DE102007057630A1

DE102007057630A1 - Steuervorrichtung und Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102007057630A1
Application number: DE200710057630
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Konrad; Carsten Hildebrand
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-04
Also published as: WO2009068212A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors (3) eines Fahrzeugs, wobei der Verbrennungsmotor (3) mittels einer mit dem Verbrennungsmotor (3) gekoppelten elektrischen Startvorrichtung (2) gestartet wird, wird der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung (2) zugeführt wird, begrenzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs und eine Steuervorrichtung zum Ansteuern einer elektrischen Startvorrichtung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs.
Zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs werden elektrische Gleichstrommaschinen, so genannte Starter, eingesetzt. Der Starter wird von einer Batterie des Fahrzeugs, z. B. einer 12 Volt Batterie, gespeist. Die Dimensionierung des Starters richtet sich nach dem zum Starten des Verbrennungsmotors benötigten Moment bei tiefen Umgebungstemperaturen von z. B. –24°C und betriebskaltem Verbrennungsmotor. Unter diesen Bedingungen ist das benötigte Moment besonders hoch. Aufgrund der Proportionalität von Moment und von dem Starter aufgenommenem Strom wird durch die Dimensionierung des Starters auch die benötigte Stromaufnahme festgelegt.
Obwohl das benötigte Moment zum Starten des Verbrennungsmotors bei höheren Umgebungstemperaturen und bei betriebswarmem Verbrennungsmotor erheblich geringer als bei den zuvor beschriebenen Bedingungen eines Kaltstarts ist, ist jedoch aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Starters das durch den Starter erzeugte Moment und damit der von dem Starter aufgenommene Strom bei betriebswarmem Verbrennungsmotor ähnlich hoch wie bei dem zuvor beschriebenen Kaltstart, obwohl ein geringeres Moment und somit ein geringerer Strom zum Starten des betriebswarmen Verbrennungsmotors genügen würde.
Der von dem Starter aufgenommene hohe Strom führt zu einem starken Spannungseinbruch im Bordnetz des Fahrzeugs, so dass Mindestspannungen für Steuergeräte und elektrische oder elektronische Einrichtungen des Fahrzeugs unterschritten werden können. Dieses Problem tritt besonders bei Fahrzeugen mit einer so genannten Start-Stop-Vorrichtung auf, bei denen der Verbrennungsmotor automatisch abgeschaltet wird, wenn beispielsweise das Fahrzeug steht, kein Gang eingelegt ist und die Kupplung losgelassen wird, und bei denen der Verbrennungsmotor automatisch wieder gestartet wird, sobald die Kupplung getreten wird. Bei diesen so genannten Start-Stop-Fahrzeugen treten somit sehr häufig Startvorgänge auf, welche durch die damit verbundenen Spannungseinbrüche zu Fehlfunktionen an Steuergeräten oder elektrischen und elektronischen Vorrichtungen des Fahrzeugs führen können. Um derartige Störungen zu verhindern, werden bei Start-Stop-Fahrzeugen solche Steuergeräte oder Vorrichtungen mit vorgeschalteten Gleichstromwandlern, so genannten DC/DC-Wandlern, Betrieben, welche eine Spannungsstabilisierung bereitstellen. Derartige Gleichstromwandler verursachen jedoch zusätzliche Kosten, benötigen einen zusätzlichen Einbauraum und verbrauchen zusätzlich Energie. Darüber hinaus besitzen diese Gleichstromwandler im Allgemeinen eine begrenzte Leistungsfähigkeit, so dass bei Nachrüstungen