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Die Erfindung betrifft ein Widerstandsvorschaltmodul für einen Starter eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Betreiben eines Starters eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Startersystem.
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Stand der Technik
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Bei Startern, welche auch als Anlasser bezeichnet werden können, für Motoren, insbesondere Verbrennungsmotoren bzw. Verbrennungskraftmaschinen, handelt es sich im Wesentlichen um Elektromotoren mit vorgeschaltetem Planeten- oder Stirnradgetriebe und einer Ausrückvorrichtung, die ein Starterritzel in einen Zahnkranz des Getriebes einspuren lässt. Die dazu nötige Kraft kommt üblicherweise von einem Einrückrelais, dessen Anker über einen Hebel mit einer Einspureinheit umfassend das Starterritzel und einen Freilauf verbunden ist. Wird der Stromkreis von Relaiseinzugswicklung und Batterie über das Zündschloss geschlossen, so zieht der Relaisanker ein und schiebt über die Umlenkung durch den Hebel das Ritzel in den Zahnkranz. Ist das Ritzel hinreichend weit im Zahnkranz, so schaltet der Relaisanker eine Kontaktbrücke zwischen dem Starter und dem Motor, insbesondere dem Verbrennungsmotor, durch und schließt den Motorstromkreis. Der Anker dreht sich, das Ritze) spurt über Steilgewinde in seine Endposition, der Motor wird durchgedreht und läuft schließlich an. Der Freilauf sorgt dabei für die Entkopplung des Elektromotors, und zwar in dem Moment wenn der Verbrennungsmotor anläuft, sich das Ritzel aber noch im Zahnkranz befindet. Wird der Zündschlossstromkreis unterbrochen, so trennt die Kontaktbrücke und der Elektromotor läuft aus. Gleichzeitig bewegt sich der Relaisanker durch eine sich entspannende Relaisankerrückstellfeder nach vorne und schiebt das Ritzel aus dem Zahnkranz in seine Ausgangsposition zurück.
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Bei niedrigen Umgebungstemperaturen entstehen aufgrund des zähen Motorenöls im Verbrennungsmotor sehr große Momente an der Kurbelwelle. Da ein Startvorgang bis –30°C erfolgreich sein soll, werden vom Starter im Moment des Andrehens, welcher auch als ein Kurzschlusspunkt bezeichnet werden kann, sehr hohe Momente verlangt. Durch die vom Starter zusätzlich zu überwindende Haftreibung in den Lagern und Laufbuchsen und die großen zu bewegenden Massen wie beispielsweise Kolben und/oder Pleuel wird dieses Moment zu Beginn der Durchdrehphase noch erhöht.
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Ein hohes Moment erfordert an der elektrischen Maschine einen hohen Strom, welcher auch als Kurzschlussstrom bezeichnet werden kann. Dieser kann bei typischen Startern eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, bis zu 1000 A betragen. Der hohe Strom hat zur Folge, dass die Batteriespannung stark einbricht, beispielsweise von 12 V auf 6 V, je nach Batteriezustand sogar unter 6 V, und dabei andere elektrische Verbraucher, beispielsweise diverse Steuermodule, Kraftstoffpumpen oder Scheinwerter, nicht mehr ausreichend versorgt werden können.
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Kritisch ist dieses Verhalten insbesondere bei Fahrzeugen mit einer sogenannten Start-Stopp Funktion: Schaltet der Verbrennungsmotor beispielsweise an einer Ampel automatisch ab, so bleiben in der Regel die genannten elektrischen Verbraucher angeschaltet. Kommt es bei der Weiterfahrt zum Startvorgang, so könnten diese Verbraucher aufgrund der geringen Batteriespannung im Kurzschlussfall versagen bzw. abschalten.
