DE102013003563A1 - Control device for controlling starter device of internal combustion engine of motor car, has control unit by which switches i.e. relays, are switched depending on signal, where switch is closed and another switch is opened in state - Google Patents

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Abstract

The device (1) has an input signal terminal (13) comprising a control unit (12) by which two electrical switches (10, 11) i.e. relays, are switched between three states depending on an electrical control signal, where the control signal is present at the input signal terminal. The switches are opened in one state, so that an input terminal (2) is galvanically disconnected from an output terminal (4). One switch is opened and another switch is closed in another state. The former switch is closed and the latter switch is opened in a third state. Independent claims are also included for the following: (1) a motor car (2) a method for starting an internal combustion engine of a motor car.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern einer Startervorrichtung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuerungseinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung einer solchen Steuerungseinrichtung.The present invention relates to a control device for controlling a starter device of an internal combustion engine of a motor vehicle and a motor vehicle having such a control device. The invention further relates to a method for starting an internal combustion engine of a motor vehicle using such a control device.

Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen werden mittels einer Startervorrichtung in der Art eines Anlassers gestartet, wobei in einer solchen Startvorrichtung beim Starten der Brennkraftmaschine ein sehr hoher elektrischer Kurzschlussstrom, insbesondere während der ersten einhundert Millisekunden des Startvorgangs, auftreten kann. Aufgrund derart hoher elektrischer Ströme kann eine Batterie, welche die Startervorrichtung, aber auch das Bordnetz des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt, einen elektrischen Spannungseinbruch erleiden, welcher sich störend auf die Versorgung des Bordnetzes mit elektrischer Energie auswirkt. Dies wiederum kann Störungen in den an das Bordnetz angeschlossenen elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs verursachen.Internal combustion engines of motor vehicles are started by means of a starter device in the manner of a starter, wherein in such a starting device when starting the internal combustion engine, a very high electrical short-circuit current, in particular during the first one hundred milliseconds of the starting process, may occur. Due to such high electrical currents, a battery which supplies the starter device, but also the electrical system of the motor vehicle with electrical energy, can suffer a voltage dip, which interferes with the supply of the electrical system with electrical energy. This in turn can cause interference in the connected to the electrical system consumers of the motor vehicle.

In modernen Kraftfahrzeugen werden Startervorrichtungen zum Anlassen der Brennkraftmaschine oftmals durch Steuerungseinrichtungen angesteuert, welche einen abschaltbaren Vorwiderstand aufweisen, mittels welchem für einen einstellbaren Zeitraum der Anlaufstrom der Startervorrichtung reduziert und somit der eingangs erwähnte unerwünschte Spannungsabfall an der Batterie verhindert werden kann. Solche herkömmlichen Steuerungseinrichtungen sind häufig unter Verwendung von Halbleiterschaltern realisiert, welche ein vorübergehendes Zuschalten des elektrischen Vorwiderstands in den elektrischen Leitungspfad der Batterie erlauben. Derartige Halbleiterschalter können als FET-Leistungsendstufen ausgebildet sein.In modern motor vehicles, starter devices for starting the internal combustion engine are often controlled by control devices which have a switchable series resistor, by means of which the starting current of the starter device can be reduced for an adjustable period of time and thus the unwanted voltage drop at the battery mentioned above can be prevented. Such conventional control devices are often implemented using semiconductor switches, which allow a temporary connection of the electrical Vorwiderstands in the electrical conduction path of the battery. Such semiconductor switches can be designed as FET power output stages.

Nachteilig an solchen herkömmlichen Steuerungseinrichtungen ist, dass sie relativ viel Bauraum in Anspruch nehmen. Zudem ist bei der Verwendung von Halbleiterschaltern eine saubere galvanische Trennung der Batterie von der Startervorrichtung nicht oder nur auf technisch aufwändige Weise möglich.A disadvantage of such conventional control devices is that they take up a relatively large amount of space. In addition, when using semiconductor switches, a clean electrical isolation of the battery from the starter device is not possible or only in a technically complex manner.

