Start-stop-systemen. Het werkt?

Een van de manieren om het brandstofverbruik te verminderen, die al vele jaren bekend is, is om de motor uit te schakelen, zelfs tijdens een korte stop van de auto. In moderne auto's zijn Start-Stop-systemen verantwoordelijk voor deze taak.

Bij tractietests die in de jaren 55 in Duitsland werden uitgevoerd op een Audi LS met een motor van 0,35 kW, bleek dat het brandstofverbruik bij stationair draaien 1,87 cm5 bedroeg. XNUMX./s, en aan het begin van XNUMX, zie XNUMX. Uit deze gegevens bleek dat het brandstof besparen door de motor langer dan XNUMX seconden stil te zetten.

Rond dezelfde tijd werden soortgelijke tests uitgevoerd door andere autofabrikanten. De mogelijkheid om het brandstofverbruik te verminderen door de motor zelfs bij een zeer korte stop af te zetten en opnieuw te starten, heeft geleid tot de ontwikkeling van regelapparatuur die deze acties automatisch uitvoert. De eerste was waarschijnlijk Toyota, dat in de jaren zeventig in het Crown-model een elektronisch apparaat gebruikte dat de motor bij stilstand langer dan 1,5 seconde uitschakelde. Tests in files in Tokio toonden een 10% lager brandstofverbruik aan. Een soortgelijk werkend systeem werd getest in een Fiat Regata en een 1e Formel E Volkswagen Polo. Met een apparaat in de laatste auto kon de bestuurder de motor stoppen, of gewoon automatisch, afhankelijk van snelheid, motortemperatuur en versnellingspookstand. De motor werd herstart met ingeschakelde startmotor toen de bestuurder het gaspedaal intrapte terwijl het koppelingspedaal werd ingetrapt en de 2e of 5e versnelling werd ingeschakeld. Toen de voertuigsnelheid onder de XNUMX km/u zakte, zette het systeem de motor uit en sloot het stationair kanaal. Als de motor koud was, blokkeerde de temperatuursensor het uitschakelen van de motor om slijtage aan de starter te verminderen, omdat een warme motor veel minder tijd nodig heeft om te starten dan een koude. Bovendien schakelde het besturingssysteem, om de belasting van de accu te verminderen, de verwarmde achterruit uit wanneer de auto geparkeerd stond.

Tests op de weg hebben een vermindering van het brandstofverbruik tot 10% aangetoond in ongunstige rijomstandigheden. Ook de uitstoot van koolmonoxide daalde met 10%. Iets meer dan 2 procent. aan de andere kant is het gehalte aan stikstofoxiden en bijna 5 koolwaterstoffen in de uitlaatgassen toegenomen. Interessant genoeg was er geen negatief effect van het systeem op de duurzaamheid van de starter.

Moderne start-stopsystemen

Moderne start-stopsystemen schakelen de motor automatisch uit wanneer deze geparkeerd staat (onder bepaalde omstandigheden) en herstarten deze zodra de bestuurder het koppelingspedaal intrapt of het rempedaal loslaat in een voertuig met automatische transmissie. Dit vermindert het brandstofverbruik en de COXNUMX-uitstoot, maar alleen in stadsverkeer. Het gebruik van het Start-Stop-systeem vereist dat bepaalde voertuigcomponenten, zoals de startmotor of de accu, langer meegaan en andere beschermen tegen de gevolgen van frequente motoruitval.

Start-Stop-systemen zijn uitgerust met min of meer geavanceerde energiebeheersystemen. Hun belangrijkste taken zijn het controleren van de laadtoestand van de batterijen, het configureren van de ontvangers op de communicatiebus, het verminderen van het stroomverbruik en het verkrijgen van de optimale laadspanning op dit moment. Dit alles om een ​​te diepe ontlading van de accu te voorkomen en ervoor te zorgen dat de motor op elk moment kan worden gestart. Door constant de toestand van de batterij te evalueren, bewaakt de systeemcontroller de temperatuur, spanning, stroom en bedrijfstijd. Deze parameters bepalen het momentane startvermogen en de huidige laadtoestand. Als het systeem een ​​laag batterijniveau detecteert, vermindert het het aantal ingeschakelde ontvangers volgens de geprogrammeerde uitschakelvolgorde.

Start-Stop-systemen kunnen optioneel worden uitgerust met remenergieterugwinning.

Voertuigen met Start Stop-systemen gebruiken EFB- of AGM-batterijen. Batterijen van het EFB-type hebben, in tegenstelling tot de klassieke, positieve platen die zijn gecoat met een polyestercoating, wat de weerstand van de actieve massa van de platen tegen frequente ontladingen en hoge stroomladingen verhoogt. AGM-accu's daarentegen hebben glasvezel tussen de platen, waardoor het elektrolyt volledig wordt opgenomen. Er zijn praktisch geen verliezen. Aan de polen van dit type batterij kan een iets hogere spanning worden verkregen. Ook zijn ze beter bestand tegen de zogenaamde diepe ontlading.

