DE10034779A1 - Ansteuervorrichtung für Starter von Verbrennungsmotoren - Google Patents

Ansteuervorrichtung für Starter von Verbrennungsmotoren

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Abstract

Eine Ansteuervorrichtung für Starter von Verbrennungsmotoren ist versehen mit DOLLAR A - einer Einrück- und Haltewicklung (W) für das Starterritzel und die Hauptschaltbrücke (4) des Starters, DOLLAR A - Anschlüssen (1, 2) für die Bestromung der Motorwicklung (M) des Starters, DOLLAR A - einem Masseanschluß (5), DOLLAR A - einem Betriebsspannungsanschluß (3), DOLLAR A - einer Haupt-Schalteinrichtung (6) für die Starterbetätigung, DOLLAR A - einer elektronischen Startsteuereinrichtung (ESC) und DOLLAR A - einem von der elektronischen Startsteuereinrichtung (ESC) angesteuerten Standard-Schalttransistor (T1), insbesonderes MOS-Feldeffekttransistor (T1) als Schaltelement, der mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke zwischen die Einrück- und Haltewicklung (W) und den Masseanschluß (5) geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung für Starter von Verbren­ nungsmotoren mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, daß das sogenannte Vor- und Einspuren bei heute üblichen Startern zum Anlassen von Verbren­ nungsmotoren durch das Starterrelais bestimmt wird, das das Vorspuren des Ritzels in den Zahnkranz - also das Herstellen des Eingriffes des Star­ terzahnrades in ein entsprechendes, mit der Kurbelwelle des Verbren­ nungsmotores gekoppeltes Zahnrad- sowie das anschließende Schließen der Hauptbrücke - also des Hauptschaltteils im Versorgungszweig der Startermotorwicklung - übernimmt. Nach dem Schließen der Hauptbrücke dreht der Starter den Verbrennungsmotor mit dem vollen Starter- Drehmoment durch.
Die Ansteuerung des Starterrelais kann über den Zündschalter des mit dem Verbrennungsmotor bestückten Fahrzeuges oder - bei hohem Relais­ strombedarf - auch über ein spezielles Vorschaltrelais erfolgen.
Als Alternative dazu werden bekanntermaßen auch sogenannte Highside- Schalter verwendet, bei denen es sich um npn-Transistoren oder n-ch- enhancement-MOSFETs mit zusätzlicher, interner Ladungspumpe handelt. Diese Feldeffekt-Transistoren werden über ein logisches Signal mit den Pegeln von beispielsweise 0 und 5 Volt geschaltet. Sie sind einseitig mit ihrem Kollektor an die Betriebsspannung, also an das Bordnetz angeschlos­ sen. Diese Art der Verdrahtung ist praktisch identisch mit der Verdrahtung eines Vorschaltrelais und damit kompatibel zu den Starter-Anschlußkon­ takten üblicher Fahrzeugkabelbäume.
Im Zusammenhang mit intelligenten Motorsteuerungen wird in zunehmen­ dem Maße auch die Startersteuerung durch das Motorsteuergerät über­ nommen. Hierbei wird über eine Signalschnittstelle ein Startsignal an die Starterelektronik gesendet und dann gestartet. Diese Signalschnittstelle kann beispielsweise als pulscodemodulierte, unidirektionale Verbindung, als bitsynchrone Schnittstelle oder auch über einen CAN-Bus ausgeführt sein.
Durch die Startersteuerung über das Motorsteuergerät sind schließlich ver­ schiedene Zusatzfunktionen möglich, wie eine selbständige Beendigung des Startvorgangs, wenn das Motorsteuergerät einen Motorlauf erkennt. Ferner kann das Motorsteuergerät eine Starterdiagnose aufgrund der Startanzahl, Startdauer und Umgebungstemperatur durchführen, was für eine vorbeu­ gende Wartung benutzt werden kann. Schließlich kann die maximale Start­ dauer durch das Motorsteuergerät begrenzt werden, um eine mißbräuchli­ che Benutzung des Starters, eine Entleerung der Batterie oder eine Star­ terüberhitzung zu vermeiden.
Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit dem Startvorgang liegt in dem Vor- und Einspuren des Ritzels. Bei der konventionellen Relaisansteuerung spurt das Starterritzel schnell an den Zahnkranz des mit der Kurbelwelle gekoppelten Zahnrades heran. Bei aus statistischen Gründen häufig auftre­ tenden Zahn-auf-Zahn-Stellungen der beiden Zahnkränze führt dies zu ei­ nem unerwünschten und starken Verschleiß der Zahnflanken. Durch ein sogenanntes sanftes Vorspuren wird dies vermieden. Der Relaisstrom wird dabei über Bruchteile von Sekunden definiert gesteuert, so daß nach dem Anfahren des Ritzels mit hoher Kraft zum Losbrechen dieses nicht mehr weiter beschleunigt wird und daher nicht mehr so stark auf den Zahnkranz aufschlägt. Anschließend kann der Relaisstrom auf einen Maximalwert ge­ setzt werden, da das Ritzel bereits am Zahnkranz anliegt und damit sicher einspurt. Schließlich wird dadurch die Hauptbrücke sicher und mit mög­ lichst geringer Prellwirkung geschlossen. In der anschließenden Haltephase dreht der Starter den Motor durch. Dabei ist das Relais geschlossen und braucht nur mit seinem Haltestrom versorgt werden, der bei dem etwa 0,2- bis 0,4-fachen des Einspurstromes liegt.
Neueste Entwicklungen von Ansteuervorrichtungen, insbesondere für drehmomentstarke Nutzfahrzeug-Starter zielen nun auf eine Verbesserung des Einspurverhaltens ab, was über einen zweistufigen Ablauf erreicht wird. Die Ablaufsteuerung erfolgt dabei über eine elektronische Start- Steuereinrichtung, die zwei mit ihrer Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe geschaltete Highside-Transistoren ansteuert. Über einen dieser Transistoren wird ein im Starter-Relais eingebauter Vorwiderstand bestromt, wobei bei Stromfluß der Startermotor mit geringem Drehmoment betrieben wird. Die Relaiswicklung wird dabei zunächst getaktet angesteuert, damit das Ritzel langsam an den Zahnkranz heranfährt. Die Drehbewegung des Startermo­ tors erleichtert das Auffinden einer Zahnlücke und der langsame Ritzelvor­ schub verringert den Verschleiß beim Auftreffen des Ritzels auf den Zahn­ kranz. Es wird also insgesamt ein besonders sanftes Vorspuren erreicht.
In einer zweiten Stufe wird das Einrückrelais dann voll bestromt, so daß das Ritzel vollständig in den Zahnkranz einrücken kann. Danach schließt die Hauptbrücke und der Starter dreht mit vollem Drehmoment.
Bei den erwähnten Highside-Transistoren handelt es sich um sogenannte Smart-Power-MOSFETs, die von n-MOSFETs mit integrierter Ladungs­ pumpe und integrierter Überwachungselektronik für eine Kurzschluß- und Übertemperaturüberwachung gebildet sind. Nachteil dieser Smart-Power- MOSFETs ist ihr vergleichsweise hoher Preis.
Ausgehend von der geschilderten Problematik liegt nun der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuervorrichtung für Starter von Verbren­ nungsmotoren anzugeben, bei der die beschriebenen Funktionalitäten, wie das sanfte Vorspuren mit Hilfe einer elektronischen Startsteuereinrichtung im wesentlichen erhalten bleiben, die aufwendigen Smart-Power- MOSFETs in Highside-Schaltverdrahtung jedoch vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demnach wird ein von der elektronischen Startsteuereinrichtung angesteuerter Standard-Schalttransistor, insbesonde­ re ein MOSFET als Schaltelement verwendet, der mit seiner Kollektor- Emitter-Strecke zwischen die Einrückwicklung und den Masseanschluß der Ansteuervorrichtung geschaltet ist. Es liegt also keine Highside-Verdrah­ tung der Transistor-Schaltelemente, sondern eine Verdrahtung der Transi­ storen als Lowside-Schalter vor. Hierbei können Standard-npn-Transistoren oder n-ch-enhancement-MOSFETs ohne Ladungspumpe verwendet wer­ den. Letzere weisen geringste Spannungsabfälle und damit Verlustleistun­ gen auf und sind damit prädestiniert für den vorliegenden Anwendungsfall. Prinzipiell sind jedoch auch die bereits erwähnten npn-Transistoren oder IGBT-Transistoren verwendbar.
