Generator prüfen: Funktionen, Diagnose und Tipps für die Werkstatt

Im modernen PKW-Ladesystem spielt der Generatorregler eine zentrale Rolle. Durch den Einsatz moderner Regler, wie dem Multifunktionsregler (MFR), kann das Energiemanagement im Bordnetz effizienter und präziser gesteuert werden. Der Multifunktionsregler trägt durch seine Fähigkeiten zur Batterieüberwachung, Ruhestromabschaltung, Laststeuerung, Fehlerdiagnose und Unterstützung des Motormanagements zu einer besseren Effizienz und Zuverlässigkeit des Fahrzeugs bei.

Eine Weiterentwicklung sind Regler, die über eine LIN-Datenbus-Schnittstelle zur Kommunikation verfügen. Die Integration in die Datenbussysteme ermöglicht eine noch genauere Laderegelung.

Der LIN-Bus (Local Interconnect Network) ist ein serielles Kommunikationssystem, das speziell für die Automobilindustrie entwickelt wurde. Es ermöglicht eine kostengünstige und zuverlässige Kommunikation zwischen verschiedenen elektronischen Steuergeräten und Sensoren im Fahrzeug.

Der Regler kann mit anderen Steuergeräten und Fahrzeugsystemen kommunizieren und Daten austauschen. Mithilfe verschiedenster Sensorwerte, beispielsweise die des Intelligenten Batteriesensors (IBS), kann das übergeordnete Steuergerät die Laderegelung optimal an die verschiedenen Betriebszustände anpassen.

Der intelligente Batteriesensor ist direkt an der Polklemme des Minuspols der Bordnetzbatterie angebracht. Er nutzt ebenfalls den LIN-Bus zur Kommunikation und erfasst kontinuierlich Informationen zum aktuellen Zustand der Batterie. Der IBS misst die Batteriespannung, den abgegebenen Strom und die Temperatur der Batterie. Anhand dieser Daten können der aktuelle Ladezustand (State of Charge SOC) und die Batteriealterung (State of Health SOH) ermittelt werden. Dies sorgt für die bestmögliche Ladung der Bordnetzbatterie.

Beispielsweise kann die Ladespannung, wenn erforderlich, an die Umgebungstemperatur angepasst werden. Bei niedrigen Temperaturen wird sie erhöht, um die Batterie optimal zu laden. Bei hohen Temperaturen wird sie gesenkt, um eine Überladung der Bordnetzbatterie zu vermeiden.

Außerdem kann der Generator in Beschleunigungsphasen komplett abgeschaltet werden, sodass ein Großteil der Energie des Motors für die Beschleunigung genutzt wird. Dies reduziert den Kraftstoffverbrauch und stellt dem Fahrer mehr Motorleistung, beispielsweise für einen Überholvorgang, zur Verfügung.

Im Schubbetrieb wird die Kraftstoffzufuhr vom Motorsteuergerät unterbrochen, was als Schubabschaltung bezeichnet wird. Dadurch wird kein Kraftstoff verbraucht. Wenn der Batterieladezustand es zulässt, kann in dieser Phase die Leistung des Generators auf ein Maximum angehoben werden, sodass die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt und so die Batterie geladen wird, ohne zusätzlichen Kraftstoff zu verbrauchen.

In diesem Betriebszustand wirkt durch die erhöhte Generatorleistung ein Bremsmoment über den Riementrieb auf die Kurbelwelle. Damit in dieser Phase die mechanische Beanspruchung keine Schäden im Riementrieb verursacht, wird am Generator eine Riemenscheibe mit Freilauf verbaut. Dieser Generatorfreilauf reduziert durch Entkopplung des Generators die Belastung auf die Bauteile im Riementrieb.

Auch die Diagnose sowie die Fehlersuche werden durch die LIN-Anbindung des Generatorreglers vereinfacht. Fehler werden eigenständig vom Regler erkannt und im Motorsteuergerät hinterlegt. Die gespeicherten Fehlercodes können direkt ausgelesen und analysiert werden, sodass Fehler im Werkstattalltag schneller erkannt und behoben werden können.

Symptome defekter Dioden im Generator können eine leuchtende Ladekontrolllampe, schwankende Lichtstärke der Scheinwerfer, Startprobleme aufgrund einer entladenen Bordnetzbatterie sowie eine entladene Batterie durch auftretende Ruheströme sein.

Ein möglicher Grund für defekte Dioden ist ein erhöhter Widerstand zwischen dem Batterieplusanschluss am Generator und dem Pluspol der Batterie. Dieser hohe Widerstand kann durch eine nicht korrekt befestigte Schraubverbindung oder Korrosion an den elektrischen Anschlüssen verursacht werden. Dies führt zu einem erhöhten Stromfluss durch die Dioden, was deren Überhitzung und letztlich den Ausfall des Generators bedeutet.

Ein ähnlicher Effekt kann auftreten, wenn die Batterie defekt ist und der Generator aufgrund des Defekts die Batterie mit maximaler Leistung lädt. Dies kann zu einer Überhitzung des Generators führen, wodurch die Dioden sowie die Wicklungen und Anschlüsse im Inneren des Generators beschädigt werden können.

Auch das Vertauschen der elektrischen Anschlüsse des Generators kann zu einem Defekt der Dioden führen. Ebenso kann das Abklemmen der Batterie bei laufendem Motor oder während einer Starthilfe zum Ausfall führen.

Der im Fahrzeug verbaute Batterietyp ist zu beachten. Herstellerabhängig wird bei den sogenannten intelligenten PKW-Ladesystemen oft vermieden, die Bordnetzbatterie vollständig zu laden, um unter anderem Energie aus der Rekuperation (Energierückgewinnung) speichern zu können. Daher ist die Generatorladespannung bei diesen Systemen oft niedriger, um eine bessere Ladungsaufnahme der Batterie zu ermöglichen. Hier muss der Wechsel der Bordnetzbatterie mit Hilfe eines geeigneten Diagnosegeräts erfolgen. Ohne Registrierung des Batteriewechsels wird die neue Batterie möglicherweise nie vollständig geladen.

Der Einbau eines anderen Batterietyps sollte nur unter Berücksichtigung der Herstellervorgaben erfolgen. Beispielsweise können in Ladesystemen wie dem Smart-Charge-System mit einer Silber-Calcium-Batterie Ladespannungen von 14,8V oder zeitweise sogar höhere Werte auftreten. Diese hohen Ladespannungen sind für normale Blei-Säure-Batterien nicht geeignet und können zu Schäden oder zur Zerstörung der Batterie führen. Im schlimmsten Fall kann die Batterie gasen, was zu einer erhöhten Explosionsgefahr führt.