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Der maximale Spannungseinbruch in einem Bordnetz des Fahrzeugs beim Betrieb des Starters wird insbesondere durch Baugröße und Ladezustand der Starterbatterie, dem ohmschen Widerstand des Ankers, sowie dem Spannungsabfall an den Kohlebürsten und den Zuleitungskabeln bestimmt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, ein Widerstandsvorschaltmodul für einen Starter eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Betreiben eines Starters eines Fahrzeugs anzugeben, welche ein Abschalten eines elektrischen Verbrauchers in einem Bordnetz des Fahrzeugs verhindern.
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Diese Aufgabe wird mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt wird ein Widerstandsvorschaltmodul für einen Starter eines Fahrzeugs bereitgestellt umfassend einen dem Starter vorschaltbaren variablen Vorwiderstand zum Begrenzen einer dem Starter zugeführten elektrischen Größe und ein Steuermodul, welches derart gebildet ist, nach einer vorbestimmten Zeit einen Widerstandswert des variablen Vorwiderstandes zu reduzieren.
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Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Starters eines Fahrzeugs bereitgestellt umfassend den Schritt des Begrenzens einer dem Starter zugeführten elektrischen Größe mittels eines variablen Vorwiderstandes, wobei ein Widerstandswert des variablen Vorwiderstandes nach einer vorbestimmten Zeit reduziert, beispielsweise überbrückt, wird.
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Nach noch einem weiteren Aspekt wird ein Startersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt umfassend einen Starter und ein dem Starter vorgeschaltetes Widerstandsvorschaltmodul.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Begrenzung wird insbesondere in vorteilhafter Weise bewirkt, dass ein Einbruch einer mittels einer elektrischen Energiequelle, vorzugsweise einer Batterie, bereitgestellten Versorgungsspannung für ein Bordnetz, wobei die Energiequelle in der Regel auch den Starter antreibt, verringert wird, so dass die Versorgungsspannung oberhalb eines zulässigen Wertes bleibt. Dadurch wird einem elektrischen Verbraucher stets eine ausreichende Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt. Der Verbraucher schaltet insofern nicht ab.
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Da mit zunehmender Starterdrehzahl die induzierte Spannung den Stromfluss und damit auch den Spannungseinbruch reduziert, ist einer dauerhafte Begrenzung in der Regel nicht erforderlich. Diese Begrenzung kann in bestimmten Fällen sogar nachteilig sein, da ein begrenzt angetriebener Starter einen Motor, insbesondere einen Verbrennungsmotor, nicht mit seiner maximalen Leistung andrehen kann. Ein Startvorgang des Motors kann somit verzögert sein. Diesbezüglich wird erfindungsgemäß nach der vorbestimmten Zeit die Begrenzung reduziert, d. h. insbesondere dass ein ohmscher Widerstandswert des Vorwiderstands reduziert wird, so dass der Starter den Motor mit einer größeren Leistung im Vergleich zum begrenzten Betrieb antreiben kann. Eine Verzögerung des Startvorgangs des Motors wird also in vorteilhafter Weise vermieden.
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Vorzugsweise ist die elektrische Größe ein dem Starter zugeführter elektrischer Strom und/oder eine an den Starter angelegte elektrische Spannung, hier kann das Widerstandsvorschaltmodul auch als ein Spannungsbegrenzungsmodul bezeichnet werden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Größe mittels einer elektrischen Energiequelle bereitgestellt wird. Vorzugsweise kann die elektrische Energiequelle eine oder mehrere Batterien und/oder einen oder mehrere Kondensatoren umfassen.
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Nach einer beispielhaften Ausführungsform ist das Steuermodul weiterhin derart gebildet, den variablen Vorwiderstand nach der vorbestimmten Zeit zu überbrücken. Somit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass der Starter den Motor mit seiner maximalen Leistung andrehen kann, da im überbrückten Zustand der Starter mit der maximalen Versorgungsspannung der Energiequelle betrieben wird.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der variable Vorwiderstand einen elektrischen Widerstand und einen parallel zu dem elektrischen Widerstand geschalteten Transistor auf. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Reduzierung oder Überbrückung dadurch erreicht werden, dass eine Steuerspannung an einen Gate-Anschluss des Transistors angelegt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Steuermodul eine solche Steuerspannung an den Gate-Anschluss anlegt. Über das Einstellen einer geeigneten Steuerspannung kann eine besondere empfindliche und genaue Reduzierung erreicht werden. Insbesondere kann schnell zwischen einem Nichtüberbrückungsmodus, in welchem der elektrische Widerstand nicht überbrückt ist, und einem Überbrückungsmodus geschaltet werden, in welchem der elektrische Widerstand überbrückt ist. Der Transistor ist vorzugsweise ein Leistungstransistor, ein Feldeffekttransistor (FET) oder ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET).