Als grundsätzliche Vorteile der Erfindung sind der einfache und kostengün­ stige Aufbau der Ansteuervorrichtung, ein geringer Bauraumbedarf und die Umgehung eines Verpolschutzes zu nennen. Deutlicher werden diese Vor­ teile im Zusammenhang mit den unten erörterten Ausführungsbeispielen, auf die - auch im Hinblick auf die Erläuterung der in den Unteransprüchen angegeben vorteilhaften Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ansteu­ ervorrichtung - zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
In der folgenden Beschreibung werden nun entsprechende Ausführungsbei­ spiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 bis 5 schematische Schaltungsdiagramme der Ansteuervorrichtung in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen.
In Fig. 1 ist die Basisvariante einer Ansteuervorrichtung für den Starter ge­ zeigt. Der eigentliche Starter ist dabei durch die Motorwicklung M versinn­ bildlicht, die über zwei Anschlüsse 1, 2 der Ansteuervorrichtung bestromt wird. Letztere weist einen Betriebsspannungsanschluß 3 auf, der einerseits über die Hauptschaltbrücke 4 des Starterrelais mit dem Anschluß 1 der Motorwicklung M verbunden ist. Der masseseitige Anschluß 2 der Motor­ wicklung ist mit einem Masseanschluß 5 verbunden.
Am Betriebsspannungsanschluß 3 ist parallel zur Hauptbrücke 4 und Mo­ torwicklung M ein zweiter Zweig - der Halbzweig 8 - vorgesehen, in den in Reihe ausgehend vom Betriebsspannungsanschluß 3 als Haupt- Schalteinrichtung für die Starterbetätigung der Zündschalter 6 in seiner er­ sten Stufe ("Zündung EIN") geschaltet ist. Es folgt eine kombinierte Einrück- und Haltewicklung W, die für eine Betätigung des nicht näher darge­ stellten Starterritzels des Starters und der Hauptschaltbrücke 4 des Starters sorgt. Zwischen der Einrück- und Haltewicklung W und dem Massean­ schluß 5 ist schließlich ein Standardschalttransistor T1 mit seiner Kollek­ tor-Emitter-Strecke geschaltet, bei dem es sich - wie bei allen weiteren hier beschriebenen Ausführungsbeispielen - um einen n-ch-enhancement- MOSFET handelt.
Der Transistor T1 wird von einer üblichen elektronischen Startsteuerein­ richtung ESC angesteuert, die mit dem nicht näher dargestehten Motorsteu­ ergerät über eine Schnittstelle 7 verbunden ist. Parallel zur Einrück- und Haltewicklung W ist im übrigen eine Freilaufdiode D1 geschaltet.
Zur Funktionsweise der Ansteuervorrichtung gemäß Fig. 1 ist festzuhalten, daß bei geschlossenem Zündschalter 6 über die Startsteuereinrichtung ESC der Transistor T1 in leitenden Zustand verbracht wird, wobei der Stromfluß durch die Wicklung W so gesteuert wird, daß zeitlich abgestimmt ein sanf­ tes Vor- und Einspuren und Schließen der Hauptschaltbrücke 4 erfolgt. So­ bald der Motor läuft, erhält die Startsteuereinrichtung ESC vom Motorsteu­ ergerät ein entsprechendes Signal und unterbricht den Transistor T1. Damit werden das Starterritzel ausgerückt und die Hauptschaltbrücke 4 wieder geöffnet. Da die Hauptschaltbrücke 4 als Hauptbetriebsschalter des Fahr­ zeuges geschlossen bleibt liegt der wicklungsseitige Anschluß des Transi­ stors T1 im Betrieb ständig auf Potential. Der entsprechende Anschluß muß also sicher gegen einen Kurzschluß nach Masse sein, da ansonsten ein un­ gewolltes Einspuren des Starters möglich ist. Damit ist eine Integration die­ ser Elemente in den Starter angezeigt. Im übrigen zeichnet sich die Ansteu­ ervorrichtung gemäß Fig. 1 durch einen einfachen und kostengünstigen Aufbau und geringen Bauraumbedarf aus. Sie ist dadurch in den Starter selbst bzw. das Starterrelais einbaubar. Ein Verpolschutz ist nicht notwen­ dig, da ein verkehrtes Anschließen zwar zu einem Bordnetzkurzschluß, nicht jedoch zu einem ungewollten Startvorgang führt.
