DE102009010977A1 - Starter for starting internal combustion engine of motor vehicle, has main stream path formed such that different total resistance of two partial main stream paths is adjustable by controlling switching unit using control electronic system - Google Patents

Starter for starting internal combustion engine of motor vehicle, has main stream path formed such that different total resistance of two partial main stream paths is adjustable by controlling switching unit using control electronic system Download PDF

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Manfred Lauer
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Abstract

The starter has a starting-switching unit (SE) opening and closing a main stream path (HP) between a battery (B) and a starter motor (M). The main stream path is formed such that different total resistance of two partial main stream paths (HP A, HP B) is adjustable by controlling a switching unit (S1) using a control electronic system (E) during a starting process between the battery and the starter motor. The switching unit is controllable such that the total resistance lies in the main and partial stream paths when closing the main stream path. An independent claim is also included for a method for controlling a starter.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Starter zum Starten eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie auf ein Verfahren zur Ansteuerung eines derartigen Starters.The The invention relates to a starter for starting an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, and to a method for Control of such a starter.

Um Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen zu reduzieren, werden derzeit Verfahren und Systeme entwickelt und zum Teil auch bereits eingesetzt, welche eine Start-Stopp-Funktion enthalten, die die als Brennkraftmaschine ausgestaltete Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs unter bestimmten Voraussetzungen bzw. bei Vorliegen vorgegebener Abschaltbedingungen automatisch abschaltet und bei Vorliegen vorgegebener Einschaltbedingungen automatisch wieder einschaltet. Derartige Verfahren und Systeme sind vor allem für den Stadtverkehr zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs geeignet, da im Stadtverkehr das Fahrzeug oft an Ampeln oder aufgrund des Verkehrs zum Stehen kommt und der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht erforderlich ist.Around To reduce fuel consumption and pollutant emissions currently processes and systems are developed and partly already used, which contain a start-stop function, the designed as an internal combustion engine drive unit of a motor vehicle under certain conditions or given preset switch-off conditions automatically switches off and automatically if there are predetermined switch-on conditions turns back on. Such methods and systems are above all else for city traffic to reduce fuel consumption Suitable because in city traffic the vehicle often at traffic lights or due the traffic comes to a halt and the operation of the internal combustion engine is not required.

Üblicherweise wird der Motorstart bei derartigen Start-Stopp-Systemen mit einem kostengünstigen Ritzelstarter durchgeführt. Bekannte Ritzelstarter umfassen zumindest ein sog. Einrückrelais, welches bei Startaufforderung aufgrund eines in der Relaisspule aufgebauten Magnetfeldes den Relaisanker anzieht, wodurch das Ritzel über den Einrückhebel nach vorne gegen den Zahnkranz geschoben wird. Gleichzeitig schließt der Relaisanker des Einrückrelais über eine Kontaktbrücke den Hauptstromkreis des Startermotors zwischen Batterie und Startermotor, so dass sich der als Elektromotor ausgebildete Startermotor in Bewegung setzen (drehen) und die mit ihm mittels Ritzel verbundene Antriebswelle zum Drehen bringen kann.Usually is the engine start in such start-stop systems with a inexpensive pinion starter. Known Pinion starters comprise at least one so-called engagement relay, which at start request due to a in the relay coil established magnetic field attracts the relay anchor, causing the pinion over pushed the engagement lever forward against the sprocket becomes. At the same time, the relay armature of the engagement relay closes a contact bridge the main circuit of the starter motor between battery and starter motor, so that as the electric motor put the trained starter motor in motion (turn) and the with him connected by means of pinion drive shaft can rotate.

Die Verwendung von kostengünstigen Ritzelstartern hat jedoch einige Nachteile. So beschreibt die DE 10 2006 047 608 A1 das Problem eines sog. Kontaktschweißens. Hierbei handelt es sich um einen elektrischen Überschlag, der durch die beim Öffnen und Schließen des Relaisschalters verursachten hohen Feldstärken an den Schaltkontakten hervorgerufen werden kann. Zur Lösung dieses Problems sieht die o. g. Schrift einen zusätzlichen Schalter vor, der parallel zum Relaisschalter angeordnet ist und derart betrieben wird, dass er zumindest beim Ein- oder Ausschalten des Relaisschalters geschlossen ist.However, the use of inexpensive pinion starters has some disadvantages. That's how it describes DE 10 2006 047 608 A1 the problem of so-called contact welding. This is an electrical flashover, which can be caused by the high field strengths caused by the opening and closing of the relay switch on the switch contacts. To solve this problem, the above-mentioned font provides an additional switch which is arranged parallel to the relay switch and is operated in such a way that it is closed at least when the relay switch is switched on or off.

Ein weiteres Problem bei der Verwendung von 12 V-Ritzelstartern zum Starten eines Verbrennungsmotors im Rahmen einer Start-Stopp-Einrichtung stellen die unter Umständen sehr hohen Spannungseinbrüche an der Batterie beim Starten des Verbrennungsmotors bis unter 8 V dar. Dies kann zu Störungen im Bordnetz und zu Fehlfunktionen bzw. Fehleinträgen in verschiedenen Steuergeräten führen. Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Problem zu Lösen oder zumindest zu minimieren.One Another problem with the use of 12 V pinion starters for Starting an internal combustion engine as part of a start-stop device may cause very high voltage dips on the battery when starting the engine to below 8 V dar. This can lead to disturbances in the electrical system and to malfunction or incorrect entries in various control units to lead. The object of the invention is to solve this problem or at least minimize.