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Es können insbesondere auch mehrere Transistoren vorgesehen sein, insbesondere auch eine Kombination der vorgenannten Transistoren.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Steuermodul einen Steuertransistor weist, wobei ein Drain-Anschluss des Steuertransistors mit einem Gate-Anschluss des Transistors verbunden ist. Über das Anlegen einer geeigneten Spannung an einen Gate-Anschluss des Steuertransistors kann insofern auch eine geeignete Spannung an den Gate-Anschluss des Transistors angelegt werden. Vorzugsweise ist der Steuertransistor ein Leistungstransistor, ein FET oder ein MOSFET. Es können auch mehrere Steuertransistoren vorgesehen sein, insbesondere auch eine Kombination der vorgenannten Transistoren.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist das Steuermodul einen Kondensator zum Bilden einer Zeitkonstante auf. Ein solcher Kondensator ist beispielsweise in einen Steuerschaltkreis integriert. Da es eine von der Kapazität des Kondensators und der an den Kondensator angelegten Spannung abhängigen Zeit braucht, bis der Kondensator leitend wird, kann so in vorteilhafter Weise eine Verzögerung im Stromfluss erreicht werden, so dass beispielsweise ein Steuerschaltkreis erst mit einer zeitlichen Verzögerung schließt oder schaltet. Vorzugsweise ist der Kondensator zwischen dem Gate-Anschluss des Steuertransistors und einem Source-Anschluss des Steuertransistors angeordnet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der variable Vorwiderstand ein Potentiometer auf. Somit kann in vorteilhafter Weise ein elektrischer Widerstandswert besonders einfach und kostengünstig eingestellt werden.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der variable Vorwiderstand und/oder das Steuermodul in einem Gehäuse angeordnet. Das ermöglicht in vorteilhafter Weise einen Schutz gegen äußere schädigende Einflüsse, beispielsweise Feuchtigkeit.
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Vorzugsweise weist das Gehäuse einen Starteranschluss zum Vorschalten des variablen Vorwiderstands an den Starter auf. So kann in vorteilhafter Weise ein Anschluss des Widerstandsvorschaltmodul an den Starter erreicht werden. Eine einfache Integration in einen bereits bestehenden Stauerschaltkreis wird somit ermöglicht. Dadurch können auch bekannte Starterschaltkreise einfach und kostengünstig mit einer Begrenzungsfunktionalität oder Überbrückungsfunktionalität nachgerüstet werden. Insbesondere umfasst der Starteranschluss eine Anschraubmutter zum Anschrauben des Gehäuses an einen entsprechend ausgebildeten Anschluss des Starters auf. Insbesondere umfasst der Starteranschluss ein in dem Gehäuse gebildetes Innengewinde.