Die in Fig. 2 gezeigte Ansteuervorrichtung unterscheidet sich lediglich in zwei Details von der Ansteuervorrichtung gemäß Fig. 1. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden daher nur die Unterschiede erläutert, im übri­ gen bezeichnen identische Bezugszeichen in Art und Funktion überein­ stimmende Bauelemente, so daß eine nochmalige Erörterung entfallen kann.
Hauptsächlicher Unterschied zum Beispiel gemäß Fig. 1 liegt im Bereich der zwischen Betriebsspannungsanschluß 3 und kombinierter Einrück- und Haltewicklung W geschaltetem Haupt-Schalteinrichtung, die hier nicht durch einen Zündschalter, sondern durch einen weiteren Transistor, näm­ lich den Start-Schalttransistor T2 gebildet ist. Dieser wird von der elektro­ nischen Startsteuereinrichtung ESC über eine Ladungspumpe CP gesteuert. Letztere ist insbesondere notwendig, wenn der Start-Schalttransistor T2 als n-ch-MOSFET ausgeführt ist. Bei Verwendung eines entsprechenden lei­ stungsfbhigen pnp-Transistors oder p-ch-MOSFETs kann sie allerdings entfallen.
Als weitere Ergänzung gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 ist zwischen der Wicklung W und dem Transistor T1 eine Verpolschutzdiode D2 ge­ schaltet, um einen ungewollten Start bei elektrisch erregten Startern zu ver­ hindern.
Hinsichtlich der Funktionsweise der Ansteuervorrichtung gemäß Fig. 2 be­ stehen keine signifikanten Unterschiede zu der gemäß Fig. 1. Letztlich werden die Wicklung W und der Transistor T1 nach erfolgtem Startvorgang durch Unterbrechung des Transistors T2 spannungsfrei geschaltet.
Bei der Ansteuervorrichtung gemäß Fig. 2 ist von Vorteil, daß eine An­ baulösung mit Außenverkabelung möglich ist, da ein Kabelkurzschluß bei der Wicklung W nicht zu einem ungewollten Start führt. Ferner ist bei einer Realisierung der Ansteuervorrichtung mit der üblichen Anbindung an den Kabelbaum eines bestimmten Fahrzeuges keine Kabelbaumänderung not­ wendig. Bei der Montage können vielmehr die üblichen Verkabelungs­ schritte und Kabelbaum-Klemmen verwendet werden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ansteuervorrichtung sind keine kombinierte Einrück- und Haltewicklung, sondern zwei getrennte Wicklungen W1, W2 vorgesehen. Die herkömmlich aus Kupferdraht bestehende Wicklung W2 liegt analog dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 im Haltepfad 8 zwi­ schen dem Zündschalter 6 und dem Schalttransistor T1. Darüber hinaus ist nun ein zwischen Zündschalter 6 und Wicklung W2 abzweigender Quer­ pfad 9 vorgesehen, in dem die aus Widerstandsdraht, wie z. B. Konstantan oder einer CuNi23Mn-Legierung gewickelte Wicklung W1 und ein weite­ rer Schalttransistor T3 in Reihe liegen. Der Transistor T3 ist mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke zwischen die Wicklung W2 und den betriebs­ spannungsseitigen Anschluß 1 der Motorwicklung M geschaltet. Der Tran­ sistor T3 ist mit seinem Basisanschluß mit der Startsteuereinrichtung ESC verbunden und wird davon gesteuert. Durch die Verwendung eines Wider­ standsdrahtes für die Wicklung W1 hat diese einen temperaturunabhängigen Widerstand, so daß der durch diese Wicklung fließende Verdrehstrom und die Durchflutung der Wicklung temperaturunabhängig sind.
