Jak funguje 48V startér-generátor a proč nahrazuje alternátor

Ještě před několika lety byl alternátor poměrně jednoduchou součástí automobilu – vyráběl elektřinu a dobíjel baterii. S nástupem mild-hybridních vozidel však vznikla nová generace zařízení označovaná jako 48V startér-generátor (BSG – Belt Starter Generator) nebo ISG (Integrated Starter Generator). Tato jednotka spojuje funkci alternátoru, startéru a elektromotoru do jednoho celku a stala se jednou z nejrozšířenějších forem elektrifikace spalovacích vozidel

Proč právě 48 voltů?

Klasická automobilová síť pracuje s napětím 12 V. S rostoucími požadavky na elektrické spotřebiče, rekuperaci energie a elektrickou podporu motoru však začalo být toto napětí limitující. Přechod na 48 V umožňuje přenést přibližně čtyřnásobný výkon při stejném proudu, aniž by bylo nutné používat vysokonapěťové bezpečnostní systémy typické pro plnohodnotné hybridy a elektromobily. Proto se 48V systémy staly cenově dostupným mezistupněm mezi klasickým spalovacím autem a hybridem.

Jak funguje 48V startér-generátor

Ve většině dnešních mild-hybridů je startér-generátor poháněn řemenem stejně jako dříve alternátor. Rozdíl spočívá v tom, že zařízení pracuje obousměrně:

• Jako generátor vyrábí elektřinu a dobíjí 48V baterii.
• Jako elektromotor pomáhá spalovacímu motoru při akceleraci.
• Jako startér zajišťuje velmi rychlé a tiché startování motoru.
• Při brzdění rekuperuje energii, která by se jinak změnila v teplo na brzdách.

Typický systém obsahuje:

• 48V lithium-iontovou baterii,
• startér-generátor,
• DC/DC měnič převádějící 48 V na tradičních 12 V,
• běžnou 12V síť pro světla, infotainment a další elektroniku.

• Elektrická podpora motoru

  Největší rozdíl oproti běžnému alternátoru je schopnost aktivně pomáhat spalovacímu motoru. Při prudké akceleraci může startér-generátor dodat několik kilowattů výkonu a zvýšit točivý moment motoru ještě před náběhem turbodmychadla.

  Podle výrobce SEG Automotive mohou moderní 48V systémy rekuperovat až kolem 15 kW výkonu a při akceleraci poskytovat přibližně 12 kW elektrické podpory. Výsledkem je lepší reakce na plyn, menší turbo prodleva a nižší spotřeba paliva.

  U jednotky BMW z odkazu (210 A při 48 V) vychází teoretický elektrický výkon přes 10 kW, což odpovídá přibližně 13–14 koním elektrické podpory. Samotný systém je ale řízen elektronikou vozidla a plný výkon není dostupný trvale.
  
  
  Schéma napájecího systému vozidla 12V/24V 

  Rekuperace energie

  Jedním z hlavních důvodů zavedení 48V systémů je možnost efektivní rekuperace. Když řidič brzdí nebo jede z kopce, startér-generátor pracuje jako generátor a mění kinetickou energii vozidla na elektrickou energii.

  Tato energie se ukládá do 48V baterie a později se využívá:

  • k podpoře motoru,
  • k napájení elektrických systémů,
  • pro start-stop systém,
  • pro provoz elektrických kompresorů, čerpadel nebo aktivních stabilizátorů.

  Úspora paliva

  Automobilky nasazují 48V mild-hybridní systémy především kvůli emisím CO₂. V praxi mohou přinést úsporu paliva přibližně 10–20 %, v některých pokročilejších konfiguracích i více. Continental při testování svého systému uváděl potenciál přes 25 % oproti srovnatelnému konvenčnímu vozidlu.

  Významná část úspor pochází z:

  • častějšího vypínání motoru,
  • plachtění s vypnutým motorem,
  • rekuperace energie,
  • elektrické podpory při rozjezdech a akceleraci.

Výhody oproti klasickému alternátoru

Nevýhody a komplikace

Technologie přináší také vyšší složitost. Startér-generátor je propojen s řídicí jednotkou motoru prostřednictvím LIN nebo CAN komunikace a bez správného softwaru zpravidla nefunguje samostatně. Proto je využití těchto jednotek mimo automobil technicky náročné.

V diskusích techniků se objevují také zkušenosti s vyšší cenou oprav a složitější diagnostikou oproti klasickým alternátorům. Některé značky zaznamenaly i problémy se spolehlivostí samotných startér-generátorů.

Budoucnost 48V systémů

48V startér-generátory dnes používají téměř všechny velké evropské automobilky – BMW, Mercedes-Benz, Audi, Volkswagen, Volvo, Stellantis i další. Díky relativně nízkým nákladům představují jednu z nejefektivnějších cest ke snížení spotřeby a emisí bez nutnosti přechodu na plnohodnotný hybrid nebo elektromobil.

Pro konstruktéry a nadšence jsou zajímavé také tím, že jde o kompaktní elektromotory s výkonem kolem 10–20 kW, které lze získat z vrakovaných vozidel za zlomek ceny průmyslových elektromotorů obdobného výkonu. Největší překážkou jejich dalšího využití však zůstává proprietární řídicí elektronika a komunikace s vozidlem.