von elektronischen Vorrichtungen in dem Fahrzeug, wie z. B. einem DVD-Player, die maximale Leistungsfähigkeit des Stromwandlers überschritten werden kann und somit die zusätzliche elektronische Vorrichtung entweder einen eigenen Gleichspannungswandler zur Spannungsstabilisierung benötigt oder an das nicht stabilisierte Bordnetz angeschlossen werden muss, wobei dann die Gefahr einer Fehlfunktion durch einen Spannungseinbruch besteht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bereitzustellen, welche einen Spannungseinbruch auf dem Bordspannungsnetz vermeidet, kostengünstig und kompakt ist und trotzdem einen sicheren Start des Verbrennungsmotors ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 und eine Steuervorrichtung zum Ansteuern einer elektrischen Startvorrichtung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs nach Anspruch 7 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bereit. Der Verbrennungsmotor ist mit einer elektrischen Startvorrichtung gekoppelt und wird mit Hilfe der elektrischen Startvorrichtung gestartet. Dabei wird der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung zugeführt wird, begrenzt. Durch ein Begrenzen des der elektrischen Startvorrichtung zugeführten elektrischen Stroms kann ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz des Fahrzeugs verhindert werden, so dass Mindestspannungen von Steuergeräten und elektronischen Vorrichtungen des Fahrzeugs nicht unterschritten werden. Damit können Störungen an Steuergeräten und elektronischen Vorrichtungen des Fahrzeugs während eines Startvorgangs des Verbrennungsmotors verhindert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung zugeführt wird, in Abhängigkeit von einer Temperatur des Verbrennungsmotors begrenzt. So kann der elektrische Strom beispielsweise begrenzt werden, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, welcher beispielsweise einer Betriebstemperatur des Motors entspricht, wohingegen der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung zugeführt wird, nicht begrenzt wird, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors unter einem vorbestimmten Wert liegt, was beispielsweise einem Kaltstart des Motors entspricht. Indem der der Startvorrichtung zugeführte elektrische Strom in Abhängigkeit von der Motortemperatur begrenzt wird, steht bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors das volle Drehmoment der Startvorrichtung zum Starten des Verbrennungsmotors zur Verfügung, wohingegen bei betriebswarmem Motor nur ein reduziertes Drehmoment zum Starten des Motors bereitgestellt wird. Da bei betriebswarmem Motor ohnehin ein geringeres Moment der Startvorrichtung ausreichend ist, um den Verbrennungsmotor zu starten, wird auf diese Art und Weise ein zuverlässiges Starten sichergestellt. Da insbesondere bei Start-Stop-Fahrzeugen die Anzahl der Startvorgänge bei betriebswarmen Verbrennungsmotor erheblich höher ist als die Anzahl der Kaltstarts, kann auf diese Art und Weise die Wahrscheinlichkeit einer Störung an einem Steuergerät oder einer elektronischen Vorrichtung des Fahrzeugs aufgrund eines Spannungseinbruchs erheblich verringert werden. Da während des Kaltstarts des Verbrennungsmotors viele der elektronischen Vorrichtungen, welche durch einen Spannungseinbruch gefährdet sind, noch nicht in Betrieb, wie z. B. ein Navigationssystem oder eine Musikanlage des Fahrzeugs, so dass der Spannungseinbruch beim Kaltstart im Allgemeinen folgenlos bleibt.