Die Funktionsweise der Ansteuervorrichtung gemäß Fig. 3 stellt sich wie folgt dar:
Bei geschlossenem Zündschalter 6 wird über die Startsteuereinrichtung ESC der Transistor T3 eingeschaltet, wodurch über die Wicklung W1 ein Verdrehstrom durch die Motorwicklung M fließt. Der Verdrehstrom ist begrenzt durch den Widerstand der Wicklung W1, wodurch der Starter langsam angedreht wird. Die Durchflutung der Wicklung W1 allein reicht jedoch noch nicht aus, um das Ritzel des Starters vorzuspuren, was zu dem Sicherheitsmerkmal führt, das ein durchlegierter Transistor T3 nicht zu ei­ nem ungewollten Start führt. Dies kann durch die Wicklungsauslegung so­ wie die Temperaturunabhängigkeit des Widerstandes der Wicklung W1 gewährleistet werden.
Nach dem Andrehen des Startermotors durch Bestromung über die Wick­ lung W1 erfolgt nach ca. 20 bis 50 ms das eigentliches Vorspuren des Rit­ zels, indem über den Transistor T1 die Wicklung W2 zusätzlich bestromt wird. Der Starter spurt vollständig ein und die Hauptschaltbrücke 4 wird geschlossen. Dadurch wird die Wicklung W1 stromlos, da über den Quer­ pfad 9 kein Potentialunterschied mehr anliegt. Aus diesem Grund ist paral­ lel zur Wicklung W1 keine Freilaufdiode notwendig. In diesem Zustand führt die Wicklung W2 den geringeren Haltestrom für die Hauptschaltbrüc­ ke 4. Nach erfolgtem Startvorgang werden die Transistoren T1, T3 unter­ brochen, so daß die Hauptschaltbrücke 4 öffnet und das Ritzel des Starters ausrückt.
Die in Fig. 3 gezeigte Variante ist dahingehend vorteilhaft, daß durch die beiden Wicklungen W1, W2 eine weitgehende Freiheit bei der Auslegung des Starterrelais herrscht. Dies liegt insbesondere an der Temperaturunab­ hängigkeit der Wicklung W1. Ferner kann durch die Doppelwirkung des Verdrehstromes durch die Wicklung W1 zum Drehen des Startermotors und zur Flußkraft- und damit Relaiskrafterzeugung für die Hauptschalt­ brücke 4 der Strom durch die zweite Wicklung W2 relativ klein gemacht werden. Damit können die Transistoren T1 und die Freilaufdiode D1 als integrierte oder hybridisierte Chipbauteile realisiert werden. Bei entspre­ chender Auslegung benötigen sie keinen Kühlkörper.
Ferner führt ein Durchlegieren des Transistors T3 wegen der temperatur­ unabhängigen Eigenschaften der Wicklung W2 nicht zu einem ungewollten Start. Ein Durchlegieren des anderen Transistors T1 kann zwar bei niedri­ ger Temperatur und folglich niedrigen Widerstand des Kupfermaterials der Wicklung W2 zu einem ungewollten Start führen, was jedoch über den Zündschalter 6 vermeidbar ist. Ein Verpolschutz ist nicht notwendig.
In Fig. 3 ist eine Variante der Ansteuereinrichtung strichliert dargestellt. Demnach ist der Querpfad 9 mit der Wicklung W1 und dem Transistor T3 nicht zwischen dem Zündschalter 6 und der Wicklung W2, sondern direkt am Betriebsspannungsanschluß 3 angeschlossen. Der Zündschalter 6 muß damit nur den geringen Spulenstrom durch die Wicklung W2 tragen, was für bestimmte Anwendungen von Vorteil ist. Allerdings ist bei dieser Vari­ ante die Wicklung W1 nicht mehr verpolgeschützt, so daß eine entspre­ chende, verpolsichere Anschluß- und Kabelbaumgestaltung vorzusehen ist.
In Fortentwicklung der vorstehend erörterten Variante mit direkt an den Betriebsspannungsanschluß angeschlossener Wicklung W1 kann - wie Fig. 4 zeigt - der Zündschalter 6 wiederum analog Fig. 2 durch einen Transistor T2 mit Ladungspumpe CP ersetzt werden, der von der Startsteuereinrich­ tung ESC gesteuert wird. Bei dieser Ausgestaltung der Ansteuervorrichtung gelten im übrigen die bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 angege­ benen Vorteile, also weitgehende Freiheit bei der Relaisauslegung bei Verwendung zweier Wicklungen W1 und W2 und ein geringer Strom durch die Wicklung W2. Dies führt dazu, daß die im Haltepfad 8 angeordneten elektronischen Bauteile, nämlich die Transistoren T1, T2 und die Dioden D1 und D2 wiederum als integrierte oder hybridisierte Chipbauteile ausge­ führt sein können.