Diese Aufgabe wird durch einen Starter nach Anspruch 1, sowie ein Verfahren zur Ansteuerung eines entsprechenden Starters nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These Task is by a starter according to claim 1, and a method solved for controlling a corresponding starter according to claim 6. Advantageous developments emerge from the dependent Claims.

Der erfindungsgemäße Ritzelstarter zum Starten eines Verbrennungsmotors umfasst gemäß dem Stand der Technik ein Einschaltrelais bzw. eine Start-Schalteinheit, mittels derer ein Hauptstrompfad zwischen einer einen Startmotor speisenden Batterie und dem Startermotor geöffnet oder geschlossen wird. Dazu wird – wie bereits eingangs beschrieben – bei Verwendung eines Einschaltrelais als Start-Schalteinheit bei einer Startaufforderung aufgrund eines in der Start-Relaisspule aufgebauten Magnetfeldes der Relaisanker angezogen, wodurch das Ritzel über den Einrückhebel nach vorne gegen den Zahnkranz geschoben wird. Gleichzeitig schließt der Relaisanker des Einrückrelais über eine Kontaktbrücke den Hauptstromkreis des Startermotors zwischen Batterie und Startermotor, so dass sich der als Elektromotor ausgebildete Startermotor in Bewegung setzen (drehen) und die mit ihm mittels Ritzel verbundene Antriebswelle zum Drehen bringen kann.Of the Ritzelstarter according to the invention for starting a Internal combustion engine comprises according to the prior Technology a power-on relay or a start-switching unit, by means of derer a main current path between a starter motor feeding Battery and the starter motor is opened or closed. This is - as already described above - at Use of a switch-on relay as a start switching unit in a Start request due to a built-up in the start relay coil magnetic field tightened the relay armature, whereby the pinion on the Insertion lever is pushed forward against the sprocket. At the same time, the relay armature of the engagement relay closes a contact bridge the main circuit of the starter motor between battery and starter motor, so that as the electric motor put the trained starter motor in motion (turn) and the with him connected by means of pinion drive shaft can rotate.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hauptstrompfad zumindest eine zweite Schalteinheit umfasst, die mittels einer Steuerelektronik derart ansteuerbar ist, dass während des gesamten Startvorgangs des Verbrennungsmotors unterschiedliche Gesamtwiderstände im Hauptstrompfad zwischen der Batterie und des Startermotors einstellbar sind bzw. anliegen. Durch eine entsprechende Auslegung bzw. Änderung des Gesamtwiderstands während des Startvorgangs kann der Spannungseinbruch, der normalerweise beim Startvorgang beim Schließen der Start-Schalteinheit hervorgerufen wird, deutlich reduziert werden.The Invention is characterized in that the main current path at least a second switching unit comprising, by means of control electronics is controllable such that during the entire boot process the internal combustion engine different total resistance adjustable in the main current path between the battery and the starter motor are or abut. By an appropriate interpretation or change of the total resistance during the boot process, the Voltage dip, which usually occurs during startup when closing the start switching unit is caused to be significantly reduced.

Vorteilhafterweise ist die zweite Schalteinheit derart ansteuerbar, dass beim Schließen des Hauptstrompfades durch die Start-Schalteinheit zu Beginn des Startvorgangs im Hauptstrompfad ein erster Gesamtwiderstand zwischen der Batterie und dem Startermotor anliegt, und nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach Schließen des Hauptstrompfades ein zweiter Gesamtwiderstand im Hauptstrompfad zwischen der Batterie und dem Startermotor anliegt, wobei der zweite Gesamtwiderstand kleiner ist als der erste Gesamtwider stand. Demnach wird beim Startvorgang die zweite Schalteinheit derart angesteuert, dass zu Beginn des Startvorgangs beim Schließen der Start-Schalteinheit (durch die der Hauptstrompfad beim Start erstmalig geschlossen wird) der erste Gesamtwiderstand anliegt und nach einem vorgegebenen Zeitintervall die zweite Schalteinheit derart betätigt wird, dass der zweite Gesamtwiderstand anliegt.Advantageously, the second switching unit can be controlled in such a way that when closing the main current path through the start switching unit at the beginning of the starting process in the main current path, a first total resistance between the battery and the starter motor is applied, and after a predetermined time interval after closing the main flow path, a second total resistance in the main current path between the battery and the starter motor is applied, wherein the second total resistance was smaller than the first total drag stood. Accordingly, during the starting process, the second switching unit is controlled such that at the beginning of the starting process when closing the start switching unit (by the main current path is initially closed at start) of the first total resistance is applied and after a PREFERENCE Benen time interval, the second switching unit is actuated such that the second total resistance is applied.