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Beispielsweise weist das Gehäuse einen Energieanschluss zum Anschließen einer elektrischen. Energiequelle an den variablen Vorwiderstand auf. Somit kann auf einfache Weise ein Anschluss des Widerstandsvorschaltmoduls in einen Starterschaltkreis dadurch erreicht werden, dass das Widerstandsvorschaltmodul mittels des Energieanschlusses an eine elektrische Energiequelle des Starterschaltkreises angeschlossen wird. Vorzugsweise umfasst der Energieanschluss einen Bolzen, insbesondere einen Anschlußbolzen. Der Bolzen kann vorzugsweise ein Außengewinde aufweisen. Ein Bolzen ermöglich insbesondere in vorteilhafter Weise, dass mittels einer Klemmverbindung das Widerstandsvorschaltmodul einfach, kostengünstig und ohne erhebliche bauliche Veränderungen an die elektrische Energiequelle, beispielsweise der Starterbatterie, angeschlossen werden kann.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein Fahrzeugstartwunsch zum Bestimmen eines Anfangszeitpunktes der vorbestimmten Zeit erfasst. Vorzugsweise wird ein Start des Starters zum Bestimmen des Anfangszeitpunktes erfasst. Das heißt insbesondere, dass die Begrenzung oder Überbrückung mit einer zeitlichen Verzögerung nach dem Fahrzeugstartwunsch bzw. nach dem Start des Starters durchgeführt wird. Beispielsweise kann der Zeitpunkt erfasst werden, an dem ein Fahrer den Zündschlüssel in ein Zündschloss steckt oder den Zündschlüssel in eine Zündposition dreht, in welcher ein Starterrelais aktiviert, insbesondere bestromt, wird. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die vorbestimmte Zeit ab dem Zeitpunkt des Erfassens des Fahrzeugstartwunsches bzw. des Start des Starters zu laufen beginnt. Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass zwischen dem Loslaufen der vorbestimmten Zeit und dem Erfassen eine weitere zeitliche Verzögerung liegt. So kann insbesondere in vorteilhafter Weise vermieden werden, dass eine Begrenzung zu früh beendet wird bzw. eine Überbrückung zu früh durchgeführt wird, wenn eine Starterdrehzahl noch nicht ausreicht, so dass die induzierte Spannung den Stromfluss und damit den Spannungseinbruch reduziert.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen
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1 einen Starterschaltkreis mit einem erfindungsgemäßen Startersystem,
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2 einen zeitlichen Verlauf verschiedener physikalischer Größen in einem bekannten Startersystem,
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3 einen zeitlichen Verlauf verschiedener physikalischer Größen in einem weiteren bekannten Startersystem,
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4 einen zeitlichen Verlauf verschiedener physikalischer Größen in dem erfindungsgemäßen Startersystem aus 1,
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5 ein weiteres erfindungsgemäßes Startersystem,
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6 ein Widerstandsvorschaltmodul,
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7 ein Starterschaltkreis mit einem weiteren erfindungsgemäßen Startersystem,
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8a ein aufgeklapptes Widerstandsvorschaltmodul,
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8b eine Frontansicht des Widerstandsvorschaltmodul aus 8a im zusammengeklappten Zustand,
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8c eine Schnittansicht des Widerstandsvorschaltmodul aus 8b und
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9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Starters eines Fahrzeugs.
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Im Folgenden werden für gleiche Merkmale die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt einen Starterstromkreis 101 eines Fahrzeugs (nicht gezeigt). Der Starterstromkreis 101 umfasst eine Batterie 103 mit zwei Pohlklemmen 105a und 105b. Die Batterie 103 weist einen Batterieinnenwiderstand 107 auf. Der Starterstromkreis 101 weist ferner einen Starter 109 auf, welchem ein Widerstandsvorschaltmodul 111 vorgeschaltet ist. Der Starter 109 und das Widerstandsvorschaltmodul 111 bilden ein Startersystem 112. Der Starter 109 ist insbesondere geeignet, einen Motor 113 zum Starten anzutreiben.
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Das Widerstandsvorschaltmodul 111 weist eine Anschlussklemme 115 auf, an welcher ein Starterkabel 116 angeschlossen. Das Starterkabel 116 ist mit einem Batteriekabel 117 verbunden, welches mit der Pohlklemme 105a verbunden ist. Schematisch eingezeichnet ist ein Widerstand 118, welcher den Widerstand des Batteriekabels 117 kennzeichnen soll. Ein Widerstand 121 kennzeichnet den Widerstand eines Batteriemassekabels, welches die Pohlklemme 105b auf Masse legt. Analog sind ein Widerstände 119 eingezeichnet, welcher den Widerstand des Starterkabels 116 kennzeichnen soll. In gleicher Weise sind Widerstände 123 und 125 eingezeichnet, welche respektive den Widerstand einer Karosserie (nicht gezeigt) des Fahrzeugs und eines Massebandes (nicht gezeigt) kennzeichnen sollen. Die Elemente mit dem Bezugszeichen 127 kennzeichnen Stützpunkte in dem Starterstromkreis 101.
