-
Stand der
Technik
-
Es
ist bereits bekannt, das Starten des Motors eines Kraftfahrzeugs
durch ein Drehen des Zündschlüssels im
Zündschloss
in die Wege zu leiten. Diese Betätigung
des Zündschlosses
wird von einem Startanforderungsdetektor detektiert. Dieser Startanforderungsdetektor
stellt ein Startanforderungssignal zur Verfügung, welches beispielsweise über den
CAN-Bus des Kraftfahrzeugs an ein Steuergerät weitergeleitet wird. Dieses
stellt nach einer Plausibilitätsprüfung an
einem seiner Ausgänge
ein Steuersignal für
das Starterrelais zur Verfügung,
welches dem Starterrelais über
eine Endstufe zugeführt wird.
Das Starterrelais schließt
den Lastkreis des Starters, wodurch ein Startvorgang herbeigeführt wird.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Technische Aufgabe
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Ansteuerung des Starters eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welche auch
beim Vorliegen einer schwachen Fahrzeugbatterie ein Starten des
Kraftfahrzeugs ermöglichen.
-
Technische
Lösung
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 7 angegebenen
Merkmalen gelöst.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung wird zunächst mittels eines Steuergerätes des
Kraftfahrzeugs das Vorliegen einer Startanforderung erkannt. Als
Reaktion darauf erfolgt ein Laden eines in einem ersten Signalpfad
zwischen dem Steuergerät
und der Endstufe angeordneten Kondensators über einen ersten Port des Steuergerätes. Während des
Ladens des Kondensators wird der Ladezustand des Kondensators überwacht.
Bei ausreichender Ladung des Kondensators erfolgt eine Freigabe
der Ansteuerung des Starterrelais über die Endstufe.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
konfiguriert das Steuergerät
nach dem Erkennen des Vorliegens einer Startanforderung einen zweiten
Port, der mit einem zwischen dem Steuergerät und der Endstufe angeordneten
zweiten Signalpfad verbunden ist, als Eingang und überwacht
den Ladezustand des Kondensators anhand des dem Steuergerät über den zweiten
Port zugeführten
Signals.
-
Vorzugsweise
konfiguriert das Steuergerät nach
einem Erkennen einer ausreichenden Ladung des Kondensators den zweiten
Port als Ausgang, um die Ansteuerung des Starterrelais über den
zweiten Port des Steuergerätes
zu übernehmen.
-
Im
Falle eines Resets des Steuergerätes während des
Startvorganges konfiguriert das Steuergerät den zweiten Port wieder als
Eingang, um die weitere Ansteuerung des Starterrelais durch die
Ladung des Kondensators freizugeben.
-
Bleibt
ein Reset des Steuergerätes
aus, dann wird die Ansteuerung des Starterrelais über den zweiten
Port des Steuergerätes
fortgesetzt, bis der Startvorgang abgeschlossen ist.
-
Weiterhin
erfolgt eine Überwachung
der Zeitdauer der Überwachung
des Ladezustandes des Kondensators und damit eine Überwachung
der Ladezeit des Kondensators. Überschreitet
diese Zeitdauer einen vorgegebenen Schwellenwert, ohne dass der
Kondensator die ausreichende Ladung erreicht hat, dann wird der
zweite Port des Steuergerätes
als Ausgang konfiguriert, um die Ansteuerung des Starterrelais über den
zweiten Port des Steuergerätes
durchzuführen.
Zusätzlich
erfolgt vorzugsweise ein Fehlerspeichereintrag „Kondensator defekt.
-
Vorteilhafte
Wirkungen
-
Die
Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass die bei
einem Startvorgang mit schwacher Batterie auftretenden Bordnetzspannungseinbrüche, die
ein Unterschreiten der erforderlichen Mindestbetriebsspannung des
Steuergerätes und
damit einen Steuergeräte-Reset
auslösen
können,
durch die Ladung des Kondensators überbrückt werden können, so
dass auch bei schwacher Batterie ein Motorstart durchgeführt werden
kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch
die Überwachung
des Ladezustands des Kondensators verzögerungsfrei detektiert werden
kann, dass die Ladung des Kondensators für eine Ansteuerung des Starterrelais über die
Endstufe ausreicht, so dass die Ansteuerung des Starterrelais ohne
unnötige
Zeitverzögerung
freigegeben werden kann.