Aufgrund der entsprechenden Ausgestaltung des Starters wird der Starter beim Motorstart aufgrund des anliegenden höheren Gesamtwiderstands vor dem Startermotor für eine bestimmte Zeit mit einer reduzierten Spannung betrieben. Dadurch wird die Batterie zunächst auch nur mit einer reduzierten Stromentnahme belastet und der der Spannungseinbruch bildet sich nicht so stark aus. Erst nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls nach dem Anlaufen bzw. nach dem Einspuren wird der Starter aufgrund des dann niedrigeren Gesamtwiderstands vor dem Startermotor mit einer höheren Spannung, idealerweise mit der vollen Spannung betrieben. Obwohl der Startermotor mit der höheren Spannung betrieben wird, wird die Stromentnahmen aus der Batterie nicht signifikant ansteigen sondern den Wert annehmen der von der Drehzahl und Belastung vorgegeben wird. Dadurch reduziert sich auch der Spannungseinbruch an der Batterie entsprechend. Auch aufgrund der hervorgerufenen Vorbelastung der Batterie (die dadurch in der Lage ist, nun einen höheren Strom zu liefern) wird der Spannungseinbruch reduziert. (Der Spannungseinbruch entsteht durch die Stromaufnahme beim Einschalten des üblicherweise stehenden Starters.by virtue of the corresponding design of the starter is the starter Engine start due to the applied higher total resistance the starter motor for a certain time with a reduced Power operated. This will start the battery first burdened only with a reduced current drain and the Voltage dips are not so strong. Only after expiration of the predetermined time interval after startup or after the Einspuren will be the starter due to the then lower total resistance in front of the starter motor with a higher voltage, ideally operated at full voltage. Although the starter motor with the higher voltage is operated, the current drain from the battery does not rise significantly but accept the value of is specified by the speed and load. This reduces also the voltage drop at the battery accordingly. Also due to the induced preload of the battery (which thereby is able to deliver a higher current now) will the voltage drop is reduced. (The voltage dip arises by the power consumption when turning on the usually standing starter.

Um ein derartiges Gesamtwiderstandsverhalten im Hauptstrompfad zwischen Batterie und Startermotor erreichen zu können, muss der Starter, insbesondere der Hauptstrompfad entsprechend ausgebildet sein. Hierzu gibt es verschiedene Alternativen. Zur Vereinfachung wird im Folgenden unter einem Schließen der Start-Schalteinheit ein Schließen des Hauptstrompfades durch Schließen des Schließschalters der Start-Schalteinheit verstanden.Around such a total resistance behavior in the main current path between To reach the battery and starter motor, the Starter, in particular the main current path formed accordingly be. There are several alternatives for this. For simplification will be below a closing of the start switching unit closing the main flow path by closing the closing switch of the start switching unit understood.

Weiter bedeutet ein Schließen der zweiten Schalteinheit, dass der Stromfluss im Hauptstrompfad über den Schalter der zweiten Schalteinheit zugelassen wird. Ist die zweite Schalteinheit geöffnet, wird kein Stromfluss zugelassen.Further means closing the second switching unit that the current flow in the main current path via the switch of the second switching unit is allowed. Is the second switching unit opened, no current flow is allowed.

In einer ersten Alternative ist der Starter bzw. der Hauptstrompfad derart ausgestaltet, dass die ansteuerbare zweite Schalteinheit mit der Start-Schalteinheit bzw. dem den Hauptstromkreis schließenden Schalter der Start-Schalteinheit in Serie geschaltet ist. Parallel zu dieser ansteuerbaren zweiten Schalteinheit ist ein Widerstandselement angeordnet, so dass sich bei geschlossener Start-Schalteinheit und geöffneter zweiter Schalteinheit ein höhere Gesamtwiderstand im Hauptstrompfad vor dem Startermotor einstellt bzw. anliegt, als bei geschlossenem Start-Schalteinheit und geschlossener zweiter Schalteinheit. Vorteilhafterweise wird dazu die zweite Schalteinheit mit einem niederohmigen Lastwiderstand überbrückt. Die zweite Schalteinheit kann hierbei als Lastrelais ausgebildet sein, und das Widerstandselement kann ein separates Bauelement (Lastwiderstand) sein. Alternativ kann an Stelle eines separaten Bauelements auch der Leiter in dem Teil ohne dem Schalter derart ausgestaltet sein, dass er einen höheren Widerstand erzeugt, als der Leiter im anderen Teil der Parallelschaltung mit der zweiten Schalteinheit.In a first alternative is the starter or the main current path configured such that the controllable second switching unit with the start switching unit or the main circuit closing switch the starting switching unit is connected in series. Parallel to this controllable second switching unit, a resistance element is arranged, so that when the start switch unit is closed and opened second switching unit has a higher total resistance in the main current path adjusts or rests in front of the starter motor, as with the start switch unit closed and closed second switching unit. Advantageously To do this, bridge the second switching unit with a low-impedance load resistor. The second switching unit can in this case be designed as a load relay be, and the resistance element can be a separate component (load resistance) be. Alternatively, instead of a separate component also the conductor in the part without the switch being designed in such a way that he generates a higher resistance than the conductor in the other part of the parallel connection with the second switching unit.

