Mild-Hybrid: Mehr Spaß, weniger Verbrauch

Kernstück der Mild-Hybrid-Technologie von Mercedes-Benz ist der Integrierte Startergenerator (ISG), der in Verbindung mit einem 48-Volt-Bordnetz arbeitet. Der ISG vereint drei Funktionen: Er startet den Motor, dient als Generator und unterstützt den Verbrennungsmotor bei niedrigen Drehzahlen, zum Beispiel beim Anfahren und Beschleunigen. So können je nach Fahrsituation Kraftstoffverbrauch und Emissionen reduziert werden. Im Fall der C-Klasse leistet der ISG bis zu 15 kW und liefert bis zu 200 Nm Drehmoment. Um diese Leistungen abzurufen, benötigt besonders der ISG das 48-Volt-Bordnetz. Damit er diese Spannung nutzen kann, wird der Gleichstrom aus der Batterie in Wechselstrom transformiert.

1) 48-Volt-Batterie, 2) Stromverteiler, 3) DC/DC-Wandler, 4) 12-Volt-Batterie, 5) 12-Volt-Verteiler, 6) Integrierter Startergenerator (ISG), 7) Elektrischer Zusatzverdichter, 8) Stromverteiler, 9) AC/DC-Wandler, 10) Verbrennungsmotor

Im Fahrbetrieb ist die elektrische Unterstützung durch ein noch kräftigeres und gleichzeitig harmonischeres Beschleunigen spürbar, die obendrein von einem elektrischen Zusatzverdichter gefördert wird. Dieser sorgt dafür, dass der Motor ohne merkliche Verzögerung auf eine Veränderung in der Fahrdynamik reagiert.

Gespeist wird das 48-Volt-Bordnetz von einer 48-Volt-Lithium-Ionen-Batterie. Denn um den hohen Leistungsbedarf des ISG mit den bisher eingesetzten 12-Volt-Systemen abzudecken, müssten alle Kabelquerschnitte im Fahrzeug deutlich vergrößert werden, was negative Auswirkungen auf Gewicht und Kraftstoffverbrauch hätte. Damit auch 12-Volt-Verbraucher wie Beleuchtung, Radio und elektrische Sitzverstellung mit Strom versorgt werden können, wandelt ein DC/DC-Wandler den Strom der 48-Volt-Batterie in die entsprechend niedrigere Spannung um. Da an das 12-Volt-Bordnetz hohe Anforderungen bezüglich Ausfallsicherheit bestehen, wird auch weiterhin eine 12-Volt-Batterie eingesetzt, die aber kleiner ausfallen kann als bisher.

Die 48-Volt-Batterie wird nicht wie bei einem Plug-in-Hybrid über die Steckdose geladen, sondern ausschließlich über den Integrierten Startergenerator. Der vom ISG erzeugte Wechselstrom wird dafür mittels eines AC/DC-Wandlers in den vom Bordnetz benötigten Gleichstrom konvertiert.

Der größte Unterschied zu einem Plug-in-Hybrid ist, dass der Startergenerator nicht eigenständig für den Antrieb des Fahrzeugs sorgen kann. Alle anderen Hybridfunktionen hingegen bietet auch ein Mild-Hybrid:

Da der ISG den Verbrennungsmotor im niedrigen Drehzahlbereich elektrisch unterstützt (Boost), arbeitet der Verbrenner in einem günstigeren Lastbereich. In der Folge können Kraftstoffverbrauch und Emissionen sinken, besonders im Stadtverkehr, wenn der Motor im Stop-and-go-Verkehr ständig startet und bei niedriger Drehzahl beschleunigen muss. Beim Bremsen wird die freigesetzte Bremsenergie durch Rekuperation in Strom umgewandelt, der die Batterie lädt.

Eine weitere Funktion, die man von Hybridmodellen kennt, ist das Segeln: Nimmt der Fahrer im Fahrprogramm ECO den Fuß vom Fahrpedal, entkoppelt das System den Verbrennungsmotor vom Antrieb und schaltet ihn ganz ab. Ein Motor, der nicht läuft, verbraucht auch keinen Kraftstoff. Beim Start aus dem Segelbetrieb oder beim Anlassen des Motors nach Nutzung der Start-Stopp-Funktion – zum Beispiel beim Halten an einer Ampel – bringt der ISG den Verbrennungsmotor sehr schnell und gleichmäßig auf Synchrondrehzahl, wodurch der Startvorgang kaum noch wahrnehmbar ist.

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