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2 und 3 zeigen jeweils einen Graphen, welcher den zeitlichen Verlauf verschiedener physikalischer Größen in zwei bekannten Starterstromkreisen zeigt. Die Abszisse kennzeichnet die Zeit t in ms. Der Graph mit dem Bezugszeichen 201 kennzeichnet einen Bordspannungsverlauf in Volt, wobei die Bordspannung insbesondere an Pohlklemmen einer Batterie gemessen werden kann. Der Graph mit dem Bezugszeichen 203 kennzeichnet einen Steuerspannungsverlauf in Volt, welcher insbesondere an einem Starterrelais (vgl. 7) gemessen werden kann. Der Graph mit dem Bezugszeichen 205 kennzeichnet einen Hauptstromverlauf in kA, welcher beispielsweise an der Pohlklemme 105a gemessen werden kann. Der Graph mit dem Bezugszeichen 207 kennzeichnet einen Starterdrehzahlverlauf in Umdrehungen pro Minute [U/min]. Der Graph mit dem Bezugszeichen 301 kennzeichnet den Starterrelaisstromverlauf in A, welcher beispielsweise in dem Starterrelais gemessen werden kann. Der Graph mit dem Bezugszeichen 303 kennzeichnet einen Öltemperaturverlauf in Grad Celsius. Linker- und rechterhand der Graphen sind jeweils entsprechende Ordinaten mit einer kA-Skala, einer Volt-Skala, einer A-Skala, einer U/min.-Skala und einer Temperatur-Skala eingezeichnet, wobei der Hauptstromverlauf der kA-Skala, der Starterrelaisstromverlauf der A-Skala, der Steuerspannungsverlauf und der Bordspannungsverlauf der Volt-Skala, der Starterdrehzahlverlauf der U/min.-Skala und der Öltemperaturverlauf der Temperatur-Skala zugeordnet sind.
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Zum Zeitpunkt t = 0 ms wird der Starter aktiviert bzw. eingeschaltet. Da der Starter ein hohes Moment zum Antreiben eines Verbrennungsmotors erzeugen muss, um auch bei Temperaturen bis zu –30°C den Verbrennungsmotor erfolgreich starten zu können, muss der Generator mit hohen Strömen betrieben werden. In 2 und 3 ist deutlich zu sehen, wie die in den bekannten Starterschaltkreisen fließenden Ströme auf etwa 1 kA kurz nach dem Einschalten des Starters steigen können. Die Bordnetzspannung bricht in der Folge von etwa 13 V auf etwa 8 V ein. Mit zunehmender Starterdrehzahl reduziert die induzierte Spannung den Stromfluss und damit auch den Spannungseinbruch. Der Zeitraum, in welchem der maximale Strom in dem Starterstromschaltkreis fließt, wird auch als ein Kurzschlusspunkt bezeichnet, und ist mit dem Bezugszeichen 209 in dem Graphen in 2 gekennzeichnet.
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4 zeigt einen zeitlichen Verlauf von physikalischen Größen in dem Starterstromkreis 101 aus 1. Der Einfachheit halber werden für die zeitlichen Verläufe der physikalischen Größen die gleichen Bezugszeichen wie in 2 und 3 verwendet. Deutlich zu erkennen ist, dass ein maximaler Starterstrom (Graph 205) auf etwa 650 A begrenzt ist, wodurch die Bordspannung von etwa 12,5 V auf nur etwa 10 V einbricht. Ein Abschalten eines elektrischen Verbrauchers in einem Bordnetz des Fahrzeugs kann insofern in vorteilhafter Weise vermieden werden.