Der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung zugeführt wird, kann auch zeitlich gesteuert begrenzt werden. So kann beispielsweise der der Startvorrichtung zugeführte elektrische Strom nur während eines sehr kurzen Zeitraums am Anfang des Startvorgangs, beispielsweise für einige hundert Millisekunden, begrenzt werden. Der der Startvorrichtung zugeführte elektrische Strom kann überdies auch während eines Anlaufs der Startvorrichtung begrenzt werden, d. h. der elektrische Strom wird so lange begrenzt, bis eine vorbestimmte Drehzahl der Startvorrichtung erreicht ist. In beiden der zuvor genannten Fälle wird vermieden, dass durch den hohen Anlaufstrom der Startvorrichtung ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz stattfindet. Nach der vorbestimmten Zeit bzw. nach Erreichen der vorbestimmten Drehzahl wird der Strom für die Startvorrichtung nicht mehr begrenzt, so dass nun, falls erforderlich, das volle Moment zum Starten des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden kann. Da sich im Allgemeinen nach einem Anlauf der Startvorrichtung die Stromaufnahme der Startvorrichtung ohnehin verringert, kann somit ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz vermieden werden und trotzdem ein zuverlässiger Startvorgang sichergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung zugeführt wird, derart begrenzt, dass eine Spannung eines Bordnetzes des Fahrzeugs nicht unter einem vorbestimmten Wert absinkt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der der Startvorrichtung zugeführte elektrische Strom in Abhängigkeit einer gemessenen Spannung des Bordnetzes begrenzt wird. Die Begrenzung kann dabei in ein oder mehreren vorbestimmten Stufen oder kontinuierlich in Abhängigkeit der gemessenen Spannung eingestellt werden. Ein derartiges Verfahren vermeidet das Auftreten von Spannungseinbrüchen auf dem Bordnetz und stellt gleichzeitig ein möglichst großes Moment der Startvorrichtung zum Starten des Verbrennungsmotors bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Steuervorrichtung zum Ansteuern einer elektrischen Startvorrichtung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bereit. Die Steuervorrichtung umfasst Strombegrenzungsmittel zum Begrenzen des elektrischen Stroms, welcher der elektrischen Startvorrichtung zugeführt wird. Die Strombegrenzungsmittel können beispielsweise einen Widerstand, eine Induktivität, einen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten oder eine Kombination daraus umfassen.
Die Verwendung eines Widerstandes als Strombegrenzungsmittel stellt eine sehr kostengünstige und einfache Lösung dar. Bei geeigneter Wahl des Widerstandswertes des Widerstandes kann der der Startvorrichtung zugeführte elektrische Strom derart begrenzt werden, dass ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz des Fahrzeugs soweit begrenzt wird, dass eine für Steuergeräte und weitere elektronische Vorrichtungen des Fahrzeugs kritische Spannung nicht unterschritten wird.
Bei Verwendung eines Widerstandes mit einem negativen Temperaturkoeffizienten als das Strombegrenzungsmittel wird die Strombegrenzung während des Anlassvorgangs kontinuierlich verringert, da sich der Widerstand mit negativen Temperatur Koeffizienten aufgrund des durch ihn fließenden Stroms erwärmt und sich somit der Widerstand verringert. Somit kann auf einfache Art und Weise der Anlaufstrom der Startvorrichtung verringert werden und trotzdem ein hohes Moment zum Starten des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden.
Bei Verwendung einer Induktivität als Strombegrenzungsmittel wird ebenfalls durch die Eigenschaft der Induktivität, schnellen Veränderungen des Stromflusses entgegenzuwirken, der Strom der Startvorrichtung nach einem Einschalten der Startvorrichtung begrenzt und dann mit abnehmender Änderung des Stromflusses durch die Induktivität zunehmend weniger begrenzt. Dies führt ebenfalls dazu, dass bei geeigneter Wahl der Induktivität einem Spannungseinbruch auf dem Bordnetz derart entgegengewirkt wird, dass eine Störung von Steuergeräten und elektronischen Vorrichtungen des Fahrzeugs vermieden werden kann.