Bei einer derartigen Ausgestaltung wird während des Startvorgangs die zweite Schalteinheit derart angesteuert, dass während des Schließens bzw. zeitgleich mit dem Schließen der Start-Schalteinheit der Stromfluss durch die zweite Schalteinheit unterbrochen ist, d. h. der Schalter ist zu diesem Zeitpunkt geöffnet. Der Strom fließt somit von der Batterie über das Widerstandselement zum Startermotor, wodurch der Startermotor mit einer reduzierten Spannung betrieben wird. Demnach wird die Batterie zu diesem Zeitpunkt auch nur mit einer reduzierten Stromentnahme belastet. Erst nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach Schließen der Start-Schalteinheit wird der Stromfluss durch die zweite Schalteinheit zugelassen, d. h. der Schalter wird geschlossen. Dadurch fließt der Strom (aufgrund des geringeren Widerstands in diesem Pfad) vorrangig über den den Schalter umfassenden Pfad. Dadurch wird der Startermotor mit einer höheren Spannung beaufschlagt. Da sich die Maschine aber bereits in Bewegung befindet, wird die anfängliche Änderung der Stromentnahme (zusätzliche Stromentnahme) an der Batterie deutlich geringer ausfallen und der Spannungseinbruch reduziert sich im Vergleich zu herkömmlichen Startern entsprechend.at Such a configuration is during the boot process the second switching unit is controlled such that during closing or at the same time as closing the start switching unit, the current flow through the second switching unit is interrupted, d. H. the switch is open at this time. The current thus flows from the battery via the Resistance element to the starter motor, causing the starter motor with a reduced voltage is operated. Accordingly, the battery At this time only with a reduced current drain loaded. Only after a predetermined time interval after closing the start switching unit becomes the current flow through the second switching unit admitted, d. H. the switch is closed. As a result, flows the current (due to the lower resistance in this path) primarily over the path comprising the switch. This will be the starter motor subjected to a higher voltage. Because the machine but already in motion, will be the initial change the current drain (additional current drain) on the battery clearly lower and the voltage drop is reduced in comparison corresponding to conventional starters.

In einer weiteren Alternative ist der Starter bzw. der Hauptstrompfad derart ausgestaltet, dass die ansteuerbare zweite Schalteinheit parallel zu einer zumindest die Start-Schalteinheit bzw. den den Hauptstromkreis schließenden Schalter der Start-Schalteinheit und ein Widerstandselement umfassende Schalter-Widerstands-Serienschaltung angeordnet ist, so dass sich bei geschlossener Start-Schalteinheit und geöffneter zweiter Schalteinheit ein höherer Gesamtwiderstand im Hauptstrompfad vor dem Startermotor einstellt bzw. anliegt, als bei geschlossener zweiter Schalteinheit. Auch hier kann die zweite Schalteinheit als Lastrelais ausgebildet sein und das Widerstandselement ein separates Bauelement (Lastwiderstand) sein. Alternativ kann an Stelle eines separaten Bauelements auch der Leiter in der den Schalter der Starteinheit umfassenden Teil der Parallelschaltung derart ausgestaltet sein, dass der einen höheren Widerstand erzeugt, als der Leiter im anderen Teil der Parallelschaltung.In Another alternative is the starter or the main current path configured such that the controllable second switching unit parallel to at least the start switching unit or the main circuit closing switch of the start switching unit and a resistance element comprehensive switch resistor series circuit is arranged so that when the start switch unit is closed and opened second switching unit has a higher total resistance in the main current path adjusts or rests in front of the starter motor, as when closed second switching unit. Again, the second switching unit as Relay be designed and the resistance element is a separate component Be (load resistance). Alternatively, instead of a separate Component also the conductor in the switch of the start unit comprehensive part of the parallel circuit be designed such that which produces a higher resistance than the conductor in the other part of the parallel connection.

Bei einer derartigen Ausgestaltung wird während des Startvorgangs die zweite Schalteinheit derart angesteuert, dass während des Schließens bzw. zeitgleich mit dem Schließen der Start-Schalteinheit der Stromfluss durch die zweite Schalteinheit unterbrochen ist, d. h. der Schalter ist zu diesem Zeitpunkt geöffnet. Der Strom fließt somit von der Batterie über die Schalter-Widerstands-Serienschaltung zum Startermotor, wodurch der Startermotor mit einer reduzierten Spannung betrieben wird. Demnach wird die Batterie zu diesem Zeitpunkt auch nur mit einer reduzierten Stromentnahme belastet.In such an embodiment, the second switching unit is controlled during the starting process such that during closing or The current flow through the second switching unit is interrupted at the same time as the start switching unit is closed, ie the switch is open at this time. The current thus flows from the battery via the switch-resistor series connection to the starter motor, whereby the starter motor is operated at a reduced voltage. Accordingly, the battery is charged at this time only with a reduced current drain.

