie ein herkömmlicher Generator in den Riementriebintegriert. Das hat etwa den Vorteil eines lautlosen Motorstarts. Im Bild ist die ‚Smart fortwomhd’-Variante zu sehen. Bild: DaimlerStart/Stopp-Systeme ermöglichen esden Automobilherstellern auf relativeinfache Art und Weise, Schadstoffausstoßund Kraftstoffverbrauch zusenken. Ob die Automobilherstellerdafür das System auf einem ,verstärkten’konventionellen Anlasser aufbauen,die Schwungscheibe als Dynastarterausführen oder der Starter-Generatorals eine Einheit anstelle der herkömmlichenLichtmaschine platziert ist, spieltdafür eine untergeordnete Rolle.Das ‚StARS’ von Valeo basiert aufdem letztgenannten Konzept, was seinenEntwicklern zufolge gegenüberden anderen Systemen folgende Vorteilebietet: Zum einen erfolgt der überden Riementrieb realisierte Motorstartschneller und lautlos. Zum anderenkann der Automobilhersteller das Systemrelativ einfach und somit kostengünstigin eine bereits bestehendeFahrzeugarchitektur integrieren – wasEntwicklungsaufwand und Kosten spart.Beispiele, in denen Automobilherstellerdas Start/Stopp-System desfranzösischen Zulieferers integrierthaben, sind einige Modellvarianten desCitroën C2 und der Vorgänger des aktuellenC3. Der mit einem 45- beziehungsweise52-kW-Saugbenziner ausgestatte‚Smart fortwo mhd’ verfügtserienmäßig über ein solches System.Das Kürzel ‚mhd’ steht in der StuttgarterNomenklatur für ‚Micro HybridDrive’, was auf die integrierte Start/Stopp-Technologie hinweist.SystemkomponentenHerzstück des ‚StARS’ ist ein riemengetriebenerStarter-Generator (siehe auchKasten Seite 12) dessen Aufbau imPrinzip dem eines herkömmlichen Generatorsgleicht. Weiterhin gehört einezwischen dem Akku und dem Starter-Generator sitzende Elektronikeinheitzu dem System. Im Startermodus wandeltdiese Einheit den Batterie-Gleichstromin einen Dreiphasen-Wechsel-10 Krafthand 21/2009www.krafthand.de

Start/Stopp-Systeme WerkstattpraxisStarter- Generatorelektronischer Umwandler12 VHin und her: Die Start/Stopp-Automatik‚StARS’ist ein reversibles(umkehrbares)System. Je nach Betriebszustand(StartoderGeneratormodus)fließt der Strom, gesteuertdurch denelektrischen Umwandler,entweder von derBatterie zum Starter-Generator oder umgekehrt.Bild: Valeostrom um. Im Generatormodus wandeltein integrierter so genannter synchronerGleichrichter den vom Generatorkommenden Drehstrom in einen zurBatterie fließenden Gleichstrom um.Aufgrund dieser Eigenschaften wirddie Elektronikeinheit auch als elektronischerWandler oder Umwandler bezeichnet.Ein weiterer Hauptbestandteil desSystems ist natürlich die Batterie. Wegender häufigeren Starts und damiteinhergehender stetig wechselnder BeundEntladezustände unterliegt dieseeiner deutlich höheren Belastung alseine Batterie in vergleichbaren Fahrzeugenohne Start/Stopp-Funktion.Deshalb kommt im ‚mhd’-Smart eine60-Ah-AGM-Batterie (Absorbant GlassMatt) zum Einsatz, denn dieser Akku-Typ ist deutlich zyklenfester als einekonventionelle Bleisäure-Batterie.FunktionsweiseBetätigt der Fahrer das Bremspedalund die Geschwindigkeit fällt unter einbestimmtes Level – beim Smart sinddies 8 km/h – schaltet das System denMotor ab. Damit lässt sich nicht nurwährend des Fahrzeugstillstands, sondernetwa auch schon beim Annähernan eine Ampel Kraftstoff einsparen. Beihäufigem Stop-and-go-Betrieb lässtsich damit laut Daimler der Verbrauchum bis zu knapp 20 Prozent reduzieren.Nimmt der Fahrer den Fuß vomBremspedal (Automatikgetriebe, wieStartmodus: Sinkt dieFahrzeuggeschwindigkeitunter 8 km/h (beimSmart) und der Fahrerbetätigt die Bremse,stellt das Start/Stopp-System den Motor ab.Nimmt der Fahrer denFuß vom Bremspedal,startet der Motorwieder. Bild: Valeobeim Smart) beziehungsweise legt ereinen Gang ein (Schaltgetriebe), startetder Motor in Sekundenbruchteilenwieder. Auf Wunsch kann der Fahrerdie Start/Stopp-Automatik aber auchdeaktivieren – beim Smart befindetsich der Schalter dafür vor dem Schalthebel.Dies kann beispielsweise notwendigsein, wenn der Fahrer auch beistehendem Fahrzeug ein Beheizen oderKlimatisieren des Innenraumswünscht. Was natürlich einen laufendenMotor voraussetzt.Sinkt die Batteriekapazität untereinen bestimmten Schwellenwert,schaltet sich das Start/Stopp-Systemautomatisch ab. Einerseits, weil dasAufladen der Batterie Vorrang hat,andererseits ist damit die Gefahr einesnicht anspringenden Motors gebannt.Um diese Sicherheitsfunktiongewährleisten zu können,muss das Steuergerätstets über den Batterieladezustandinformiert sein –weshalb ein Batteriesensorbeziehungsweise einBatteriemanagement fürFahrzeuge mit Start/Stopp-System unabdingbarsind.Damit nach einem Kaltstartalle abgasrelevanten Systemeund der Motor möglichstschnell auf Betriebstemperatur kommen,ist während der Warmlaufphasedas System ebenfalls automatisch deaktiviert.Sensiert die Steuerelektronikbei stehendem Motor einen zu geringenUnterdruck im Bremskraftverstärker,startet es diesen gegebenenfallssofort – schließlich geht die einwandfreieFunktion der Bremsanlage vor.www.krafthand.deKrafthand 21/200911