Die DE 10 2012 003 022 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Stabilisieren einer Versorgungsspannung in einem Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung umfasst einen ersten elektrischen Leitungspfad mit einem ersten elektrischen Innenwiderstand und einem mit diesem im Sinne einer elektrischen Parallelschaltung schaltbar verbindbaren zweiten elektrischen Leitungspfad mit einem zweiten elektrischen Innenwiderstand, der kleiner ist als der erste elektrische Innenwiderstand. Beide Leitungspfade weisen einen ersten gemeinsamen Anschlusspunkt zum Anschluss einer Energieversorgungseinheit und einen zweiten gemeinsamen Anschlusspunkt zum Anschluss einer Startervorrichtung des Kraftfahrzeugs auf.The DE 10 2012 003 022 A1 relates to a device for stabilizing a supply voltage in a motor vehicle. The device comprises a first electrical conduction path having a first electrical internal resistance and a second electrical conduction path which can be connected thereto in the sense of an electrical parallel connection and having a second electrical internal resistance which is smaller than the first electrical internal resistance. Both line paths have a first common connection point for connecting a power supply unit and a second common connection point for connecting a starter device of the motor vehicle.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern einer Startervorrichtung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welche sich insbesondere durch einen kompakten Aufbau auszeichnet.It is an object of the present invention to provide an improved embodiment for a control device for controlling a starter device of an internal combustion engine of a motor vehicle, which is characterized in particular by a compact structure.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern der Startereinrichtung mit einem abschaltbaren Vorwiderstand zu versehen, welcher in der Art eines Anlaufstrombegrenzers wirkt, wobei die Abschaltbarkeit technisch durch Verwendung mechanischer Relais realisiert ist. Dies ermöglicht zum Einen einen räumlich kompakten Aufbau der gesamten Steuerungseinrichtung, da ein Relais weniger Bauraum in Anspruch nimmt als eine halbleiterbasierte FET-Leistungsendstufe; zum Anderen kann durch die Verwendung von mechanischen Relais auf einfache Weise eine saubere galvanische Trennung von Batterie und Startervorrichtung erreicht werden. Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung umfasst hierzu einen elektrischen Eingangs- und Ausgangsanschluss, an welchen eine Fahrzeugbatterie bzw. die Startervorrichtung zum Anlassen der Brennkraftmaschine angeschlossen werden können. Der Eingangsanschluss ist mit dem Ausgangsanschluss zum einen über einen ersten elektrischen Leitungspfad mit einem ersten elektrischen Leitungswiderstand verbunden, in welchem ein erster elektrischer Schalter zum Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen angeordnet ist. Des Weiteren umfasst die Steuerungseinrichtung entsprechend einen den Eingangs- mit dem Ausgangsanschluss verbindenden zweiten elektrischen Leitungspfad mit einem zweiten elektrischen Leitungswiderstand, in welchem ein zweiter elektrischer Schalter zum Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist nun der erste elektrische Widerstand kleiner als der zweite elektrische Widerstand. Je nach Schaltzustand der beiden elektrischen Schalter sind in der Steuerungseinrichtung somit drei verschiedene Zustände realisierbar: Im ersten Zustand, in welchem beide Schalter geöffnet sind, ist der Eingangsanschluss galvanisch vom Ausgangsanschluss getrennt. In diesem Fall ist die Startervorrichtung inaktiv. In einem zweiten Zustand ist der erste Schalter geöffnet und der zweite Schalter geschlossen, so dass die elektrische Verbindung zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluss durch den zweiten elektrischen Widerstand festgelegt ist. Im dritten Zustand ist der erste Schalter geschlossen und der zweite Schalter geöffnet, so dass die elektrische Verbindung zwischen Eingangs- und Ausgangsanschluss nun durch den im Vergleich zum zweiten elektrischen Widerstand reduzierten ersten elektrischen Widerstand festgelegt ist.The present invention is based on the general idea to provide a control device for driving the starter device with a turn-off resistor, which acts in the manner of a starting current limiter, the turn-off is technically realized by using mechanical relay. This allows for a spatially compact design of the entire control device, since a relay takes up less space than a semiconductor-based FET power amplifier; On the other hand, the use of mechanical relays in a simple way a clean electrical isolation of battery and starter device can be achieved. For this purpose, the control device according to the invention comprises an electrical input and output connection to which a vehicle battery or the starter device for starting the internal combustion engine can be connected. The input terminal is connected to the output terminal on the one hand via a first electrical conduction path with a first electrical line resistance, in which a first electrical switch for interrupting the electrical connection between the two terminals is arranged. Furthermore, the control device accordingly comprises a second electrical conduction path connecting the input and the output connection to a second electrical conduction resistance, in which a second electrical switch is arranged for interrupting the electrical connection between the two connections. According to the invention, the first electrical resistance is now smaller than the second electrical resistance. Depending on the switching state of the two electrical switches, three different states can thus be realized in the control device: In the first state, in which both switches are open, the input connection is galvanically isolated from the output connection. In this case, the Starter device inactive. In a second state, the first switch is opened and the second switch is closed, so that the electrical connection between the input and the output terminal is determined by the second electrical resistance. In the third state, the first switch is closed and the second switch is opened, so that the electrical connection between the input and output terminals is now defined by the reduced compared to the second electrical resistance first electrical resistance.