Erst nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach Schließen der Start-Schalteinheit wird der Stromfluss durch die zweite Schalteinheit zugelassen, d. h. der Schalter wird geschlossen. Dadurch fließt der Strom (aufgrund des geringeren Widerstands in diesem Pfad) vorrangig über den (nur) den zweiten Schalter umfassenden Pfad. Dadurch wird der Startermotor mit einer höheren Spannung beaufschlagt. Da sich die Maschine aber bereits in Bewegung befindet, wird die anfängliche Änderung der Stromentnahme (zusätzliche Stromentnahme) an der Batterie deutlich geringer ausfallen und der Spannungseinbruch reduziert sich im Vergleich zu herkömmlichen Startern entsprechend.First after a predetermined time interval after closing the Start switching unit is the current flow through the second switching unit admitted, d. H. the switch is closed. As a result, flows the current (due to the lower resistance in this path) primarily over the (only) the second switch comprehensive path. This will be the Starter motor applied to a higher voltage. There however, if the machine is already moving, the initial change will be made the current drain (additional current drain) on the battery significantly lower and reduces the voltage dip Compared to conventional starters accordingly.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt dieThe Invention will now be described with reference to an embodiment explained. It shows the

1 eine erste alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Starters, und 1 a first alternative embodiment of a starter according to the invention, and

2 eine zweite alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Starters. 2 a second alternative embodiment of a starter according to the invention.

In der 1 ist ein Starter zum Starten eines hier nicht dargestellten Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug in vereinfachter Form mit einer Batterie B einem Startermotor M dargestellt, welche bei geschlossenem Hauptstrompfad HP miteinander verbunden sind. Der Starter umfasst eine erste Start-Schalteinheit SE mit einem Schließschalter S0, mittels dessen der Hauptstrompfad HP über den Hauptstrompfad HP_A geschlossen wird. Die Start-Schalteinheit SE ist hier in sehr vereinfachter Form dargestellt. Prinzipiell ist die Start-Schalteinheit SE als Einrückrelais ausgebildet, welches bei Startaufforderung Kl 50 durch ein in der Relaisspule aufgebauten Magnetfeldes den Relaisanker anzieht, wodurch das Ritzel über den Einrückhebel nach vorne gegen den Zahnkranz geschoben wird. Gleichzeitig schließt der Relaisanker des Einrückrelais über eine Kontaktbrücke bzw. Schließschalter S0 den Hauptstromkreis zwischen Batterie B und Startermotor M, so dass sich der als Elektromotor ausgebildete Startermotor M in Bewegung setzen (drehen) und die mit ihm mittels Ritzel verbundene Antriebswelle zum Drehen bringen kann.In the 1 is a starter for starting an internal combustion engine, not shown here in a motor vehicle in a simplified form with a battery B a starter motor M shown, which are connected to each other when the main flow path HP is closed. The starter comprises a first start switching unit SE with a closing switch S0, by means of which the main current path HP is closed via the main current path HP_A. The start switching unit SE is shown here in a very simplified form. In principle, the start-switching unit SE is designed as a contact relay, which at start request Kl 50 The relay armature is attracted by a magnetic field built up in the relay coil, whereby the pinion is pushed over the engagement lever forward against the ring gear. At the same time the relay armature of the contactor closes via a contact bridge or closing switch S0 the main circuit between the battery B and starter motor M, so that set as an electric motor starter motor M set in motion (rotate) and can bring the connected by means of pinion drive shaft to rotate.

Weiter ist eine mit einer Steuerelektronik E ansteuerbare zweite Schalteinheit S1 im vorgesehen, die mit der Start-Schalteinheit SE bzw. mit dem Schließschalter S0 der Start-Schalteinheit SE in Serie geschaltet ist. Parallel zu der ansteuerbaren Schalteinheit S1 ist ein Widerstandselement R angeordnet, so dass bei geschlossener Start-Schalteinheit SE bzw. S0 und geöffneter zweiter Schalteinheit S1 die Batterie B über den ersten Teil-Hauptstrompfad HP_A mit dem Startermotor M verbunden ist, wobei bei geschlossener zweiter Schalteinheit S1 die Batterie über den ersten und zweiten Teil-Hauptstrompfad HP_A und HP_B mit dem Startermotor M verbunden ist.Further is a controllable with an electronic control unit E second switching unit S1 provided in the, with the start-switching unit SE or with the closing switch S0 the start-switching unit SE is connected in series. Parallel to the controllable switching unit S1 is a resistance element R arranged so that when the start switching unit SE or S0 and opened second switching unit S1 the battery B via the first partial main current path HP_A with the starter motor M is connected, with closed second switching unit S1 the battery via the first and second partial main current path HP_A and HP_B is connected to the starter motor M.