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5 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Widerstandsvorschaltmodul 501, welches einem Starter 503 vorgeschaltet ist. Das Widerstandsvorschaltmodul 501 umfasst ein Gehäuse 505 mit einem Anschlussbolzen 507, an welchem beispielsweise ein Batteriekabel oder ein Starterkabel angeschlossen werden kann. Der Anschlussbolzen 507 umfasst ein Außengewinde. Das Widerstandsvorschaltmodul 501 und der Starter 503 bilden ein Startersystem. An dem dem Anschlussbolzen 507 gegenüberliegen Ende des Gehäuses 505 ist eine Anschraubmutter (nicht gezeigt) zum Anschließen des Gehäuses 505 an eine Starterklemme (nicht gezeigt) des Starters 503. Der Übersicht halber sind die Masseanbindung des Widerstandsvorschaltmoduls 501 und eine Steuerleitung (vgl. 7) nicht gezeigt
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6 zeigt das Widerstandsvorschaltmodul 501 aus 5 ohne den Starter 503.
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7 zeigt einen weiteren Starterschaltkreis 700. Der Starterschaltkreis 700 umfasst ein Widerstandsvorschaltmodul 701 und einen Starter 702 zum Andrehen bzw. Starten eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs (nicht gezeigt). Das Widerstandsvorschaltmodul 701 weist einen elektrischen Widerstand 703 auf, welcher auch als ein Leistungswiderstand bezeichnet werden kann. Parallel zu dem Leistungswiderstand 703 ist ein Transistor 705 geschaltet. Der Leistungswiderstand 703 und der Transistor 705 bilden hier einen variablen Vorwiderstand.
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Weiterhin umfasst das Widerstandsvorschaltmodul 701 einen Steuertransistor 707. Ein Drain-Anschluss des Steuertransistors 707 ist mit einem Gate-Anschluss des Transistors 705 verbunden. Ein Kondensator 709 ist zwischen einem Gate-Anschluss des Steuertransistors 707 und einem Source-Anschluss des Steuertransistors 707 angeordnet, wobei der Source-Anschluss des Steuertransistors 707 auch auf Masse gelegt ist.
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Der Starterschaltkreis 700 umfasst ferner eine Batterie 711 mit zwei Pohlklemmen 712a und 712b. Die Pohlklemme 712b ist auf Masse gelegt. Die Pohlklemme 712a ist mittels eines Batteriekabels 713 mit dem variablen Vorwiderstand über einen Source-Anschluss des Transistors 705 verbunden. Die Pohlklemme 712a ist ferner mittels eines Starterrelaiskabels 715 mit einem Starterrelais 717 verbunden.
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Wenn ein Starterwunsch erfasst wird, so wird das Starterrelais 717 bestromt, so dass ein Ritzel 719 des Starters 702 in einen Zahnkranz (nicht gezeigt) einspurt und eine Starterhauptbrücke 721 des Starters 702 schließt. Die Starterhauptbrücke 721 ist zwischen einem Drainanschluss des Transistors 705 und einem Elektromotor 723 des Starters 702 angeordnet.
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Ferner ist zwischen dem Starterrelais 717 und dem Starter 702 eine Steuerleitung 725 an das Starterrelaiskabel 715 angeschlossen, welche das Starterrelaiskabel 715 mit dem Gate-Anschluss des Steuertransistors 707 verbindet, wobei vor dem Gate-Anschluss des Steuertransistors 707 noch ein optionaler Schutzwiderstand 727 vorgeschaltet ist, das heißt es kann auch auf diesen verzichtet werden.