Die beiden Schalter sind mittels einer Steuerungseinheit ansteuerbar, die einen Eingangssignalanschluss aufweist. In Abhängigkeit von dem am Eingangssignalanschluss anliegenden elektrischen Signal wird der Steuerungsablauf gestartet. Die Beschreibung des Steuerungsablaufs erfolgt weiter unten.The two switches can be controlled by means of a control unit which has an input signal connection. The control sequence is started in dependence on the electrical signal present at the input signal connection. The description of the control process is given below.

Zum Starten einer Brennkraftmaschine mittels der Startervorrichtung wird die Steuerungseinrichtung ausgehend vom ersten Zustand, in welchem die Startervorrichtung inaktiv ist, für eine erste Zeitdauer in den zweiten Zustand umgeschaltet. Der zweite elektrische Widerstand ist dabei derart dimensioniert, dass die Steuerungsvorrichtung für die Startervorrichtung als Anlaufstrombegrenzer wirkt. Die Anlaufstrombegrenzung erfolgt derart, dass ein von der Fahrzeugbatterie über die Steuerungseinrichtung zur Startervorrichtung fließender elektrischer Strom auf einen Wert begrenzt wird, bei welchem die von der Fahrzeugbatterie bereitgestellte elektrische Versorgungsspannung nicht einbrechen kann. Auf diese Weise wird ein unerwünschter elektrischer Spannungsabfall in der Batterie und damit auch in dem mit der Batterie verbundenen Bordnetz vermieden.For starting an internal combustion engine by means of the starter device, the control device is switched from the first state, in which the starter device is inactive, for a first time period in the second state. The second electrical resistance is dimensioned such that the control device for the starter device acts as a starting current limiter. The starting current limitation is such that an electric current flowing from the vehicle battery via the control device to the starter device is limited to a value at which the electrical supply voltage provided by the vehicle battery can not break. In this way, an undesirable electrical voltage drop in the battery and thus also in the electrical system connected to the battery is avoided.