Zum Erreichen eines geringeren Spannungseinbruchs an der Batterie beim Starten des hier nicht dargestellten Verbrennungsmotors erfolgt die Ansteuerung des Starters wie folgt, wobei davon ausgegangen wird, dass unter der Voraussetzung, dass die zweiten Schalteinheit S1 stromlos ist, der Schalter der zweiten Schalteinheit geschlossen ist: Im Startfall wird die Klemme 50 Kl 50 aktiv und betätigt dadurch die Schalt-Starteinheit SE, wodurch der Schließschalter S0 geschlossen wird. Gleichzeitig wird aufgrund des Signals der aktiven Klemme 50 Kl 50 die zweite Schalteinheit S1 durch entsprechende Ansteuerung durch die Steuerelektronik E derart bestromt, dass sich die Schalteinheit S1 für ein vorgegebenes Zeitintervall von bspw. 200 ms öffnet, so dass der Startstrom im Hauptstromkreis HP_A über den Widerstand R geführt und somit begrenzt wird. Dadurch wird die Batterie nur mit einer reduzierten Stromentnahme belastet.To achieve a lower voltage drop across the battery when starting the internal combustion engine, not shown here, the starter is controlled as follows, assuming that, assuming that the second switching unit S1 is de-energized, the switch of the second switching unit is closed Starting case becomes the clamp 50 kl 50 active and thereby actuates the switching start unit SE, whereby the closing switch S0 is closed. At the same time, due to the signal of the active terminal 50 kl 50 the second switching unit S1 is energized by appropriate control by the control electronics E such that the switching unit S1 opens for a predetermined time interval of, for example, 200 ms, so that the starting current in the main circuit HP_A is passed through the resistor R and thus limited. As a result, the battery is charged only with a reduced current drain.

Nach der voreingestellten Verzögerungszeit wird die zweite Schalteinheit S1 geschlossen, so dass die Batterie B und der Startermotor M (u. a.) über die niederohmige Leitung verbunden werden, vgl. Teil-Hauptstrompfad HP_B. Ab diesem Zeitpunkt wird der Startermotor M somit mit voller Spannung betrieben. Da sich aber in der drehenden Maschine bereits eine entgegen der Betriebsspannung gerichtete Energie (Gegen-EMK, bzw. Gegen-ElektroMotorischeKraft) aufgebaut hat, fällt die Stromentnahme an der Batterie nun deutlich geringer als und der Spannungseinbruch reduziert sich entsprechend.To the preset delay time becomes the second switching unit S1 closed, so that the battery B and the starter motor M (u. a.) Are connected via the low-resistance line, cf. Part main circuit HP_B. From this point on, the starter motor M thus operated at full voltage. But in the turning Machine already directed against the operating voltage energy (Counter-EMF, or counter-electric motor power) has built falls the current drain on the battery is now much lower than and the voltage dip reduces accordingly.

Analog zur 1 ist der Starter gemäß 2 zum Starten eines hier nicht dargestellten Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug in vereinfachter Form ebenfalls mit einer Batterie B einem Startermotor M dargestellt, welche bei geschlossenem Hauptstrompfad HP miteinander verbunden sind. Der Starter umfasst eine erste Start-Schalteinheit SE mit einem Schließschalter S0, mittels dessen der Hauptstrompfad HP über den Hauptstrompfad HP_A, der einen niederohmigen Widerstand R umfasst, geschlossen wird. Die Start-Schalteinheit SE ist hier ebenfalls in sehr vereinfachter Form dargestellt, wobei die Funktionsweise die gleiche ist, wie sie in 1 beschrieben wurde.Analogous to 1 is the starter according to 2 for starting a combustion engine, not shown here in a motor vehicle in a simplified form also shown with a battery B a starter motor M, which are connected to each other when the main current path HP is closed. The starter comprises a first start switching unit SE with a closing switch S0, by means of which the main current path HP is closed via the main current path HP_A, which comprises a low-resistance resistor R. The start switching unit SE is also shown here in a very simplified form, wherein the operation is the same as in 1 has been described.

Weiter ist eine mit einer Steuerelektronik E ansteuerbare zweite Schalteinheit S1 im vorgesehen, die parallel zu einer die Start-Schalteinheit SE bzw. den Schließschalter S0 und den Widerstand R umfassende Schalter-Widerstands-Serienschaltung angeordnet ist, so dass bei geschlossener Start-Schalteinheit SE bzw. S0 und geöffneter zweiter Schalteinheit S1 die Batterie B über den ersten Teil-Hauptstrompfad HP_A mit dem Startermotor M verbunden ist, wobei bei geschlossener zweiter Schalteinheit S1 die Batterie über den ersten und zweiten Teil-Hauptstrompfad HP_A und HP_B mit dem Startermotor M verbunden ist. Die zweite Schalteinheit S1 kann auch durch einen geeigneten Mosfet ersetzt werden.Further is a controllable with an electronic control unit E second switching unit S1 provided in the parallel to a the starting switching unit SE or the closing switch S0 and the resistor R comprehensive Switch resistor series circuit is arranged so that at closed start switching unit SE or S0 and opened second switching unit S1, the battery B via the first part of the main current path HP_A is connected to the starter motor M, wherein when closed second switching unit S1, the battery via the first and second Part main current path HP_A and HP_B connected to the starter motor M. is. The second switching unit S1 can also by a suitable Mosfet be replaced.

