DE102004044469B4

DE102004044469B4 - Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102004044469B4
Application number: DE200410044469
Authority: DE
Inventors: Hans Glonner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: DE102004044469A1

Abstract

Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend
– einen Elektromotor zum Antreiben der Brennkraftmaschine während des Startvorgangs,
– eine erste, als Kondensatoreinheit ausgebildete Energiespeichereinheit zur Speisung des Elektromotors während des Startvorgangs,
– und eine zweite, als Akkumulatorbatterie ausgebildete Energiespeichereinheit, wobei
eine Steuereinheit vorhanden ist, die derart ausgebildet ist, dass sie den Ladungszustand der Kondensatoreinheit überwacht und für den Fall, die Kondensatoreinheit eine definierte Mindestladung unterschreitet, eine Aufladung der Kondensatoreinheit durch die Akkumulatorbatterie veranlasst,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass
– sie zusätzlich den Ladungszustand der Akkumulatorbatterie überwacht und erst wenn keine der Energiespeichereinheiten eine ausreichende Mindestladung für einen Startvorgang aufweist eine Aufladung der Kondensatoreinheit durch die Akkumulatorbatterie veranlasst, und
– die Kondensatoreinheit immer dann aufgeladen wird, wenn das Fahrzeug entriegelt wird und/oder das Fahrer-Gurtschloss einen angeschnallten Zustand signalisiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Kraftfahrzeugen mit Verwendung von Kurbelwellenstartergeneratoren oder allgemein bei Hybrid-Kraftfahrzeugen werden zunehmend Kondensatoren als Energiespeicher verwendet. Da Kondensatoren, insbesondere sogenannte Supercaps oder Ultracaps (Mehrschicht-Hochleistungskondensatoren), ihre hohen Leistungsdichten auch bei niedrigen Außentemperaturen und geringen Ladezuständen aufrechterhalten, bieten sie sich als Energiespeicher für einen Startermotor während des Startvorganges einer Brennkraftmaschine an.
In der DE 600 00 294 T2 ist bereits eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine beschrieben.
Ferner ist in der DE 41 35 025 A1 ein System zum Anlassen einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge beschrieben, welches die für einen Startvorgang vorgesehene elektrische Energie in einem Kondensator speichert. Um den Kondensator aufzuladen ist eine Relaisschaltung vorgesehen, die bei Abschaltung der Brennkraftmaschine, über den Zünd- oder Anlasserschalter, in einer ersten Schaltposition den Kondensator über eine Widerstandsanordnung mit der Akkumulatorbatterie verbindet.
Darüber hinaus sind in den Druckschriften DE 690 01 714 T2 , DE 43 40 350 C2 und DE 197 05 634 C2 weitere Schaltungsanordnungen zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, durch die eine erhöhte Zuverlässigkeit im Hinblick auf das Starten einer Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Insbesondere soll ein sicheres Starten der Brennkraftmaschine bei einem Ladungszustand der Batterie gewährleistet werden, der ein Starten mittels Batterie nicht mehr gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch eine Steuereinheit wird sowohl der Ladezustand der Kondensatoreinheit als auch der Ladezustand der Akkumulatorbatterie überwacht. Die Steuereinheit ist derart ausgebildet, dass sie, erst wenn beide Energiespeichereinheiten – Kondensatoreinheit und Akkumulatorbatterie – jeweils einen Ladezustand aufweisen, aufgrund dessen die für einen bevorstehenden Startvorgang (Beschleunigung der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle) erforderliche Leistung nicht bereitgestellt werden kann, die Aufladung der Kondensatoreinheit durch die Akkumulatorbatterie initiiert wird. Hierfür wird die Kondensatoreinheit vorzugsweise mittels einer sogenannten Ladungspumpe, im vorliegenden Fall insbesondere über eine DC/DC-Wandlereinheit, zumindest solange mit der Akkumulatorbatterie verbunden, bis ein Mindestladezustand der Kondensatoreinheit erreicht und voraussichtlich ein zuverlässiger Startvorgang gewährleistet ist. Dieser Aufladevorgang nimmt zwar eine gewisse Zeit in Anspruch, gewährleistet aber auch bei nahezu entladener Starterbatterie einen sicheren Startvorgang.
Insbesondere wenn Kraftfahrzeuge längere Zeit nicht betrieben werden und somit eine Aufladung der Energiespeicher nicht erfolgt, kommt es aufgrund der Selbstentladung der Energiespeicher und/oder der fließenden Ruheströme aufgrund von Bordnetzfunktionalitäten zur Selbstentladung bzw. Entladung der Energiespeicher. Auch Kondensatoren haben eine Selbstentladung. Die verlorene absolute Energiemenge pro Zeiteinheit ist zwar geringer als bei Akkumulatorbatterien, dennoch sind die Kondensatoren aufgrund der geringeren aufnehmbaren Energiemenge in der Regel schneller entleert als die vorhandene Akkumulatorbatterie. Zu diesem Zeitpunkt kann die Akkumulatorbatterie aber bereits soweit entleert und deren Innenwiderstand bereits soweit angestiegen sein, dass der für einen Startvorgang benötigte Startstrom nicht mehr bereitgestellt werden kann. Akkumulatorbatterie und Kondensatoreinheit sind somit derart auszulegen, dass die vorhandene Restenergiemenge zur Aufladung der Kondensatoreinheit, zumindest bis auf die erforderliche Mindestladungsmenge, ausreicht.
Die erforderliche Mindestladung kann in Abhängigkeit von der Fahrzeugaußentemperatur und/oder der Temperatur der Brennkraftmaschine (Öltemperatur, Kühlwassertemperatur, ...) ermittelt werden. Die Mindestladung wird dabei aufgrund der mittels Sensoren erfassten oder aufgrund von berechneten Zustandsgrößen (von Kondensator und/oder Batterie) gemäß einer Funktion berechnet oder aus einem hinterlegten Kennfeld ausgelesen.
Die Aufladung der Kondensatoreinheit durch die zumindest teilweise Zuführung der Restladung aus der Akkumulatorbatterie erfolgt beispielsweise immer dann, wenn Informationen erfasst werden, die auf einen bevorstehenden Start der Brennkraftmaschine schließen lassen. Insbesondere sind dies Informationen wie die Entriegelung des Kraftfahrzeugs, die Betätigung des Fahrer-Gurtschlosses (Fahrer angeschnallt) und/oder eine von der Aus-Stellung des Zündschlosses verschiedene Zündschlossposition. Alternativ oder in Kombination kann die Aufladung der Kondensatoreinheit auch in definierten zeitlichen Abständen erfolgen. Ein Aufladevorgang durch die Akkumulatorbatterie erfolgt vorzugsweise nur während der Fahrzeug-Ruhezeiten (Fahrzeug nicht in Betrieb). Während des Fahrzeugbetriebs sollte die Kondensatoreinheit auf herkömmliche Weise über die Lichtmaschine oder den Kurbelwellen-Starter-Generator aufgeladen werden.