Die in Fig. 5 gezeigte Variante unterscheidet sich von der gemäß Fig. 4 dahingehend, daß im Querpfad 9 lediglich die Wicklung W1, nicht jedoch mehr ein weiterer Schalttransistor angeordnet sind. Dessen Funktion wird durch einen Anschluß des Querpfades 9 zwischen Start-Schalttransistor T2 und Wicklung W2 von dem Transistor T2 übernommen.
Demnach ergibt sich als funktioneller Ablauf zunächst das Einschalten des Verdrehstromes durch die Wicklung W1 durch Einschalten des Transistors T2. Anschließend schaltet der Transistor T1 ein, wodurch ein Vorspuren des Starters erfolgt. Mit Schließen der Hauptschaltbrücke 4 wird der Tran­ sistor T2 stromlos. Über Transistor T1 wird die Haltephase durch eine ent­ sprechende Taktung gesteuert. Die Stromversorgung erfolgt "rückwärts" über die Hauptschaltbrücke 4 und die Wicklung W1.
Von Vorteil bei der gezeigten Variante ist die Tatsache, daß sie schal­ tungstechnisch weniger aufwendig als beispielsweise die in Fig. 4 gezeigte Variante ist.
Die Vorteile der Erfindung lassen sich abschließend wie folgt zusammen­ fassen:
Die durch die Schaltungskonzeption bedingte Verwendbarkeit von Stan­ dard-MOSFETs führt zu günstigeren Schaltungsauslegungen als bei be­ kannten Konzepten mit sogenannten Highside-Smart-Power-Transistoren. Ferner ergeben sich insbesondere bei den Varianten mit zwei getrennten Wicklungen bei Anwendung der beschriebenen Durchflutungsaufteilung über eine Wicklung zum Einspuren und Halten und eine temperaturunab­ hängige Wicklung zum Verdrehen und Einspuren große Freiheitsgrade in der Relaisauslegung des Starters.
Bei einer Einbindung der Ansteuervorrichtung in ein komplettes Motorma­ nagement können folgende Funktionalitäten erreicht werden:
Es kann eine Startauslösung vom Motorsteuergerät aus über eine Signal­ leitung oder über eine Bus-Schnittstelle erfolgen. Die Ansteuervorrichtung hat also auch eine Verstärkerfunktion, so daß das Motorsteuergerät nur ge­ ringe Ströme schalten muß. Ferner ermöglicht die Startauslösung über das Motorsteuergerät Zusatzfunktionen, wie eine kontaktlose Fahreridentifika­ tion oder einen sogenannten Tip-Start, bei dem der Fahrer nur kurz einen Start-Druckschalter betätigt und der Startvorgang selbständig beendet wird, wenn der Motor läuft. Ein verbrauchsreduzierender Start-Stop-Betrieb mit einer automatischen Motorabschaltung bei stehendem Fahrzeug und automatischem Neustart bei Gaspedalbetätigung ist ebenfalls möglich. Schließ­ lich wird durch eine maximale Startzeitbegrenzung, eine Temperaturüber­ wachung, ein sanftes Einspuren und ein möglicher Tip-Start mit optimal niedriger Betriebsdauer des Starters dessen Lebensdauer erheblich verlän­ gert.

Claims (6)

1. Ansteuervorrichtung für Starter von Verbrennungsmotoren mit
einer Einrück- und Haltewicklung (W, W1, W2) für das Starterritzel und die Hauptschaltbrücke (4) des Starters,
Anschlüssen (1, 2) für die Bestromung der Motorwicklung (M) des Starters,
einem Masseanschluß (5),
einem Betriebsspannungsanschluß (3),
einer Haupt-Schalteinrichtung (6, T2) für die Starterbetätigung, und
einer elektronischen Startsteuereinrichtung (ESC),
gekennzeichnet durch
einen von der elektronischen Startsteuereinrichtung (ESC) angesteu­ erten Standard-Schalttransistor (T1), insbesondere MOS-Feldeffekt­ transistor (T1) als Schaltelement, der mit seiner Kollektor-Emitter- Strecke zwischen die Einrück- und Haltewicklung (W, W2) und den Masseanschluß (5) geschaltet ist.
2. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschalteinrichtung durch den Zündschalter (6) gebildet ist.
3. Ansteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschalteinrichtung durch einen Start-Schaltransistor (T2) zwi­ schen Betriebsspannungsanschluß (3) und Einrück- und Haltewicklung (W, W1, W2) gebildet ist, der von der elektronischen Startsteuerein­ richtung (ESC) über eine Ladungspumpe (CP) ansteuerbar ist.
4. Ansteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen die Einrück- und Haltewicklung (W, W2) und den Standard-Schalttransistor (T1) eine Verpolschutzdiode (D2) eingeschaltet ist.
5. Ansteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine zuschaltbare Hilfswicklung (W1) aus Wider­ standsdraht parallel zur Einrück- und Haltewicklung (W2) zum Be­ stromen der Motorwicklung (M) des Starters zu dessen Andrehen und zum Schließen der Hauptschaltbrücke (4) vorgesehen ist.
6. Ansteuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (W1) mittels eines zwischen ihr und die Motorwick­ lung (M) eingesetzten Schalttransistors (T3) schaltbar ist, der von der elektronischen Startsteuereinrichtung (ESG) ansteuerbar ist.
DE10034779A 2000-07-18 2000-07-18 Ansteuervorrichtung für Starter von Verbrennungsmotoren Withdrawn DE10034779A1 (de)

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GB0116721A GB2365232B (en) 2000-07-18 2001-07-09 Control device for starters of combustion engines
GB0307868A GB2383905B (en) 2000-07-18 2001-07-09 Control device for starters of combustion engines
IT2001MI001466A ITMI20011466A1 (it) 2000-07-18 2001-07-10 Dispositivo di comando per starter di motori endotermici
US09/904,307 US20020014216A1 (en) 2000-07-18 2001-07-12 Control device for a starter of an internal combustion engine
JP2001215597A JP2002089419A (ja) 2000-07-18 2001-07-16 内燃機関のスターターのための起動制御装置
FR0109522A FR2812036A1 (fr) 2000-07-18 2001-07-17 Dispositif de commande du demarreur d'un moteur thermique

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2244153C2 (ru) * 2001-11-05 2005-01-10 Государственное унитарное научное конструкторско-технологическое предприятие "Парсек" Схема включения стартера двигателя внутреннего сгорания
WO2008119577A1 (de) * 2007-03-30 2008-10-09 Robert Bosch Gmbh Startermechanismus mit mehrstufigem hubrelais
RU2657470C1 (ru) * 2017-07-10 2018-06-14 Александр Петрович Носов Схема включения стартера двигателя внутреннего сгорания
DE102012202732B4 (de) 2011-02-28 2023-06-01 Denso Corporation Anlasser-steuervorrichtung

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4321796B2 (ja) * 2000-08-10 2009-08-26 株式会社デンソー スタータ制御方法
DE102005004326A1 (de) * 2004-08-17 2006-02-23 Robert Bosch Gmbh Startvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit separatem Einrück- und Startvorgang
JP2006197766A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Toyota Motor Corp 駆動システムおよびその制御方法
EP1882849B1 (de) * 2005-05-18 2016-11-23 Fujitsu Ten Limited Motorstartsteuervorrichtung und -verfahren
JP2007223356A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Fujitsu Ten Ltd 電源制御装置
DE102006047608A1 (de) * 2006-10-09 2008-04-10 Robert Bosch Gmbh Starter für Verbrennungsmotoren mit Entlastungsschalter
CN101743686B (zh) * 2007-07-12 2013-11-06 罗伯特·博世有限公司 启动装置
US7956477B2 (en) * 2007-10-15 2011-06-07 Ford Global Technologies, Llc Starter relay control
FR2925436B1 (fr) * 2007-12-20 2010-05-21 Valeo Securite Habitacle Adaptateur pour antivol et antivol associe.