Zum Erreichen eines geringeren Spannungseinbruchs an der Batterie beim Starten des hier nicht dargestellten Verbrennungsmotors erfolgt die Ansteue rung des Starters wie folgt, wobei davon ausgegangen wird, dass unter der Voraussetzung, dass die zweiten Schalteinheit S1 stromlos ist, der Schalter der zweiten Schalteinheit geschlossen ist: Im Startfall wird die Klemme 50 Kl 50 aktiv und bestätigt dadurch die Schalt-Starteinheit SE, wodurch der Schließschalter S0 geschlossen wird. Gleichzeitig wird aufgrund des Signals der aktiven Klemme 50 Kl 50 die zweite Schalteinheit S1 durch entsprechende Ansteuerung durch die Steuerelektronik E derart bestromt, dass sich die Schalteinheit S1 für ein vorgegebenes Zeitintervall von bspw. 200 ms öffnet, so dass der Startstrom im Hauptstromkreis HP über den den Widerstand R umfassenden Teil-Hauptstrompfad HP_A geführt und somit begrenzt wird. Dadurch wird die Batterie nur mit einer reduzierten Stromentnahme belastet.To achieve a lower voltage drop across the battery when starting the internal combustion engine, not shown, the starter tion is carried out as follows, assuming that, assuming that the second switching unit S1 is de-energized, the switch of the second switching unit is closed: In the starting case, the terminal 50 kl 50 active and thereby confirms the switching start unit SE, whereby the closing switch S0 is closed. At the same time, due to the signal of the active terminal 50 kl 50 the second switching unit S1 is energized by appropriate control by the electronic control unit E such that the switching unit S1 opens for a predetermined time interval of, for example, 200 ms, so that the starting current in the main circuit HP is passed through the partial main current path HP_A comprising the resistor R and thus is limited. As a result, the battery is charged only with a reduced current drain.

Nach der voreingestellten Verzögerungszeit wird die zweite Schalteinheit S1 geschlossen, so dass die Batterie B und der Startermotor M über die niederohmige Leitung des Teil-Hauptstrompfads HP_B verbunden werden. Ab diesem Zeitpunkt wird der Startermotor M somit mit voller Spannung betrieben. Da sich aber in der drehenden Maschine bereits eine Gegen-Elektromotorische Kraft (GegenEMK) aufgebaut hat, fällt die Stromentnahme an der Batterie nun deutlich geringer als und der Spannungseinbruch reduziert sich entsprechend.To the preset delay time becomes the second switching unit S1 closed so that the battery B and the starter motor M over connected to the low-impedance line of the partial main current HP_B become. From this point, the starter motor M is thus full Power operated. But since in the rotating machine already a Counter-electromotive force (GegenEMK) has built falls the current drain on the battery is now much lower than and the voltage dip reduces accordingly.

Der erfindungsgemäße Starter sowie die angegebene Ansteuerung des erfindungsgemäßen Starter bringt – wie bereits oben erläutert wurde – eine Reihe von Vorteilen. Ein wesentlicher Punkt ist, dass die hohen Spannungseinbrüche an der Batterie sowie im gesamten Bordnetz während des Startvorgangs stark reduziert werden können, wobei gleichzeitig aber die Maximalleistung des Starters erhalten bleiben kann. Ggf. kann mit einem derartigen Starter eine im Sinne der Leistung kleinere Batterie verwendet werden.Of the Inventive starter and the specified Control of the starter invention brings - how already explained above - a series of Benefits. A key point is that the high voltage drops on the battery as well as in the entire electrical system during the Startup can be greatly reduced, while at the same time but the maximum power of the starter can be maintained. Possibly. can with such a starter a smaller in terms of performance Battery to be used.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102006047608 A1 [0004] - DE 102006047608 A1 [0004]

Claims (8)