Nach Ablauf der ersten Zeitdauer wird die Steuerungseinrichtung in den dritten Zustand mit reduziertem ersten elektrischem Widerstand umgeschaltet, so dass der Startervorrichtung nun eine maximale elektrische Leistung von der Batterie zur Verfügung gestellt werden kann. Die erste Zeitdauer kann derart festgelegt sein, dass nach ihrem Ablauf ein Schwungrad des Anlassers in Rotation versetzt worden ist. Nach Ablauf einer zweiten Zeitdauer, nach welcher die Brennkraftmaschine gestartet ist, kann die Steuerungseinrichtung in den dritten Zustand umgeschaltet werden, in welchem die Startervorrichtung von der Batterie galvanisch getrennt, also potentialfrei geschaltet ist. Auf diese Weise kann die Betriebssicherheit der Startervorrichtung und des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs verbessert werden.After the first period of time, the control device is switched to the third state with reduced first electrical resistance, so that the starter device can now be provided with a maximum electrical power from the battery. The first time period may be set such that after its expiry, a flywheel of the starter has been set in rotation. After a second period of time after which the internal combustion engine has started, the control device can be switched to the third state, in which the starter device is galvanically isolated from the battery, that is to say it is switched floating. In this way, the reliability of the starter device and the electrical system of the motor vehicle can be improved.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der erste elektrische Widerstand ungefähr 0,3 mOhm und der zweite elektrische Widerstand ungefähr 8 mOhm. Durch eine derartige Dimensionierung der beiden elektrischen Widerstände wird sichergestellt, dass der elektrische Strom durch die Startervorrichtung und durch die Steuerungseinrichtung beim Aktivieren der Startervorrichtung nicht zu einem unerwünschten Spannungsabfall in der Batterie führt; der zweite elektrische Widerstand sorgt folglich dafür, dass der Startervorrichtung im zweiten Zustand der Steuerungseinrichtung zulässige elektrische Leistung von der Fahrzeugbatterie zugeführt wird. Es ist klar, dass in Varianten auch andere Werte für die beiden Widerstände vorstellbar sind.In a preferred embodiment, the first electrical resistance is about 0.3 mOhm and the second electrical resistance is about 8 mOhm. Such a dimensioning of the two electrical resistors ensures that the electrical current through the starter device and through the control device when activating the starter device does not lead to an undesirable voltage drop in the battery; The second electrical resistance thus ensures that the starter device is supplied in the second state of the control device permissible electrical power from the vehicle battery. It is clear that in variants also other values for the two resistors are conceivable.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind der erste und zweite elektrische Schalter als erstes und zweites Relais ausgebildet. Derartige Relais bestehen im Wesentlichen aus einer Spule und einem Anker und benötigen folglich nur einen jeweils sehr geringen Bauraum, so dass auch der für die gesamte Steuerungseinrichtung benötigte Bauraum gegenüber den herkömmlichen, eingangs erwähnten halbleiterbasierten Steuerungseinrichtungen reduziert ist.In an advantageous development, the first and second electrical switches are designed as first and second relays. Such relays essentially consist of a coil and an armature and thus require only a very small space, so that the space required for the entire control device space is reduced compared to the conventional, initially mentioned semiconductor-based control devices.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Steuerungseinheit der Steuerungseinrichtung zusammen mit den beiden Relais in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Dieses Gehäuse kann derart ausgebildet sein, dass es an der Fahrzeugbatterie des die Steuerungseinrichtung verwendenden Kraftfahrzeugs, insbesondere im Bereich einer Polklemme der Fahrzeugbatterie, anbringbar ist. Auf diese Weise lässt sich die Steuerungseinrichtung platzsparend im Bereich der Fahrzeugbatterie verbauen. Vorteilhafterweise kann die exakte Gehäusegeometrie der Steuerungseinrichtung komplementär zur Geometrie der Fahrzeugbatterie ausgebildet sein. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise im Bereich der Batterie vorhandene Zwischenräume für die Steuerungseinrichtung, insbesondere für die beiden Relais, aber auch für andere Komponenten nutzen.In a particularly preferred embodiment, the control unit of the control device can be arranged together with the two relays in a common housing. This housing can be designed such that it can be attached to the vehicle battery of the motor vehicle using the control device, in particular in the region of a pole terminal of the vehicle battery. In this way, the control device can be built to save space in the vehicle battery. Advantageously, the exact housing geometry of the control device can be designed to be complementary to the geometry of the vehicle battery. In this way, for example, in the area of the battery existing gaps for the control device, in particular for the two relays, but also for other components use.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Steuerungseinheit der Steuerungseinrichtung einen Ausgangssignalanschluss auf, an welchem bei Auftreten eines Fehlerzustands in der Steuerungseinrichtung ein elektrisches Fehlersignal bereitgestellt ist. Auf diese Weise kann bei dem Steuergerät des Kraftfahrzeugs mitgeteilt werden, dass die Steuerungseinrichtung nicht korrekt funktioniert. Eine solche Fehlfunktion kann beispielsweise eine Störung in den elektrischen Schaltern sein, welche ein ordnungsgemäßes Umschalten zwischen den drei Zuständen verhindert. Der Ausgangssignalanschluss kann im einfachsten Fall eine oder mehrere elektrische Leitungen umfassen, an welchen jeweils ein elektrisches Spannungssignal anliegen kann, so dass verschiedenartige Fehlfunktionen kodieren werden können.According to an advantageous development, the control unit of the control device has an output signal connection to which an electrical error signal is provided in the control device when an error condition occurs. In this way it can be communicated to the control unit of the motor vehicle that the control device does not function correctly. Such a malfunction may be, for example, a fault in the electrical switches, which prevents a proper switching between the three states. In the simplest case, the output signal connection can comprise one or more electrical lines, to each of which an electrical voltage signal can be present, so that various malfunctions can be coded.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer Steuerungseinrichtung mit einem oder mehreren der vorangehend genannten Merkmale. Das Kraftfahrzeug umfasst eine mit dem elektrischen Eingangsanschluss der Steuerungseinrichtung elektrisch verbundene Fahrzeugbatterie sowie eine mit dem elektrischen Ausgangsanschluss der Steuerungseinrichtung elektrisch verbundene Startervorrichtung zum Starten der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs.The invention also relates to a motor vehicle with an internal combustion engine and a Control device with one or more of the aforementioned features. The motor vehicle includes a vehicle battery electrically connected to the electrical input terminal of the control device and a starter device electrically connected to the electrical output terminal of the control device for starting the internal combustion engine of the motor vehicle.

Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines vorangehend erläuterten Kraftfahrzeugs unter Verwendung der vorangehend erläuterten Steuerungseinrichtung mit einem oder mehreren der vorangehend erläuterten Merkmale, gemäß welchen den Steuerungseinrichtung ausgehend vom ersten Zustand für eine erste Zeitdauer in den zweiten Zustand umgeschaltet wird, so dass die Startervorrichtung mit reduziertem elektrischen Anlaufstrom aktiviert wird, und gemäß welchem die Steuerungseinheit nach Ablauf der ersten Zeitdauer in den dritten Zustand umgeschaltet wird.Finally, the invention relates to a method for starting an internal combustion engine of a previously described motor vehicle using the above-explained control device with one or more of the above-explained features, according to which the control device is switched from the first state for a first time period in the second state, so that the starter device with reduced electrical starting current is activated, and according to which the control unit is switched to the third state after the first period of time has elapsed.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch:In each case show schematically:

1 eine schaltplanartige Darstellung einer Steuerungseinrichtung, 1 a circuit diagram-like representation of a control device,

2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer technischen Realisierungsform der Steuerungseinrichtung mit einem Gehäuse, welches unmittelbar im Bereich eines Batteriegehäuses einer Fahrzeugbatterie angeordnet ist, 2 a first embodiment of a technical realization form of the control device with a housing, which is arranged directly in the region of a battery housing of a vehicle battery,