Vorzugsweise kann die Induktivität als Feldwicklung in die Startvorrichtung hineinverlegt werden. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die Startvorrichtung in ihrer Bauform und Leistungsklasse oder spezifischen Leistung größer als für den Lastfall erforderlich gewählt wird. Der erforderliche Lastfall ergibt sich aus der zum Starten des Verbrennungsmotors benötigten Leistung der Startvorrichtung. Durch dieses gezielte Abweichen vom optimalen Arbeitspunkt der Startvorrichtung durch eine Veränderung der Induktivität wird der Strom während des Betriebs verringert. Der dadurch entstehende Leistungsverlust wird jedoch durch die größer gewählte Bauform und Leistungsklasse ausgeglichen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung ferner ein Schaltmittel und eine Schaltmittelsteuereinheit. Das Schaltmittel ist mit der Schaltmittelsteuereinheit gekoppelt und kann von der Schaltmittelsteuereinheit zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltzustand umgeschaltet werden. Das Schaltmittel ist derart mit den Strombegrenzungsmitteln gekoppelt, dass in dem ersten Schaltzustand des Schaltmittels der der elektrischen Startvorrichtung zugeführte elektrische Strom durch die Strombegrenzungsmittel geführt wird, und dass in dem zweiten Schaltzustand des Schaltmittels der der elektrischen Startvorrichtung zugeführte elektrische Strom nicht durch die Strombegrenzungsmittel geführt wird. Das Schaltmittel ermöglicht somit in Abhängigkeit einer Ansteuerung von der Schaltmittelsteuereinheit wahlweise den der elektrischen Startvorrichtung zugeführten elektrischen Strom mit Hilfe des Strombegrenzungsmittels zu begrenzen oder der elektrischen Startvorrichtung einen nicht begrenzten elektrischen Strom direkt zuzuführen. Dadurch kann durch eine geeignete Ansteuerung des Schaltmittels ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz des Fahrzeugs aufgrund einer Betätigung der Startvorrichtung vermieden werden.
Die Steuervorrichtung kann ferner ein mit der Schaltmittelsteuereinheit gekoppeltes Temperaturerfassungsmittel zum Erfassen einer Temperatur des Verbrennungsmotors umfassen. Die Schaltmittelsteuereinheit ist in diesem Fall derart ausgestaltet, dass sie das Schaltmittel in Abhängigkeit einer von dem Temperaturerfassungsmittel erfassten Temperatur ansteuert. Wenn die erfasste Temperatur des Verbrennungsmotors unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes ist, was beispielsweise einen Kaltstart anzeigt, kann die Schaltmittelsteuereinheit beispielsweise das Schaltmittel der Steuervorrichtung derart ansteuern, dass während des gesamten Startvorgangs keine Strombegrenzung stattfindet, um ein größtmögliches Moment zum Starten des Verbrennungsmotors bereitzustellen. Zeigt die Temperatur dagegen eine Temperatur oberhalb der Kaltstarttemperatur an, so kann die Schaltmittelsteuereinheit einen Startvorgang unter Verwendung der Strombegrenzungsmittel durchführen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung einen Zeitgeber umfassen, welcher mit der Schaltmittelsteuereinheit gekoppelt ist, und mit dessen Hilfe die Schaltmittelsteuereinheit das Schaltmittel in Abhängigkeit von dem Zeitgeber ansteuert. So kann beispielsweise zu Beginn eines Startvorgangs die Schaltmittelsteuereinheit zunächst den Strom für die Startvorrichtung mit Hilfe der Strombegrenzungsmittel begrenzen und nach einer vorgegebenen Zeit, von beispielsweise 200, 300, 400 oder 500 ms, das Schaltmittel derart ansteuern, dass der Startvorrichtung ein elektrischer Strom zugeführt wird, welcher nicht durch die Strombegrenzungsmittel begrenzt ist.
Ferner ist eine Ansteuerung des Schaltmittels in Abhängigkeit von einer Kombination der erfassten Temperatur des Verbrennungsmotors und von dem Zeitgeber möglich. So kann beispielsweise mit steigender Temperatur des Verbrennungsmotors der Zeitraum, in welchem zu Beginn des Startvorgangs der Strom über die Strombegrenzungsmittel geführt wird, vergrößert werden. Dadurch können Spannungseinbrüche auf dem Bordnetz des Fahrzeugs wirksam vermieden werden.