Werkstattpraxis Start/Stopp-SystemeWichtige SteuergrößenUm all die geschilderten Betriebszuständeerkennen und die daraus resultierendenFunktionen umsetzen zukönnen, erhält das Start/Stopp-Systemzahlreiche Informationen. ZentraleSteuergrößen (für den ‚mhd’-Smart)sind dabei: Fahrzeuggeschwindigkeit,Bremssignal, die Kühlmitteltemperaturdes Motors, Unterdruck im Bremskraftverstärker,Batteriespannung und-temperatur. Aus SicherheitsgründenFür Freie: Der Starter-Generator des Valeo-Start/Stopp-Systems ist auch im freien Handel,allerdings ohne Elektronikeinheit (links),erhältlich. Bild: ValeoFunktionsweise desStarter-Generatorsbeziehungsweise aufgrund des Deaktivierensder Start/Stopp-Funktion beieingelegtem Rückwärtsgang benötigtdas Steuergerät die Information ‚Heckklappegeöffnet’ und das ‚Rückwärtsgangsignal’.Zum Datenaustausch nutztdie Start/Stopp-Automatik im Fahrzeugaktive BUS-Systeme.Für die WerkstattpraxisWas der Werkstattprofi bei Arbeiten andiesem System beachten muss, habenDie Konstruktion des Starter-Generators beruht auf einer Standard-Klauenpolmaschinemit Zwischenklauenmagneten. Jedoch sind Statoren undWicklungen speziell auf die Starterfunktion (Drehmomenterzeugung) abgestimmt.Währenddes Starts prüft das System die Rotormagnetisierung, denDrehwinkel sowie die Drehgeschwindigkeit des Starter-Generators übereinen am Gehäuse befindlichen Positionssensor. Sobald die Elektronikerkennt, dass der Motorstart erfolgt ist, setzt der Generatorbetrieb ein.Der in diesem Modus erzeugte Drehstrom wird im externen Wandler(= Elektronikeinheit) durch einen so genannten synchronen Gleichrichterin Gleichstrom umgewandelt – im Prinzip nichts anderes, als das Gleichschaltendes Drehstroms durch eine klassische Drehstrom-Gleichrichterdiode.Bei der nächsten Generation des Starter-Generator-Systems findetsich die Wandlerelektronik nicht separat, sondern integriert im Starter-Generator wieder, so Valeo auf der vergangenen IAA.tswir hauptsächlich bei den Expertenvon Valeo recherchiert. Auf die Frage,wie die Ladespannung zu prüfen ist,gibt es eine simple Antwort. Im Prinzipkann sie der Fachmann, genau wie beieinem herkömmlichen Generator auch,an den Batteriepolen messen. Dabeimuss die Ladespannung im Normalfallzwischen cirka 14 und 15 V liegen. DerStarterstrom hingegen ist den Technikernzufolge nicht wie bei einem herkömmlichenAnlasser messbar. Dennim Gegensatz zu diesem startet derStarter-Generator nicht mit Gleich-,sondern mit Dreiphasen-Wechselstrom.Dabei fließen etwa 500 bis 600 A.Außerdem wichtig: Bedarf es denAustausch des Originalakkus, muss derKfz-Profi unbedingt einen äquivalentenEnergiespeicher einbauen. Würdeer beispielsweise einen herkömmlichenBlei-Akku verwenden, wäre dieseraufgrund der geringeren Zyklenfestigkeitsehr wahrscheinlich schonnach ein bis zwei Jahren ‚verschlissen’.Zudem ist zu bedenken, dass das Batteriemanagementauf die Kapazität desOriginalakkus ausgelegt ist.Bei einem Defekt der Starter-Generator-Einheitunterscheidet sich derenWechsel nicht von dem einer normalenLichtmaschine. Bei dieser Gelegenheitsollte der Fachmann auch gleich denFlachriemen mit erneuern. Unterliegter doch im Vergleich zu Riemen an Motorenohne Start/Stopp-Funktion einemhöheren Verschleiß. Übrigens beträgtdas Wechselintervall des Riemensbeim ‚mhd’-Smart 60.000 km. Hat derCityflitzer kein Start/Stopp-System anBord, beträgt es hingegen 100.000 km.Auch im freien HandelWährend die Elektronikeinheit nur beiden jeweiligen Markenhändlern erhältlichist, bietet Valeo den Starter-Generatorfür sein Start/Stopp-System‚StARS’ inzwischen auch im freien Teilehandelmit einer ausführlichen Montageanleitungan. Damit möchte dasUnternehmen auch unabhängigen Kfz-Betrieben die Möglichkeit bieten, Kundenzu bedienen, deren Fahrzeuge mitdiesem System ausgestattet sind.Torsten Schmidt12 Krafthand 21/2009www.krafthand.de