-
Durch
das Konfigurieren des mit dem zweiten Signalpfad zwischen dem Steuergerät und der Endstufe
verbundenen zweiten Ports des Steuergerätes als Eingang wird das Überwachen
des Ladezustands des Kondensators erleichtert. Zusätzlich wird ein
dritter Port eingespart.
-
Das
Konfigurieren des zweiten Ports als Ausgang nach dem Erkennen eines
ausreichenden Ladezustands des Kondensators hat den Vorteil, dass die
weitere Ansteuerung des Starterrelais über den zweiten Port des Steuergerätes verzögerungsfrei
initiiert werden kann, sobald der über den ersten Port des Steuergerätes geladene
Kondensator den zur Ansteuerung des Starterrelais benötigten Ladezustand
erreicht hat und folglich für
eine Überbrückung eines
Bordnetzspannungseinbruches und eines dadurch bedingten Steuergeräte-Resets
zur Verfügung steht.
-
Tritt
dieser Steuergeräte-Reset
auf, dann werden durch diesen Reset beide Ports des Steuergerätes hochohmig.
In der nachfolgenden Initialisierung wird der zweite Port als Eingang
konfiguriert. Dies entspricht einer Freigabe der weiteren Ansteuerung
des Starterrelais über
die Endstufe durch die Ladung des Kondensators, wodurch sichergestellt
ist, dass auch im Falle eines Steuergeräte-Resets der Motorstart erfolgreich beendet
werden kann.
-
Durch
die Überwachung
der Zeitdauer des Überwachens
des Ladezustands des Kondensators kann ein eventueller Defekt des
Kondensators erkannt werden. So wird beim Vorliegen eines defekten Kondensators
der zur Ansteuerung des Starterrelais benötigte Ladezustand des Kondensators
nicht erreicht. Dies wird dadurch erkannt, dass die Ladezeit des
Kondensators bzw. die Überwachungszeit
des Ladezustands des Kondensators einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet,
ohne dass der Kondensator den benötigten Ladezustand erreicht hat.
Wird dies durch das Steuergerät
erkannt, dann erfolgt ein entsprechender Eintrag in einen Fehlerspeicher
des Steuergerätes
und ein Konfigurieren des zweiten Ports als Ausgang, um die Ansteuerung des
Starterrelais über
den zweiten Port des Steuergerätes
zu übernehmen
und den Startvorgang weiterzuführen.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die 1 zeigt
eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Ansteuerung des Starters
eines Kraftfahrzeugs, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
arbeitet. Die 2 zeigt Zeitdiagramme
zur Veranschaulichung der Arbeitsweise einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
-
Ausführungsformen
der Erfindung
-
Die 1 zeigt
eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Ansteuerung des Starters
eines Kraftfahrzeugs, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
arbeitet. Die dargestellte Vorrichtung weist ein Zündschloss 1 auf,
innerhalb dessen ein nicht gezeichneter Zündschlüssel zur Einleitung eines Startvorganges
drehbar ist. Mit dem Zündschloss 1 ist
ein Startanforderungsdetektor 2 verbunden, der das Drehen
des Zündschlüssels im
Zündschloss
detektiert. Der Startanforderungsdetektor 2 stellt an seinem
Ausgang ein Startanforderungssignal zur Verfügung, welches über einen
CAN-Bus CAN dem Motorsteuergerät 3 des
Kraftfahrzeugs zugeführt
wird.
-
Das
Motorsteuergerät 3 weist
einen Betriebsspannungsanschluss UB, einen
ersten Port P1 und einen zweiten Port P2 auf. Die Betriebsspannung des
Motorsteuergerätes
wird von der Bordnetzspannung abgeleitet, so dass Schwankungen der
Bordnetzspannung auch die Betriebsspannung des Motorsteuergerätes beeinflussen.
-
Der
Port P1 des Motorsteuergerätes 3 ist
an einen ersten Signalpfad S1 angeschlossen. In diesem ersten Signalpfad
S1 ist ein erster Verstärker 4, ein
Kondensator 5 und ein zweiter Verstärker 6 vorgesehen.
Der Kondensator 5 ist über
den Port P1 des Motorsteuergerätes 3 aufladbar.