48V startér-generátor spolupracuje s kompaktní 48V lithium-iontovou baterií umístěnou ve vozidle. Energie získaná při rekuperaci se ukládá do této baterie a následně se využívá pro podporu spalovacího motoru, startování nebo napájení palubní sítě prostřednictvím DC/DC měniče. Vedle 48V baterie je vozidlo stále vybaveno klasickou 12V baterií pro běžné elektrické spotřebiče.

Jak je soustava uspořádaná

48V Li-Ion baterie > 48V startér-generátor > DC/DC měnič > 12V baterie + běžná palubní síť

Co běží na 48 V

• startér-generátor (BSG)
• rekuperace energie
• elektrická podpora motoru
• některá elektrická turba nebo kompresory
• aktivní podvozkové systémy
• výkonnější elektrická čerpadla

Co běží na 12 V

• světla
• rádio a infotainment
• řídicí jednotky
• elektrická okna
• centrální zamykání
• ventilátory
• většina běžné automobilové elektroniky

Proto má například BMW 630d mild-hybrid:

• 48V lithium-iontovou baterii (obvykle kolem 0,5–1 kWh),
• 12V olověnou nebo AGM baterii,
• DC/DC měnič, který nahrazuje funkci klasického alternátoru pro 12V síť.

Klasická 12V baterie

• většinou AGM nebo EFB
• bývá v kufru nebo v motorovém prostoru
• napájí světla, rádio, řídicí jednotky, zamykání atd.

48V lithium-iontová baterie

• kapacita obvykle 0,4–1,0 kWh
• napětí kolem 48–52 V
• slouží pro ukládání energie z rekuperace a napájení startér-generátoru

U BMW je často umístěna:

• pod podlahou kufru,
• za zadní nápravou,
• nebo vedle 12V baterie v zavazadlovém prostoru.

Je mnohem menší než baterie v elektromobilu.

Proč nepřešli úplně na 48 V?

48 V je stále považováno za nízkonapěťový systém a nevyžaduje tak přísná bezpečnostní opatření jako hybridy s 200–800 V. Zároveň ale většina automobilových komponent byla desítky let vyvíjena pro 12 V, takže by kompletní přechod byl velmi drahý.

U BMW s generátorem 210 A

Když generátor vyrábí například 210 A při 48 V:

• výkon do 48V sítě ≈ 10 kW
• DC/DC měnič z toho průběžně vytváří 13–14 V pro klasickou baterii a spotřebiče.

Takže když změříte napětí na běžné baterii v autě, stále uvidíte asi 12,5–14,8 V, přestože vůz používá 48V startér-generátor.

Pro zajímavost: některé novější modely BMW mají na 48V straně proudy přes 250 A, takže krátkodobě pracují s výkony přes 12 kW, což je výkon srovnatelný s menším elektromobilem.

 

V naší nabídce naleznete široký sortiment 48V startér-generátorů (BSG/ISG) určených pro moderní mild-hybridní vozidla. Nabízíme jednotky předních světových výrobců pro vozy BMW, Mercedes-Benz, Audi, Volkswagen, Volvo a další značky. Tyto pokročilé 48V generátory kombinují funkci alternátoru, startéru a elektromotoru v jednom kompaktním celku, umožňují rekuperaci energie při brzdění, podporu spalovacího motoru při akceleraci a významně přispívají ke snižování spotřeby paliva i emisí CO₂.

Nabízíme nové i repasované jednotky s různými výkony a nabíjecími proudy, vhodné pro osobní i lehká užitková vozidla. Díky rostoucímu rozšíření 48V mild-hybridní technologie se startér-generátory stávají klíčovou součástí moderních pohonných systémů a představují perspektivní řešení pro budoucnost automobilové techniky.

Například:
Alternátor Audi 250A 4N0903028P Continental New
Alternátor Volkswagen 250A 05E903019F Continental New 
Alternátor Audi Q7 50 Tdi Mild Hybrid Valeo IST60C027 originál
Alternátor Suzuki 200A IST60C022 Valeo New
Alternátor VW HYBRID 250A Valeo New IBSG4U054, 05E903018G
Alternátor Audi 350A Valeo 615003, 05E903018F New
Alternátor BMW 630d 210A 12315B65855 SEG New

Autor článku:
Ing. Tomáš Vondrák
Technický specialista autoelektriky | Elán car
Odborné informace z praxe v oblasti autoelektriky a autodílů.
www.elancar.cz

---

Elán car, jsme vaším spolehlivým partnerem v oblasti autoelektriky již od roku 1998. Sledujte nás na sociálních sítích nebo se přihlaste k odběru newsletteru, aby vám neutekly žádné novinky.
Proč nakoupit u nás?
Nejsme žádní garážoví prodejci ani překupníci, kteří zboží objednávají až po vaší platbě. Disponujeme vlastním velkým skladem a prodejnou v Praze – Hostivaři a kamennou prodejnou v Praze – Braníku, kde si můžete díly osobně prohlédnout i vyzvednout. Díky obrovským skladovým zásobám odesíláme zboží okamžitě – kamkoliv po celé ČR dodáme do druhého dne.

Rychlé odkazy: [E-shop] | [Kontakt] | [Obchodní podmínky] | [FAQ]  [Elán car s.r.o.]. Všechna práva vyhrazena.