Die Steuervorrichtung kann weiterhin ein Drehzahlerfassungsmittel zum Erfassen einer Drehzahl der Startvorrichtung umfassen. Das Drehzahlerfassungsmittel ist mit der Schaltmittelsteuereinheit gekoppelt und die Schaltmittelsteuereinheit ist derart ausgestaltet, dass sie das Schaltmittel in Abhängigkeit von der von dem Drehzahlerfassungsmittel erfassten Drehzahl der Startvorrichtung ansteuert. Durch Erfassen der Drehzahl der Startvorrichtung kann eine Anlaufphase der Startvorrichtung ermittelt werden. Da während dieser Anlaufphase die Stromaufnahme der Startvorrichtung besonders hoch ist, steuert die Schaltmittelsteuereinheit in dieser Phase das Schaltmittel derart an, dass der der Startvorrichtung zugeführte Strom mit Hilfe der Strombegrenzungsmittel begrenzt wird. Sobald die Anlaufphase mit Hilfe der erfassten Drehzahl als abgeschlossen angesehen wird, steuert die Schaltmittelsteuereinheit das Schaltmittel derart an, dass der der Startvorrichtung zugeführte Strom nicht durch die Strombegrenzungsmittel begrenzt wird. So kann ebenfalls ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz des Fahrzeugs vermieden werden.
Schließlich stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor bereit. Der Verbrennungsmotor wird mit Hilfe einer mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten elektrischen Startvorrichtung gestartet. Die elektrische Startvorrichtung umfasst dabei eine Ausführungsform der zuvor beschriebenen Startvorrichtungen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Figur zeigt eine Steuervorrichtung 1, welche mit einer Startvorrichtung 2 eines Verbrennungsmotors 3 eines Fahrzeugs gekoppelt ist. Ein Bordnetz 4 versorgt die Steuervorrichtung 1 und weitere elektrische oder elektronische Vorrichtungen 5, 6 des Fahrzeugs mit elektrischer Energie aus einer Fahrzeugbatterie 7. Die Steuervorrichtung 1 umfasst ein Strombegrenzungsmittel 8, ein Schaltmittel 9, eine Schaltmittelsteuereinheit 10, ein weiteres Schaltmittel 11, ein Temperaturerfassungsmittel 12, ein Drehzahlerfassungsmittel 13 und einen Zeitgeber 14.
Der Startvorrichtung 2 wird Strom von der Batterie 7 über das Bordnetz 4 und über die Steuervorrichtung 1 zugeführt. Das Schaltmittel 9 und das weitere Schaltmittel 11 sind in der dargestellten Ausführungsform Relais, welche von der Schaltmittelsteuereinheit 10 angesteuert werden. Die Schaltkontakte des Schaltmittels 9 und des weiteren Schaltmittels 11 sind in einer Serienschaltung geschaltet, wie in der Figur dargestellt. Parallel zu dem Schaltkontakt des Schaltmittels 9 ist das Strombegrenzungsmittel 8 geschaltet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Strombegrenzungsmittel 8 ein Widerstand. Wenn der Schaltkontakt des weiteren Schaltmittels 11 geschlossen ist, wird die Startvorrichtung 2 mit Strom aus der Batterie 7 versorgt. In Abhängigkeit von der Schaltstellung des Schaltmittels 9 fließt der Strom dabei entweder bei geöffnetem Schaltkontakt des Schaltmittels 9 über den Widerstand 8 oder bei geschlossenem Kontakt des Schaltmittels 9 direkt über den Schaltkontakt des Schaltmittels 9. Somit ist es möglich, die Startvorrichtung 2 wahlweise in Abhängigkeit von der Stellung des Schaltmittels 9 mit oder ohne Strombegrenzungsmittel 8 zu betreiben.
Die Steuervorrichtung 1 umfasst ferner ein Temperaturerfassungsmittel 12, welches mit dem Verbrennungsmotor 3 des Fahrzeugs gekoppelt ist und eine Temperatur des Verbrennungsmotors 3 erfasst und der Schaltmittelsteuereinheit 10 als Messwert zur Verfügung stellt. Das Drehzahlerfassungsmittel 13 ist mit der elektrischen Startvorrichtung 2 gekoppelt und erfasst die aktuelle Drehzahl der Startvorrichtung 2 und stellt diese der Schaltmittelsteuereinheit 10 als Messwert zur Verfügung. Weiterhin ist der Zeitgeber 14 mit der Schaltmittelsteuereinheit 10 verbunden, um zeitlich gesteuerte Vorgänge in der Schaltmittelsteuereinheit zu realisieren.