Der Ausgang des zweiten Verstärkers 6 ist
mit einer Endstufe 7 verbunden. Das Ausgangssignal der
Endstufe 7 dient zur Ansteuerung des Starterrelais 8.
-
Der
Port P2 des Motorsteuergerätes 3 ist
an einen zweiten Signalpfad S2 angeschlossen. Dieser zweite Signalpfad
S2 ist zwischen dem Verstärker 6 und
der Endstufe 7 mit dem Ausgang des ersten Signalpfades
S1 verbunden. Der Port P2 des Motorsteuergerätes 3 ist je nach
Bedarf als Eingang oder als Ausgang konfigurierbar. Im Falle einer
Konfiguration als Ausgang wird der Port P2 niederohmig geschaltet.
Im Falle einer Konfiguration als Eingang wird der Port P2 hochohmig
geschaltet.
-
Die
in der 1 gezeigte Vorrichtung ist dazu vorgesehen, im
Falle eines Steuergeräte-Resets
sicherzustellen, dass ein bereits begonnener Startvorgang des Kraftfahrzeugs
auch beim Vorliegen einer schwachen Batterie erfolgreich zu Ende geführt werden
kann.
-
Bei
einem Startvorgang mit schwacher Batterie treten beim Losdrehen
des Anlassers Bordnetzspannungseinbrüche auf. Diese sind derart
groß, dass
es zu einer Unterschreitung der erforderlichen Mindestbetriebsspannung
des Steuergerätes
kommen kann. Tritt eine derartige Unterschreitung der erforderlichen
Mindestbetriebsspannung des Steuergerätes auf, dann führt das
Steuergerät
einen Reset-Vorgang aus. Bei diesem Rest-Vorgang werden alle Ports
des Steuergerätes 3 hochohmig
geschaltet. Dies entspricht einer Konfiguration aller Ports als Eingang.
Da alle Ports des Steuergerätes
im Falle eines Resets als Eingang konfiguriert werden, ist eine Weiterführung des
Startvorganges des Fahrzeugs nicht möglich.
-
Um
diese Auswirkungen eines Reset-Vorganges kompensieren und einen
bereits begonnenen Startvorgang zu Ende führen zu können, wird bei der vorliegenden
Erfindung die Ladung des Kondensators 5 zur Ansteuerung
des Starter-Relais 8 über die
Endstufe 7 im Sinne einer Überbrückung während eines Reset-Vorganges
verwendet.
-
Die
in der 1 dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Das
Starten des Motors des Kraftfahrzeugs wird durch ein Drehen des
Zündschlüssels im
Zündschloss 1 in
die Wege geleitet. Dieses Drehen des Zündschlüssels wird vom Startanforderungsdetektor 2 detektiert.
Dieser stellt an seinem Ausgang ein Startanforderungssignal zur
Verfügung,
welches über
den CAN-Bus CAN des Kraftfahrzeugs an das Motorsteuergerät 3 weitergeleitet
wird. Dieses führt eine
Plausibilitätsprüfung durch,
um das Vorliegen einer Startanforderung zu erkennen.
-
Nach
dem Erkennen einer Startanforderung aktiviert das Steuergerät 3 den
Port P1, so dass der im ersten Signalpfad S1 angeordnete Kondensator 5 über den
ersten Verstärker 4 geladen
wird. Des Weiteren konfiguriert das Steuergerät 3 nach dem Erkennen
der Startanforderung den Port P2 als Eingang, so dass dem Steuergerät über den
Port P2 und den zweiten Signalpfad S2 eine Information über den Spannungspegel
am Ausgang A1 des ersten Signalpfades S1 zugeführt wird. Diese Information
enthält auch
eine Information über
den Ladezustand des Kondensators 5, der über den
zweiten Verstärker 6 mit
dem Ausgang A1 des ersten Signalpfades S1 verbunden ist.
-
Das
Steuergerät 3 überwacht
anhand des ihm über
den Port P2 zugeführten
Signals den Ladezustand des Kondensators solange, bis dieser einen vorgegebenen
Schwellenwert erreicht hat. Dieser Schwellenwert ist so gewählt, dass
er einem Ladezustand des Kondensators entspricht, welcher zur Ansteuerung
des Starterrelais 8 über
die Endstufe 7 ausreicht. Dieser Schwellenwert ist niedriger
als der maximale Ladezustand des Kondensators und wird demzufolge
bereits erreicht, bevor sich der Kondensator im vollständig geladenen
Zustand befindet.