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Wenn die Starterhauptbrücke 721 des Starters 702 schließt, so wird der Hauptstrom (Graph 205) über den in Reihe mit dem Elektromotor 723 geschalteten Leistungswiderstand 703 begrenzt. Gleichzeitig wird über das Starterrelaiskabel 715, dem Starterrelais 717 und der Steuerleitung 725 der Kondensator 709 geladen. Abhängig von einem Ladestrom und einer Kapazität des Kondensators 709 wird dieser nach einer vorbestimmten Zeit leitend, so dass dann an dem Source-Anschluss des Steuertransistors 707 die Batteriespannung anliegt, wobei, wenn der Schutzwiderstand 727 vorgesehen ist, diese aufgrund des an dem optionalen Schutzwiderstand 727 auftretenden Spannungsabfalls entsprechend reduziert ist. Da an dem Gate-Anschluss des Steuertransistors 707 ebenfalls die Batteriespannung bzw. die reduzierte Batteriespannung anliegt, wird der Steuertransistor 707 leitend, so dass an dem Gate-Anschluss des Transistors 703 eine entsprechende Spannung anliegt. Je höher diese Spannung ist, desto leitender wird der Transistor 703, so dass die Begrenzung des Hauptstroms, welcher auch als ein Starterstrom bezeichnet werden kann, immer weiter abnimmt. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Transistor 705 den Leistungswiderstand 703 elektrisch überbrückt. Mit abnehmender Begrenzung kann dann der Elektromotor 723 mit einer höheren Leistung betrieben werden, welcher dann effektiv und schnell den Verbrennungsmotor andrehen kann. Im Fall einer Überbrückung wird der Elektromotor mit der maximalen Batteriespannung betrieben, so dass der Elektromotor den Verbrennungsmotor mit maximaler Leistung andrehen kann.
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Es sei noch angemerkt, dass der Leistungswiderstand 703, der Transistor 705, der optionale Schutzwiderstand 727, der Steuertransistor 707 und der Kondensator 709 in einem Gehäuse 729 angeordnet sind.
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8a zeigt ein aufgeklapptes Widerstandsvorschaltmodul 801, wobei 8b eine Frontansicht des Widerstandsvorschaltmodul 801 aus 8a im zusammengeklappten Zustand und 8c eine Schnittansicht entlang der Linie A-A des Widerstandsvorschaltmodul 801 aus 8b zeigen. Das Widerstandsvor schaltmodul 801 umfasst ein Gehäuse 803 mit einem Starteranschluss 805 zum Anschließen eines Leistungswiderstandes 813 an eine Starterklemme (nicht gezeigt). Der Starteranschluss 805 umfasst vorzugsweise eine Schraubenmutter zum Aufstecken oder Aufschrauben des Gehäuses auf die Starterklemme. Das Gehäuse 803 umfasst ferner einen Batteriekabelanschluss 807 zum Anschließen eines Batteriekabels (nicht gezeigt).
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Das Gehäuse 803 umfasst an Innenwänden 808 niederohmige Verbindungsplatten 809a und 809b, welche mittels einer Isolierzone 811 voneinander elektrisch isoliert sind. In dem Gehäuse 803 sind ferner drei Highside Halbleiter 815 angeordnet. Ebenfalls in das Gehäuse 803 ist eine Steuerelektronik 817 integriert. In einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein mechanisches System, insbesondere ein Relais, den Leistungswiderstand 813 überbrückt.
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9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Starters eines Fahrzeugs. Hierbei wird in einem ersten Schritt 901 eine dem Starter zugeführte elektrische Größe begrenzt. Diese Begrenzung wird nach einer vorbestimmten Zeit in einem zweiten Schritt 903 reduziert.
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Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine Begrenzung bzw. Verringerung des Kurzschlussstroms beim unmittelbarem Beginn des Startvorgangs bei gleichzeitig minimaler Verlustleistung im Durchdrehbetrieb des Verbrennungsmotors. Die Strombegrenzung ist hierbei mit minimalem Aufwand erreichbar. Hierbei wird nur ein geringer Einfluss auf den Wirkungsgrad des Starters in der Durchdrehphase genommen. Das Bordnetz bleibt in vorteilhafter Weise in jeder Phase des Startvorgangs stabil ohne Spannungsschwankungen. Ferner kann das Vorwiderstandsvorschaltmodul in einfacher und kostengünstiger Weise in bereits bestehenden Starterstromkreisen eingebaut werden.