Nachfolgend wird der Betrieb der in der Figur dargestellten Steuervorrichtung 1 anhand exemplarischer Betriebsvorgänge des Fahrzeugs erläutert werden. Die Beschreibung wird anhand eines Fahrzeugs mit einer so genannten Start-Stop-Automatik erläutert werden, da bei diesen Fahrzeugen Startvorgänge des Verbrennungsmotors insbesondere im Stadtverkehr sehr häufig auftreten. Die Steuervorrichtung 1 ist jedoch auch bei Fahrzeugen ohne eine derartige Start-Stop-Automatik verwendbar.
Wenn der Verbrennungsmotor 3 des Fahrzeugs abgeschaltet ist, kann ein Startvorgang beispielsweise manuell durch den Fahrer des Fahrzeugs durch Betätigen des Zündschlüssels oder eines Starttasters oder automatisch durch eine Start-Stop-Automatik eingeleitet werden. Diese Einleitung des Startvorgangs wird der Steuervorrichtung 1 über ein Steuersignal 15 signalisiert. Daraufhin erfasst die Schaltmittelsteuereinheit 10 mit Hilfe des Temperaturerfassungsmittels 12 die aktuelle Temperatur des Verbrennungsmotors 3. In Abhängigkeit von der gemessenen Motortemperatur entscheidet die Schaltmittelsteuereinheit 10 nun, ob die Startvorrichtung 2 unter Verwendung des Strombegrenzungsmittels 8 betrieben wird oder ob die Startvorrichtung 2 ohne Verwendung des Strombegrenzungsmittels 8 direkt mit Strom der Fahrzeugbatterie 7 betrieben wird. Dementsprechend wird bei einem Betrieb mit Strombegrenzungsmittel 8 nur das weitere Schaltmittel 11 betätigt und bei einem Betrieb ohne Verwendung des Strombegrenzungsmittels 8 sowohl das Schaltmittel 9 als auch das weitere Schaltmittel 11 betätigt. Ein möglicher Schwellenwert zum Betätigen des Schaltmittels 9 kann beispielsweise einen Vergleichswert für die Motortemperatur im Bereich von 10–40°C umfassen. Unterhalb dieses vorbestimmten Schwellenwerts wird das Schaltmittel 9 betätigt, um ein maximales Moment der Startvorrichtung 2 zum Starten des Verbrennungsmotors 3 ohne Verwendung des Strombegrenzungsmittels 8 bereitzustellen. Bei einer Motortemperatur oberhalb des vorbestimmten Schwellenwerts wird das Schaltmittel 9 nicht angesteuert, da in diesem Fall ein durch das Strombegrenzungsmittel 8 verringertes Moment der Startvorrichtung 2 zum Starten des Verbrennungsmotors 3 ausreichend ist.
Nachdem das weitere Schaltmittel 11 und gegebenenfalls das Schaltmittel 9 betätigt wurden überwacht die Schaltmittelsteuereinheit 10 mit Hilfe des Drehzahlerfassungsmittels 13 die Drehzahl der Startvorrichtung 2. Gleichzeitig wird mit Hilfe des Zeitgebers 14 die Zeit seit Beginn des Startvorgangs überwacht. Sobald die Schaltmittelsteuereinheit 10 das Erreichen einer Mindestdrehzahl der Steuervorrichtung 2 erkannt hat, d. h., sobald ein Anlaufvorgang der Startvorrichtung 2 abgeschlossen ist, wird das Schaltmittel 9, sofern es zuvor nicht betätigt war, nun betätigt, um einen unnötig langen Betrieb über das Strombegrenzungsmittel 8 zu vermeiden, um ein übermäßiges Erhitzen des Strombegrenzungsmittels 8 zu vermeiden. Ferner wird, sobald eine vorbestimmte Zeit seit Beginn des Startvorgangs abgelaufen ist, ebenfalls das Schaltmittel 9, sofern es noch nicht betätigt ist, betätigt, um ein Überhitzen des Strombegrenzungsmittels 8 zu vermeiden. Als mögliche Drehzahlschwellwerte zum Betätigen des Schaltmittels 9 sind beispielsweise Schwellenwerte im Bereich von einem Drittel bis zwei Drittel der Nenndrehzahl der Startvorrichtung 2 geeignet. Mögliche Zeitschwellenwerte zum Betätigen des Schaltmittels 9 sind beispielsweise Schwellenwerte in einem Bereich von 100–1000 ms.