Starter zum Starten eines Verbrennungsmotors, umfassend eine Start-Schaltereinheit, mittels derer ein Hauptstrompfad zwischen einer Batterie und einem Startermotor geöffnet bzw. geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet dass der Hauptstrompfad (HP, HP_A, HP_B) derart ausgestaltet ist, dass durch entsprechende Ansteuerung zumindest einer mit einer Steuerelektronik (E) ansteuerbaren zweiten Schalteinheit (51) ein unterschiedlicher Gesamtwiderstand des Hauptstrompfades (HP_A, HP_B) während des Startvorgangs zwischen Batterie (B) und Startermotor (M) einstellbar ist.Starter for starting an internal combustion engine, comprising a starting switch unit, by means of which a main current path between a battery and a starter motor is opened or closed, characterized in that the main current path (HP, HP_A, HP_B) is designed such that by appropriate control of at least one with a control electronics (E) controllable second switching unit ( 51 ) a different total resistance of the main current path (HP_A, HP_B) during the starting process between the battery (B) and starter motor (M) is adjustable. Starter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinheit (S1) derart ansteuerbar ist, dass beim Schließen des Hauptstrompfades (HP, HP_A) durch die Start-Schalteinheit (SE, S0) zu Beginn des Startvorgangs im Hauptstrompfad (HP, HP_A) ein erster Gesamtwiderstand anliegt und nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach Schließen des Hauptstrompfades (HP) durch die Start-Schalteinheit im Hauptstrompfad (HP, HP_B) ein zweiter Gesamtwiderstand anliegt, wobei der zweite Gesamtwiderstand kleiner als der erste Gesamtwiderstand ist.Starter according to Claim 1, characterized the second switching unit (S1) can be activated in such a way that when closing the main flow path (HP, HP_A) through the Start switching unit (SE, S0) at the beginning of the starting process in the main current path (HP, HP_A) a first total resistance is applied and after a predetermined Time interval after closing the main flow path (HP) through the start switch unit in the main current path (HP, HP_B) a second Total resistance is applied, the second total resistance is smaller as the first total resistance. Starter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ansteuerbare zweite Schalteinheit (S1) mit der Start-Schalteinheit (S0) in Serie geschaltet ist und parallel zur ansteuerbaren zweite Schalteinheit (S1) ein Widerstandselement (R) angeordnet ist, so dass sich bei geschlossener Start-Schalteinheit (S0) und geöffneter zweiter Schalteinheit (S1) ein höherer Gesamtwiderstand im Hauptstrompfad (HP, HP_A) einstellt, als bei geschlossener Start-Schalteinheit (S0) und geschlossener zweiter Schalteinheit (S1).Starter according to Claim 1 or 2, characterized the controllable second switching unit (S1) with the starting switching unit (S0) connected in series and parallel to the controllable second switching unit (S1) a resistance element (R) is arranged so that at closed start switching unit (S0) and opened second switching unit (S1) a higher total resistance in the main current path (HP, HP_A) than when the start switch unit (S0) is closed and closed second switching unit (S1). Starter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ansteuerbare zweite Schalteinheit (S1) parallel zu einer zumindest die Start-Schalteinheit (S0) und ein Widerstandselement (R) umfassende Schalter-Widerstands-Serienschaltung angeordnet ist, so dass sich bei geschlossener Start-Schalteinheit (S0) und geöffneter zweiter Schalteinheit (S1) ein höherer Gesamtwiderstand im Hauptstrompfad (HP, HP_A) einstellt, als bei geschlossener zweiter Schalteinheit (S1).Starter according to Claim 1 or 2, characterized that the controllable second switching unit (S1) parallel to a at least the start switching unit (S0) and a resistance element (R) comprehensive switch resistor series circuit is arranged so that when the start switch unit (S0) and opened second switching unit (S1) has a higher total resistance in the main current path (HP, HP_A), when closed second Switching unit (S1). Starter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (R) als separates Bauteil oder durch eine entsprechende Auslegung des elektrischen Leiters ausgebildet ist.Starter according to Claim 3 or 4, characterized that the resistance element (R) as a separate component or by formed a corresponding design of the electrical conductor is. Verfahren zur Ansteuerung eines Starters nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei zum Starten des Verbrennungsmotors die Start-Schaltereinheit derart positioniert wird, dass der Hauptstrompfad von der Batterie zu einem Startermotor geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinheit (S1) während des Startvorgangs derart angesteuert wird, dass zu Beginn des Startvorgangs beim Schließen der Start-Schalteinheit (SE, S0) im Hauptstrompfad (HP, HP_A) ein erster Gesamtwiderstand anliegt und nach einem vorgegebenen Zeitintervall ein zweiter Gesamtwiderstand anliegt, wobei der zweite Gesamtwiderstand wobei der zweite Gesamtwiderstand kleiner als der erste Gesamtwiderstand ist.Method for controlling a starter after a the preceding claims, wherein for starting the internal combustion engine the start switch unit is positioned such that the main current path from the battery to a starter motor is closed by characterized in that the second switching unit (S1) during the startup process is controlled such that at the beginning of the boot process when closing the start switch unit (SE, S0) in the main current path (HP, HP_A) a first total resistance is applied and after a predetermined Time interval applied to a second total resistance, the second Total resistance wherein the second total resistance is smaller than the first Total resistance is. Verfahren nach Anspruch 6 zur Ansteuerung eines Starters nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Startvorgangs bei Schließen der Start-Schalteinheit (S0) die zweite Schalteinheit (S1) derart angesteuert wird, dass während des Schließens der Start-Schalteinheit (S0) der Stromfluss durch die die zweite Schalteinheit (S1) unterbrochen ist und nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervall nach dem Schließen der Start-Schalteinheit (S0) der Stromfluss durch die zweite Schalteinheit (S1) zugelassen wird.Method according to claim 6 for controlling a starter according to claim 3, characterized in that at the beginning of the starting process when closing the start switching unit (S0), the second switching unit (S1) is controlled such that during closing the start switching unit (S0) the current flow through the the second Switching unit (S1) is interrupted and after a predetermined time interval after closing the start switching unit (S0) the current flow is allowed by the second switching unit (S1). Verfahren nach Anspruch 6 zur Ansteuerung eines Starters nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Startvorgangs bei Schließen der Start-Schalteinheit (S0) die zweite Schalteinheit (S1) derart angesteuert wird, dass der Stromfluss durch die zweite Schalteinheit (S1) unterbrochen ist nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervall nach dem Schließen der Start-Schalteinheit (S0) der Stromfluss durch die zweite Schalteinheit (S1) zugelassen wird.Method according to claim 6 for controlling a starter according to claim 4, characterized in that at the beginning of the starting process when closing the start switching unit (S0), the second switching unit (S1) is controlled such that the current flow through the second Switching unit (S1) is interrupted after a predetermined Time interval after closing the start switch unit (S0) the current flow through the second switching unit (S1) is allowed.
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