Claims

Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend – einen Elektromotor zum Antreiben der Brennkraftmaschine während des Startvorgangs, – eine erste, als Kondensatoreinheit ausgebildete Energiespeichereinheit zur Speisung des Elektromotors während des Startvorgangs, – und eine zweite, als Akkumulatorbatterie ausgebildete Energiespeichereinheit, wobei eine Steuereinheit vorhanden ist, die derart ausgebildet ist, dass sie den Ladungszustand der Kondensatoreinheit überwacht und für den Fall, die Kondensatoreinheit eine definierte Mindestladung unterschreitet, eine Aufladung der Kondensatoreinheit durch die Akkumulatorbatterie veranlasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass – sie zusätzlich den Ladungszustand der Akkumulatorbatterie überwacht und erst wenn keine der Energiespeichereinheiten eine ausreichende Mindestladung für einen Startvorgang aufweist eine Aufladung der Kondensatoreinheit durch die Akkumulatorbatterie veranlasst, und – die Kondensatoreinheit immer dann aufgeladen wird, wenn das Fahrzeug entriegelt wird und/oder das Fahrer-Gurtschloss einen angeschnallten Zustand signalisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen Akkumulatorbatterie und Kondensatoreinheit angeordnete DC/DC-Wandlereinheit zur Aufladung der Kondensatoreinheit.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass die Mindestladung der ersten und/oder der zweiten Energiespeichereinheit in Abhängigkeit von der Fahrzeugaußentemperatur und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass die Kondensatoreinheit in regelmäßigen zeitlichen Abständen aufgeladen wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass die Kondensatoreinheit immer dann aufgeladen wird, wenn Fahrzeuginformationen erfasst werden, die auf einen bevorstehenden Start der Brennkraftmaschine schließen lassen.