Mit einer derartigen Steuervorrichtung 1 wird ein zuverlässiges Starten des Verbrennungsmotors 3 bei allen Betriebstemperaturen des Verbrennungsmotors 3 sichergestellt und gleichzeitig ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz 4, was zu einer Störung der elektronischen Vorrichtungen 5, 6 des Fahrzeugs führen kann, weitestgehend vermieden.
Die oben dargestellte Steuervorrichtung 1 kann auch ohne den Zeitgeber 14 und/oder ohne das Drehzahlerfassungsmittel 13 realisiert werden. In diesem Fall muss auf andere Art und Weise sichergestellt werden, dass das Strombegrenzungsmittel 8 bei einem länger andauernden Startvorgang nicht überhitzt und somit zerstört werden kann. Dies kann beispielsweise durch Verwenden eines Widerstands mit einem negativen Temperaturkoeffizienten als das Strombegrenzungsmittel 8 realisiert werden. Ein derartiger Widerstand verringert seinen Widerstand mit steigender Temperatur, wodurch die an dem Widerstand entstehende Verlustleistung verringert wird und somit der Widerstand vor einem Überhitzen geschützt wird. Alternativ kann auch eine Induktivität als Strombegrenzungsmittel 8 eingesetzt werden, wodurch der Anlaufstrom der Startvorrichtung 2 aufgrund der induktiven Eigenschaft der Induktivität begrenzt wird. In diesem Fall ist es sogar möglich, zusätzlich auf das Schaltmittel 9 zu verzichten.
Schließlich können zu dem in der Figur gezeigten Schaltmittel 9 und Strombegrenzungsmittel 8 weitere Schaltmittel und Strombegrenzungsmittel in Reihe geschaltet werden, um beispielsweise temperatur-, zeit- oder drehzahlgesteuert unterschiedliche Strombegrenzungsmittel oder eine unterschiedliche Anzahl von Strombegrenzungsmitteln zu verwenden, um die Strombegrenzung für die Startvorrichtung 2 genauer zu steuern.
In der gezeigten Figur sind das Schaltmittel 9 und das weitere Schaltmittel 11 als Relais ausgebildet. Alternativ können diese Schaltmittel auch Leistungshalbleiter mit einer geeigneten Ansteuerung umfassen. Ferner kann die Kombination aus Strombegrenzungsmittel 8 und Schaltmittel 9 auch durch einen Leistungshalbleiter realisiert werden, welcher durch eine geeignete Ansteuerung wahlweise als Strombegrenzungsmittel verwendet wird oder einen Strom im Wesentlichen unbegrenzt passieren lässt.

1: Steuervorrichtung
2: Startvorrichtung
3: Verbrennungsmotor
4: Bordnetz
5, 6: elektronische Vorrichtung des Fahrzeugs
7: Fahrzeugbatterie
8: Strombegrenzungsmittel
9: Schaltmittel
10: Schaltmittelsteuereinheit
11: weiteres Schaltmittel
12: Temperaturerfassungsmittel
13: Drehzahlerfassungsmittel
14: Zeitgeber
15: Signalleitung

Claims

Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors (3) eines Fahrzeugs, wobei der Verbrennungsmotor (3) mittels einer mit dem Verbrennungsmotor (3) gekoppelten elektrischen Startvorrichtung (2) gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der der elektrischen Startvorrichtung (2) zugeführte elektrische Strom begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der der Startvorrichtung (2) zugeführte elektrische Strom in Abhängigkeit von einer Temperatur des Verbrennungsmotors (3) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der der Startvorrichtung (2) zugeführte elektrische Strom begrenzt wird, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors (3) über einem vorbestimmten Wert liegt, und dass der der Startvorrichtung (2) zugeführte elektrische Strom nicht begrenzt wird, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors (3) unter einem vorbestimmten Wert liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Startvorrichtung (2) zugeführte elektrische Strom zeitgesteuert begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Startvorrichtung (2) zugeführte elektrische Strom während eines Anlaufs der Startvorrichtung (2) begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Startvorrichtung (2) zugeführte elektrische Strom derart begrenzt wird, dass eine Spannung eines Bordnetzes (4) des Fahrzeug nicht unter einen vorbestimmten Wert absinkt.
