Projektinformation/ Start-Generatoren

Pat. 101 48 785.1: "Start-Generatoren"

Der zunehmend hohe Energiebedarf in Automobilen führte dazu, daß Kurbelwellen-Start-Generatoren entwickelt wurden, deren Leistungsbereich bis etwa 10 kW liegen kann. Diese Systeme befinden sich künftig auf der Abtriebsseite der Kurbelwelle (Bild 1) des Verbrennungsmotors, wobei der Rotor des Startgenerators teilweise die Aufgabe der Schwungmasse übernimmt. Im Jahr 2002 werden Startgeneratoren serienmäßig von zwei oder drei deutschen Firmen hergestellt, die ersten Serien-Kraftfahrzeuge in Deutschland sollen mit dieser zukunftsweisenden Technik im Jahr 2003 auf den Markt kommen.
Der Gegenstand der Schutzrechte des genannten Patents beziehen sich auf den Einsatz dieser Startgeneratoren in Booten und Wasserfahrzeugen, wobei sich durch beiderseitig am Startgenerator angeordnete Kupplungen (Bild 2) und deren Zusammenwirken, dem Mehrbereichs- Bordspannungsnetz (14V/42V/230V) und dem möglichen Einsatz von Hochleistungs-Kondensatoren (Ultracaps) zur Energiespeicherung besonders für den Bootsbetrieb vorteilhafte Bedingungen ergeben, z. B. kann das Wendegetriebe wegfallen.

Kurzdarstellung des Zusammenwirkens der Kupplungen:

1. Kuppl. 1 geschlossen, Kuppl. 2 offen: Start- und Motorbetrieb (Ladung) ohne Fahrt
   
2. Kuppl. 1 und Kuppl. 2 geschlossen: Fahrbetrieb unter Maschine;
   
3. Kuppl. 1 offen, Kuppl. 2 geschlossen: Vor- und Rückwärtsfahrt mittels Starterteil des Startgenerators (Wendegetriebe kann wegfallen). Bei Segelbooten kann über die Schleppwirkung der Start-Generator zur Energieerzeugung genutzt werden;
   
4. Kupplungen 1 und 2 offen: Über den eingeschalteten Starter können über längere Zeit Zusatzaggregate wie z. B. Klimakompressor oder Hydraulikpumpen betrieben werden.

Vorteile des Startgenerators beim Einsatz in Sport- oder anderen Booten unter Beachtung der patentrechtlich geschützten Konstruktions-
merkmale:

• Leistung des Generators ( bis 10 kW) sichert zuverlässig die Energieversorgung im Boot und ermöglicht den zusätzlichen Einsatz energieaufwendiger Verbrauchersysteme;
  
• die erhöhte Bordnetzspannung (z. B. 42V) gewährt bei gleichen Kabelquerschnitten die 4-fache Leistungsübertragung. Andere Spannungen (14V oder auch 230V) können durch gesonderte Spannungsabgriffe am Generator oder durch zusätzliche Wandler gewonnen werden;
  
• die derzeitig getrennt verbauten Starter und Generatoren mit ihren Fehlermöglichkeiten (Riemen-, Kohlebürsten- Ritzel- und Lagerverschleiß, Magnetschalterprobleme usw.) fallen weg;
  
• Startgeneratoren sind frei von mechanischem Verschleiß;
  
• das sehr hohe Startmoment (bis 250 Nm) ergibt ein sehr zuverlässiges Startverhalten des Verbrennungsmotors, wobei die Leerlaufdrehzahl bereits in 200 ms erreicht werden kann;
  
• Wegfall des Wendegetriebes, da Rückwärts und Vorwärtsfahrt auch über längere Zeit durch den Start-Generator gewährleistet werden kann;
  
• elektrische Schleichfahrt z. B. bei Hafenmanövern;
  
• der Ungleichförmigkeitslauf (Drehschwingungen) des Verbrennungsmotors (besonders bei Motoren mit geringer Zylinderzahl) wird durch elektronisch gesteuerte Generatorimpulse gedämpft und ergibt einen verbesserten Rundlauf und damit Laufruhe im Boot;
  
• das sich automatisch anbietende elektronisch gesteuerte Hilfs-Drehmoment des Start-Generators wird bei Beschleunigungs- und Bremsmanövern an den Bootspropeller gelegt, so daß selbst hubraumkleinere Bootsmotoren z. B. bei "fahren gegen die Welle" gleichmäßigere Fahrt gewährleisten bzw. in Notsituationen sehr starke Bremskräfte entwickeln können;
  
• bei Ausfall der Fahrmaschine steht sofort der Startgenerator als Antriebsquelle für das Boot über längere Betriebszeit zur Verfügung, so daß trotzdem alle erforderlichen Manöver gefahren werden können;
  
• bei Segelbooten in Segelfunktion kann über die Schleppwirkung des Bootspropellers der Generator zur Energieeinspeisung angetrieben werden;
  
• über das Starterteil des Start-Generators können bei abgekuppeltem An- und Abtrieb Zusatzgeräte wie Hydraulikpumpen oder die Klimaanlage über längere Zeit betrieben werden, auch ohne daß der Verbrennungsmotor gestartet ist;
  
• der Wirkungsgrad des Startgenerators liegt bei 90% gegenüber den herkömmlichen Generatoren (je nach Drehzahl 30% bis 80%);
  
• Sportboote z.B. können insgesamt mit hubraumkleineren Motoren ausgestattet werden;
  
• durch den künftigen Einsatz von Hochleistungskondensatoren (UltraCaps) kann der Einsatz von Speicherakkumulatoren stark eingegrenzt bzw. können diese völlig ersetzt werden

Die wesentlichen Vorteile von Hochleistungskondensatoren (UltraCaps-
Doppelschicht-Kondensatoren) sind:
(in Kurzfassung)

1. sehr hohes Speichervermögen (entspricht der Kapazität großer Bleiakkus),
   
2. Brauchbarkeitsdauer 10 bis 15 Jahre,
   
3. 500 000 Lade- und Entladezyklen ohne Kapazitätseinbuße,
   
4. volle Aufladung in kürzester Zeit (bis 30s bei entsprechender Ladestromgröße),
   
5. Wartungsfrei, keine Zerstörung wenn längere Zeit ungeladen, frostunempfindlich,