Is het schadelijk voor de motor?

Enkele decennia geleden geloofde men dat elke motorstart de kilometerstand met een paar honderd kilometer verhoogt. Als dit het geval zou zijn, zou het Start-Stop-systeem, dat werkt in een auto die alleen in stadsverkeer rijdt, de motor razendsnel moeten afmaken. Aan en uit houden is waarschijnlijk niet wat motoren het leukst vinden. Er moet echter rekening worden gehouden met de technische vooruitgang, bijvoorbeeld op het gebied van smeermiddelen. Bovendien vereist het Start-Stop-systeem een ​​effectieve bescherming van verschillende systemen, voornamelijk de motor, tegen de gevolgen van frequente uitval. Dit geldt onder andere voor extra geforceerde smering van de turbocompressor

Starter in Start-Stop-systeem

Bij de meeste gebruikte start-stopsystemen wordt de motor gestart met een traditionele starter. Door het aanzienlijk toegenomen aantal bewerkingen is de duurzaamheid echter toegenomen. De starter is krachtiger en voorzien van slijtvastere borstels. Het koppelingsmechanisme heeft een opnieuw ontworpen eenrichtingskoppeling en het tandwiel heeft een gecorrigeerde tandvorm. Dit resulteert in een stillere startwerking, wat belangrijk is voor het rijcomfort tijdens frequente motorstarts. 

Omkeerbare generator

Zo'n apparaat genaamd StARS (Starter Alternator Reversible System) is ontwikkeld door Valeo voor Start-Stop-systemen. Het systeem is gebaseerd op een omkeerbare elektrische machine, die de functies van een starter en een dynamo combineert. In plaats van een klassieke generator kunt u eenvoudig een omkeerbare generator installeren.

Het apparaat zorgt voor een zeer vlotte start. In vergelijking met een conventionele starter is hier geen verbindingsproces. Bij het starten moet de statorwikkeling van de omkeerbare dynamo, die op dit moment een elektromotor wordt, worden gevoed met wisselspanning en de rotorwikkeling met gelijkspanning. Voor het verkrijgen van wisselspanning van de boordaccu is het gebruik van een zogenaamde omvormer vereist. Bovendien mogen de statorwikkelingen niet via een spanningsstabilisator en diodebruggen van wisselspanning worden voorzien. De spanningsregelaar en diodebruggen moeten gedurende deze tijd worden losgekoppeld van de statorwikkelingen. Op het moment van opstarten wordt de omkeerbare generator een elektromotor met een vermogen van 2 - 2,5 kW, die een koppel van 40 Nm ontwikkelt. Hierdoor start je de motor binnen 350-400 ms.

Zodra de motor start, stopt de wisselspanning van de omvormer met stromen, de omkeerbare generator wordt weer een dynamo met diodes die zijn aangesloten op de statorwikkelingen en een spanningsregelaar om gelijkspanning te leveren aan het elektrische systeem van het voertuig.

Bij sommige oplossingen is de motor naast de omkeerbare generator ook uitgerust met een traditionele starter, die wordt gebruikt voor de eerste start na een lange periode van stilstand.

Energieaccumulator

In sommige oplossingen van het Start-Stop-systeem zit naast een typische accu ook een zgn. energie accumulator. Het is zijn taak om elektriciteit te verzamelen om de eerste motorstart en herstart in de "Start-Stop" -modus te vergemakkelijken. Het bestaat uit twee in serie geschakelde condensatoren met een capaciteit van enkele honderden farads. Op het moment van ontlading kan het een startsysteem ondersteunen met een stroomsterkte van enkele honderden ampère.

Bedrijfsomstandigheden

De werking van het Start-Stop-systeem is alleen mogelijk onder een aantal verschillende voorwaarden. Allereerst moet er voldoende energie in de accu zitten om de motor weer te starten. Daarnaast incl. de voertuigsnelheid vanaf de eerste start moet een bepaalde waarde overschrijden (bijvoorbeeld 10 km/u). De tijd tussen twee opeenvolgende stops van de auto is groter dan het minimum ingesteld door het programma. Brandstof-, dynamo- en accutemperaturen liggen binnen het gespecificeerde bereik. Het aantal stops overschreed de limiet niet in de laatste minuut rijden. De motor is op optimale bedrijfstemperatuur.

Dit zijn slechts enkele van de vereisten waaraan moet worden voldaan om het systeem te laten werken.