Steuervorrichtung zum Ansteuern einer elektrischen Startvorrichtung (2) eines Verbrennungsmotors (3) eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) Strombegrenzungsmittel (8) zum Begrenzen des der elektrischen Startvorrichtung (2) zugeführten elektrischen Stroms umfasst.
Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsmittel (8) einen Widerstand (8) umfassen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsmittel (8) eine Induktivität umfassen.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsmittel eine Induktivität umfassen, welche als Feldwicklung der elektrischen Startvorrichtung (2) ausgebildet ist.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsmittel eine Induktivität umfassen, welche als Feldwicklung der elektrischen Startvorrichtung (2) ausgebildet ist und die elektrische Startvorrichtung (2) in Bauart und Baugröße so verändert, dass sie größer ist, als sie gemäß dem Lastfall sein müsste.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsmittel (8) einen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten umfassen.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) ferner ein Schaltmittel (9) und eine Schaltmittelsteuereinheit (10) umfasst, wobei das Schaltmittel (9) mit der Schaltmittelsteuereinheit (10) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass das Schaltmittel (9) von der Schaltmittelsteuereinheit (10) zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltzustand umschaltbar ist, und wobei das Schaltmittel (9) derart mit den Strombegrenzungsmitteln (8) gekoppelt ist, dass in dem ersten Schaltzustand des Schaltmittels (9) der der elektrischen Startvorrichtung (2) zugeführte elektrische Strom durch die Strombegrenzungsmittel (8) geführt wird und in dem zweiten Schaltzustand des Schaltmittels (9) der der elektrischen Startvorrichtung (2) zugeführte elektrische Strom nicht durch die Strombegrenzungsmittel (8) geführt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) ferner ein mit der Schaltmittelsteuereinheit (10) gekoppeltes Temperaturerfassungsmittel (12) zum Erfassen einer Temperatur des Verbrennungsmotors (3) umfasst, und dass die Schaltmittelsteuereinheit (10) derart ausgestaltet ist, dass sie das Schaltmittel (9) in Abhängigkeit von einer von dem Temperaturerfassungsmittel (12) erfassten Temperatur des Verbrennungsmotors (3) ansteuert.
Steuervorrichtung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) ferner einen Zeitgeber (14) umfasst, und dass die Schaltmittelsteuereinheit (10) derart ausgestaltet ist, dass sie das Schaltmittel (9) in Abhängigkeit von dem Zeitgeber (14) ansteuert.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 13–15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) ferner ein mit der Schaltmittelsteuereinheit (10) gekoppeltes Drehzahlerfassungsmittel (13) zum Erfassen einer Drehzahl der Startvorrichtung (2) umfasst, und dass die Schaltmittelsteuereinheit (10) derart ausgestaltet ist, dass sie das Schaltmittel (9) in Abhängigkeit von der von dem Drehzahlerfassungsmittel (13) erfassten Drehzahl der Startvorrichtung (2) ansteuert.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7–16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–6 ausgestaltet ist.
Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (3), wobei der Verbrennungsmotor (3) mittels einer mit dem Verbrennungsmotor (3) gekoppelten elektrischen Startvorrichtung (2) gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Startvorrichtung (2) eine Steuervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 7–17 umfasst.