DE102009027828A1 (de) * 2009-07-20 2011-01-27 Robert Bosch Gmbh Steuerung und Verfahren eines Startermotors für eine Startvorrichtung
DE102009028294A1 (de) * 2009-08-06 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine
DE102009028535A1 (de) * 2009-08-14 2011-02-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Steuerung für eine Startvorrichtung, Steuerung und Computerprogrammprodukt
JP5152304B2 (ja) * 2009-11-23 2013-02-27 株式会社デンソー エンジンの制御装置
JP5321745B2 (ja) * 2010-07-16 2013-10-23 トヨタ自動車株式会社 エンジンの始動装置およびそれを搭載する車両
DE102010061781A1 (de) * 2010-11-23 2012-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines durch eine Treibereinrichtung steuerbaren Starters für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges
US9528487B2 (en) 2011-11-17 2016-12-27 Ford Global Technologies, Llc Starter motor control with pre-spin
JP5846976B2 (ja) * 2012-03-14 2016-01-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 エンジン始動電動機装置
JP6402476B2 (ja) * 2014-04-25 2018-10-10 いすゞ自動車株式会社 ハイブリッドシステム、及びハイブリッド車両、並びにハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法
FR3028894B1 (fr) 2014-11-26 2023-03-10 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de commande d’alimentation electrique d’un solenoide de demarreur
WO2016205598A1 (en) 2015-06-19 2016-12-22 Briggs & Stratton Corporation Starter motor with integrated solid state switch
US10533529B2 (en) 2017-06-22 2020-01-14 Borgwarner Inc. Starter controller for starter motor
US10724491B2 (en) * 2018-05-01 2020-07-28 GM Global Technology Operations LLC Brushless starter system with pinion pre-engagement control

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1325318A (en) * 1969-12-31 1973-08-01 Lucas Industries Ltd Engine starting systems for internal combustion engines
US4209816A (en) * 1978-07-07 1980-06-24 Eaton Corporation Protective control for vehicle starter and electrical systems
US4731543A (en) * 1987-05-01 1988-03-15 General Motors Corporation Electric starting motor control system
JP2516276Y2 (ja) * 1989-12-14 1996-11-06 富士重工業株式会社 エンジンの始動装置
FR2746449B1 (fr) * 1996-03-21 1998-06-12 Valeo Equip Electr Moteur Procede et dispositif pour la commande d'un contacteur d'alimentation d'un demarreur de vehicule automobile
IT1285351B1 (it) * 1996-05-21 1998-06-03 Magneti Marelli Spa Dispositivo di avviamento per motore a combustione interna.
US6104157A (en) * 1997-10-11 2000-08-15 Robert Bosch Gmbh Apparatus and method for controlling an electrical starter of an internal combustion engine
FR2771780B1 (fr) * 1997-12-03 2000-02-18 Valeo Equip Electr Moteur Procede et dispositif pour la commande de l'alimentation du bobinage d'un contacteur de demarreur de vehicule automobile
JP4108140B2 (ja) * 1998-03-13 2008-06-25 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 内燃機関用始動装置
FR2795883B1 (fr) * 1999-06-30 2001-10-05 Valeo Equip Electr Moteur Procede d'entrainement progressif d'un contacteur de demarreur de vehicule automobile
JP4321796B2 (ja) * 2000-08-10 2009-08-26 株式会社デンソー スタータ制御方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2244153C2 (ru) * 2001-11-05 2005-01-10 Государственное унитарное научное конструкторско-технологическое предприятие "Парсек" Схема включения стартера двигателя внутреннего сгорания
WO2008119577A1 (de) * 2007-03-30 2008-10-09 Robert Bosch Gmbh Startermechanismus mit mehrstufigem hubrelais
CN101647084B (zh) * 2007-03-30 2012-12-05 罗伯特·博世有限公司 具有多级的起重继电器的起动器机构
US8544437B2 (en) 2007-03-30 2013-10-01 Robert Bosch Gmbh Starter mechanism having a multi-stage plunger relay
DE102012202732B4 (de) 2011-02-28 2023-06-01 Denso Corporation Anlasser-steuervorrichtung
RU2657470C1 (ru) * 2017-07-10 2018-06-14 Александр Петрович Носов Схема включения стартера двигателя внутреннего сгорания

Also Published As

Publication number Publication date
GB0116721D0 (en) 2001-08-29
GB2365232B (en) 2003-07-16
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ITMI20011466A0 (it) 2001-07-10
JP2002089419A (ja) 2002-03-27
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FR2812036A1 (fr) 2002-01-25
ITMI20011466A1 (it) 2003-01-10

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