Weniger Spritverbrauch mit Startergeneratoren

So funktionieren Mild-Hybride

Ein Mild-Hybrid kann nicht rein elektrisch fahren, aber mit elektrischer Unterstützung Sprit sparen. Wie die Technik das macht? Das liest Du hier.

  • Constantin Bergander
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  • Veröffentlicht am 09/23/2019, 12:00 AM
  • Aktualisiert am 10/07/2019, 10:05 AM
Modell einer Mercedes Limousine. Sichtbar sind alle Elemente des Mild-Hybridsystems
Quelle: Mercedes Der integrierte Riemen-Startergenerator sitzt zwischen Motor und Getriebe

Hybride funktionieren. Das beweist Toyota seit einer gefühlten Ewigkeit mit dem Prius, nicht ganz so lange mit weiteren Modellen. Der japanische Hybrid-Pionier stellt heute in Städten wie Berlin und Barcelona mit dem Prius sogar eines der beliebtesten Taxi-Modelle. Der Prius ist zuverlässig, belastbar und sparsam. Man muss sich nur an seine Motorcharakteristik gewöhnen. Aber das war beim Diesel ja auch so.

In einem Vollhybrid arbeitet der Benzinmotor so oft wie möglich im Bereich des höchsten Wirkungsgrades. Der liegt beim aktuellen Prius bei etwa 2.200 Touren, beim Vorgänger etwas höher. Europäische Ohren hören das nicht immer gern. Deutsche Hersteller gingen deshalb bei ihren Vollhybriden Kompromisse ein, um die Geräuschkulisse angenehmer zu gestalten. Meistens auf Kosten der Effizienz. Und das kostete die Hybrid-Modelle letztendlich die Daseinsberechtigung, sie verkauften sich kaum.

Trotzdem gilt die Hybridisierung als erprobtes Mittel zur Verbrauchssenkung. Viele Hersteller verzichten mittlerweile auf die Möglichkeit, tatsächlich elektrisch zu fahren. Sie wollen Mild-Hybride bauen, die elektrisch unterstützen. Das reduziert Kosten und Aufwand der Elektrifizierung deutlich, der Durst sinkt immerhin spürbar.

Motor eines Audi A6 mit Riemen-Startergenerator
Quelle: Audi Audi setzt einen Riemen-Startergenerator ein. Er ersetzt die Lichtmaschine, kann also an bestehende Motoren montiert werden

Der Mild-Hybrid und sein Startergenerator

Wichtigstes Mittel des Mild-Hybriden ist ein sogenannter Startergenerator, ein einfacher Elektromotor, der dem Verbrenner bei der Arbeit hilft. Er kann für kurze Zeit etwas Kraft beisteuern, den Motor anlassen und Strom erzeugen. Die Aufgabe der Lichtmaschine übernimmt er in allen Fällen vollständig, die des Anlassers zumindest zum Teil.

Ein Startergenerator lässt sich an unterschiedlichen Positionen des Autos platzieren. Audi nutzt die Lücke, die die fehlende Lichtmaschine hinterlässt. Von hier aus wird der Startergenerator über einen Riemen mit der Kurbelwelle verbunden. Diese Konstruktion nennt sich Riemen-Startergenerator (RSG). Der Vorteil: Er lässt sich bei bereits bestehenden Motortypen einsetzen. Kia und Hyundai verfolgen eine ähnliche Taktik.

Mercedes tauscht bei einigen Motoren ebenfalls Lichtmaschine gegen RSG. In den großen Limousinen betreibt man in Stuttgart aber mehr Aufwand. Dort sitzt der Startergenerator zwischen Motor und Getriebe direkt an der Kurbelwelle. Ohne Riemen gelingt eine bessere Kraftübertragung. Dafür ist der Konstruktionsaufwand deutlich größer. Mercedes hat die Antriebe speziell für den sogenannten integrierten Startergenerator (ISG) entwickelt.

Elektrische Unterstützung beim Anfahren

Beide Varianten können Verbrennungsmotoren komfortabler und schneller starten als ein Ritzelanlasser. Der Fahrer merkt davon fast nichts, der Startvorgang fühlt sich an wie der Gangwechsel einer flinken Automatik. Deshalb bleibt der Verbrenner immer dann stehen, wenn er gerade nicht gebraucht wird, zum Beispiel beim sogenannten „Segeln“ ohne Last. Das spart Sprit.