-
Erkennt
das Steuergerät 3,
dass die Ladung des Kondensators den zur Ansteuerung des Starterrelais
benötigten
Ladezustand erreicht hat, dann gibt das Steuergerät 3 die
Ansteuerung des Starterrelais über
die Endstufe frei.
-
Zu
diesem Zweck konfiguriert das Steuergerät den Port P2 als Ausgang,
um die Ansteuerung des Starterrelais, die nach dem Erreichen des
benötigten
Ladezustands kurzzeitig durch die Ladung des Kondensators erfolgt
ist, zu beenden und die weitere Ansteuerung des Starterrelais über den
zweiten Port P2 des Steuergerätes
durchzuführen.
Nach dieser Konfiguration des Ports P2 als Ausgang leistet der erste
Signalpfad S1 vorerst keinen weiteren Beitrag zur Ansteuerung des
Starterrelais. Der Kondensator 5 wird jedoch weiter aufgeladen,
so dass er seinen vollständig
geladenen Zustand erreicht.
-
Weiterhin überwacht
das Steuergerät 3 anhand
des ihm über
den Port P2 zugeführten
Signals die Zeitdauer der Überwachung
des Ladezustands des Kondensators bzw. die Zeitdauer des Ladevorgangs
des Kondensators. Das Steuergerät 3 vergleicht
dabei die gemessene Zeit mit einem vorgegebenen Schwellenwert. Überschreitet
die gemessene Zeitdauer den vorgegebenen Schwellenwert, ohne dass
der Kondensator den benötigten
Ladezustand erreicht hat, dann liegt ein Defekt des Kondensators vor
und es erfolgt ein entsprechender Eintrag in ein Fehlerregister
des Steuergerätes.
Weiterhin konfiguriert das Steuergerät 3 in diesem Fall
den Port P2 als Ausgang, um die Ansteuerung des Starterrelais über den
zweiten Port P2 des Steuergerätes
durchzuführen.
-
Wurde
hingegen der zur Ansteuerung des Starterrelais benötigte Ladezustand
des Kondensators 5 erreicht und daraufhin die Ansteuerung
des Starterrelais über
den Port P2 des Steuergerätes
und den zweiten Signalpfad S2 in die Wege geleitet, dann steht die
Ladung des geladenen Kondensators 5 zur Überbrückung eines
eventuell auftretenden Steuergeräte-Resets
zur Verfügung.
-
Kann
der Startvorgang beendet werden, ohne dass ein Steuergeräte-Reset
auftritt, dann wird der Kondensator 5 wie der entladen,
beispielsweise durch eine Ableitung der Ladung des Kondensators über den
Verstärker 6 nach
Masse.
-
Tritt
hingegen vor der Beendigung des Startvorgangs ein Steuergeräte-Reset
auf, dann werden alle Ports des Steuergerätes hochohmig geschaltet, wodurch
der Port P2 als Eingang konfiguriert wird. Dadurch kann die Ansteuerung
des Starterrelais über den
Port P2 nicht fortgesetzt werden, sondern es wird im Sinne einer Überbrückung auf
eine Ansteuerung des Starterrelais durch die Ladung des Kondensators umgeschaltet.
Durch diese Überbrückung kann
der Startvorgang erfolgreich beendet werden.
-
Nach
einem Resetende des Steuergerätes wird über den
als Eingang konfigurierten Port P2 im Steuergerät überprüft, ob während des Resets die Überbrückung erfolgt
ist oder nicht, um zu verhindern, dass bei drehendem Anlasser das
Steuergerät irrtümlich die
Startfunktion verriegelt. Denn normalerweise darf bei drehendem
Motor der Starter nicht mehr aktiviert werden. Nach dieser Überprüfung läuft bei
vorhandener Startanforderung der Startvorgang normal weiter, d.
h. der Port P2 wird als Ausgang konfiguriert, der Kondensator 5 wird
weiter geladen und die Ansteuerung des Starterrelais 8 erfolgt
vom Port P2 aus über
den zweiten Signalpfad S2. Nach erfolgtem Start bzw. einer Beendigung
der Betätigung
des Zündschlosses
wird der Kondensator 5 wieder entladen, sodass kein irrtümliches
Aktiveren des Starters erfolgt, falls es zu einem Steuergeräte-Reset
kommt.