Wie ein Vollhybrid hilft ein Mild-Hybrid auch dort, wo ein Verbrenner wenig effizient arbeitet. Zum Beispiel beim Anfahren. Ein bisschen elektrisches Drehmoment entlastet Benziner oder Diesel und spart so Sprit. Hier ist der ISG besser, denn er kann mehr Kraft übertragen.

Wie viel man letztendlich spart, hängt von vielen Faktoren ab. Der Fahrstil ist weiterhin entscheidend, außerdem die Art des Mild-Hybrid-Systems. Audi gibt eine Verbrauchsreduzierung von 0,5 bis 0,7 Litern pro 100 Kilometer im Alltag an. Kia rechnet mit ungefähr 10 Prozent weniger Durst als ohne Startergenerator.

Modell eines Volvo SUV mit Mild-Hybridsystem
Quelle: Volvo Volvo setzt ebenfalls einen Riemen-Startergenerator ein, zunächst bei den großen SUV-Modellen

48-Volt-Technik in Großserie

In den seltensten Fällen genügt das reguläre Bordnetz, um einen Startergenerator effizient zu betreiben. Die Leistungsgrenze liegt bei ungefähr 3 Kilowatt – zu wenig für den gewünschten Effekt. Viele Hersteller rüsten deshalb ein zweites Bordnetz mit einer Spannung von 48 Volt nach. Hier fallen die Kabelquerschnitte dünner aus, es lassen sich bis zu 25 Kilowatt übertragen.

Hyundai, Kia und Mercedes setzen aktuell auf das 48-Volt-Netz. Audi setzt es nur bei Motoren mit sechs oder mehr Zylindern ein. Vierzylinder bekommen Mild-Hybride mit einer Spannung von 12 Volt. Suzuki bietet Mild-Hybride ausschließlich mit 12 Volt an. Diese Autos sparen im Vergleich weniger Sprit.

Volvo hat seit einigen Wochen ebenfalls Mild-Hybride im Programm, beschränkt sich aber aktuell auf die großen SUV-Modelle. BMW, Mazda, Ford, Subaru, die PSA-Gruppe, Renault und weitere Marken des VW-Konzerns folgen bald. Die Strategie ist in allen Fällen ähnlich, die Umsetzung variiert.

Vollhybride sparen im Vergleich mehr Sprit als Mild-Hybride. Sie verwenden aber eine höhere Spannung. Im Hochvoltbereich ab 60 Volt gelten zusätzliche Sicherheitsauflagen. Hinzu kommt eine aufwändigere Konstruktion. Letztendlich sind sie deshalb bedeutend teurer. Mild-Hybridsysteme lassen sich in bestehende Modelle einbauen. Das Mehrgewicht des Systems kompensieren sie problemlos.

Zusätzliche Extras mit 48 Volt

Ein angenehmer Nebeneffekt: Die höhere Spannung des 48-Volt-Netzes eröffnet neue Möglichkeiten. Audi setzt zum Beispiel elektrisch angetriebene Verdichter ein. Sie sitzen im Ansaugstrang und verdichten die Luft, bevor die Turbolader ihre Gedenksekunde überwunden haben. Die Autos sprechen spontaner an und verbessern so Beschleunigung und Abgase.

Einige Hersteller nutzen das 48-Volt-Netz außerdem für einen Wankausgleich. In den Stabilisatoren sitzen Elektromotoren, die das Chassis entgegen der Kurvenrichtung verspannen. Die Karosserie rollt weniger und bleibt in schnellen Kehren schön gerade. Diesen Effekt spürt man besonders bei großen SUVs.

Insgesamt lohnen sich Mild-Hybride für Hersteller und Kunden. Beide freuen sich über einen geringeren Verbrauch. Autobauer können zusätzliche Extras in die Aufpreisliste schreiben. Die Hybride werden in kleinen Fahrzeugklassen vorerst eine Sonderausstattung bleiben – für Basismodelle sind sie noch zu teuer.