-
Die 2 zeigt Zeitdiagramme zur Veranschaulichung
der Arbeitsweise einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. Dabei ist
in der 2a gezeigt, dass ab dem Zeitpunkt
t1 auf dem CAN-Bus ein Startanforderungssignal vorliegt. Das Erkennen
dieses Startanforderungssignals hat zur Folge, dass am Port P1 ein
Ladesignal für
den Kondensator 5 bereitgestellt wird, wie es in der 2b gezeigt
ist. In der 2c ist veranschaulicht, wie
sich die Spannung am Kondensator und damit dessen Ladezustand erhöht.
-
Zum
Zeitpunkt t2 wird ein Ladezustand erreicht, der für eine Ansteuerung
des Starterrelais ausreichend ist. Aus der 2d ist
ersichtlich, dass der Port P2 des Steuergerätes zwischen den Zeitpunkten
t1 und t2 als Eingang konfiguriert ist, so dass das Steuergerät in diesem
Zeitraum den Ladezustand des Kondensators überwachen kann.
-
Zum
Zeitpunkt t2, also dann, wenn der Ladezustand des Kondensators für eine Ansteuerung
des Starterrelais ausreicht, wird des weiteren der Port P2 des Steuergerätes als
Ausgang konfiguriert, so dass die Ansteuerung des Starterrelais über den
Port P2 des Steuergerätes
erfolgt. Die 2e zeigt das am Ausgang A2 der
Endstufe 7 vorliegende Signal, mittels welchem das Starterrelais
angesteuert wird.
-
Aus
der 2c geht hervor, dass zwischen den Zeitpunkten
t2 und t3 der Ladevorgang des Kondensators fortgesetzt wird, so
dass der Kondensator zum Zeitpunkt t3 vollständig aufgeladen ist.
-
Aus
der 2f ist ersichtlich, dass durch den Startvorgang
die Batteriespannung des Kraftfahrzeugs und damit auch die Bordnetzspannung
sowie die am Anschluss UB des Motorsteuergerätes 3 anliegende
Betriebsspannung ab dem Zeitpunkt t2 absinken.
-
Zum
Zeitpunkt t4 ist die Betriebsspannung des Motorsteuergerätes unter
die erforderliche Mindestbetriebsspannung abgesunken. Dies löst den oben
beschriebenen Steuergeräte-Reset
aus. Dabei wird – wie
aus der 2d ersichtlich ist – der Port
P2 des Steuergerätes
wieder als Eingang konfiguriert. Weiterhin wird ab diesem Zeitpunkt
die Ansteuerung des Starterrelais mittels der Ladung des Kondensators
durchgeführt.
Dies ist aus der 2c er sichtlich, gemäß welcher
sich ab dem Zeitpunkt t4 die Ladung des Kondensators abbaut. Es
hat sich jedoch gezeigt, dass die Ladung des Kondensators ausreicht, um
zum Zeitpunkt t5 den Startvorgang erfolgreich zu beenden.
-
Aus
der 2f ist ersichtlich, dass zum Zeitpunkt t6 die
Betriebsspannung des Motorsteuergerätes die erforderliche Mindestbetriebsspannung
wieder erreicht hat.
-
Aus
der 2d geht hervor, dass zum Zeitpunkt t7, welcher
kurz nach dem Zeitpunkt t6 liegt, der Port P2 des Steuergerätes wieder
als Ausgang konfiguriert wird.
-
Aus
der 2e ist ersichtlich, dass ab dem Zeitpunkt t5 am
Ausgang A2 kein Ansteuersignal für das
Starterrelais mehr vorliegt.
-
Zwischen
den Zeitpunkten t1 und t2 sowie t4 und t7 ist – wie aus der 2d ersichtlich
ist – der Port
P2 des Steuergerätes
als Eingang konfiguriert.
-
Da
der Port P2 über
den zweiten Signalpfad S2 an den Eingang der Endstufe angekoppelt
ist, stellt dieser Port auch während
des normalen Fahrbetriebes für
das Steuergerät
eine Schnittstelle dar, über
welche dem Steuergerät
Informationen über
die Endstufe zum Zwecke einer Endstufendiagnose zugeführt werden
können.