3 eine Variante der 2. 3 a variant of 2 ,

In der Darstellung der 1 ist eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 1 in einer schaltplanartigen Darstellung gezeigt. Die Steuerungseinrichtung 1 umfasst einen elektrischen Eingangsanschluss 2 zum Anschluss der Steuerungseinrichtung 1 an eine Fahrzeugbatterie 3 sowie einen Ausgangsanschluss 4 zum Anschluss der Steuerungseinrichtung 1 an eine Startervorrichtung 5, mittels welcher eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gestartet werden kann. Die Steuerungseinrichtung 1 umfasst des Weiteren einen den Eingangsanschluss 2 mit dem Ausgangsanschluss 4 elektrisch verbindenden ersten elektrischen Leitungspfad 6, der einen ersten elektrischen Leitungswiderstand R1 aufweist, der in der 1 mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet ist.In the presentation of the 1 is a control device according to the invention 1 shown in a schematic diagram. The control device 1 includes an electrical input terminal 2 for connection of the control device 1 to a vehicle battery 3 and an output port 4 for connection of the control device 1 to a starter device 5 by means of which an internal combustion engine of a motor vehicle can be started. The control device 1 further includes an input terminal 2 with the output connector 4 electrically connecting first electrical conduction path 6 having a first electrical line resistance R 1 , in the 1 with the reference number 7 is designated.

Im ersten elektrischen Leitungspfad 6 ist ein erster elektrischer Schalter 10 zum Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen 2, 4 angeordnet. Der erste elektrische Schalter 10 ist also zwischen einem geschlossenen und einem in der 1 gezeigten geöffneten Zustand umschaltbar. Des Weiteren umfasst die Steuerungseinrichtung 1 einen den Eingangsanschluss 2 mit dem Ausgangsanschluss 4 verbindenden zweiten elektrischen Leitungspfad 8, der einen zweiten elektrischen Leitungswiderstand R2 aufweist und in der 1 mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet ist. Der erste elektrische Widerstand R1 ist kleiner als der zweite elektrische Widerstand R2. Beispielsweise kann der erste elektrische Widerstand R1 ungefähr 0,3 mOhm und der zweite elektrische Widerstand R2 ungefähr 8 mOhm betragen. Die beiden elektrischen Schalter 10, 11 können jeweils als Relais ausgebildet sein, welches eine elektrische Spule und einen beweglich zu dieser gelagerten Anker aufweisen kann. Je nachdem, ob sich der erste und zweite elektrische Schalter 10, 11 jeweils in einer geöffneten oder geschlossenen Position befinden, befindet sich die Steuerungseinrichtung 1 in einem von drei verschiedenen Betriebszuständen: Im ersten Zustand sind die beiden Schalter 10, 11 geöffnet, so dass der Eingangsanschluss 2 galvanisch vom Ausgangsanschluss 4 getrennt ist. Folglich ist in diesem Zustand auch die Fahrzeugbatterie 3 galvanisch von der Startervorrichtung 5 getrennt. In diesem dritten Zustand ist die Startervorrichtung 5 inaktiv, da kein elektrischer Strom von der Fahrzeugbatterie 3 zur Startervorrichtung 5 fließen kann, denn beide elektrische Leitungspfade 6, 8 sind unterbrochen. Im zweiten Betriebszustand der Steuerungseinrichtung 1 ist der erste Schalter 10 geöffnet und der zweite Schalter 11 geschlossen, so dass der elektrische Gesamtwiderstand zwischen den beiden Anschlüssen 2, 4 durch den zweiten elektrischen Widerstand R2 festgelegt ist. Im dritten Zustand ist demgegenüber der erste elektrische Schalter 10 geschlossen und der zweite Schalter 11 geöffnet, so dass der elektrische Gesamtwiderstand zwischen den beiden Anschlüssen 2, 4 durch den ersten elektrischen Widerstand R1 festgelegt ist.In the first electrical conduction path 6 is a first electrical switch 10 to interrupt the electrical connection between the two terminals 2 . 4 arranged. The first electrical switch 10 is between one closed and one in the 1 shown open state switchable. Furthermore, the control device comprises 1 one the input terminal 2 with the output connector 4 connecting second electrical conduction path 8th having a second electrical line resistance R 2 and in the 1 with the reference number 9 is designated. The first electrical resistance R 1 is smaller than the second electrical resistance R 2 . For example, the first electrical resistance R 1 may be about 0.3 mOhm and the second electrical resistance R 2 may be about 8 mOhm. The two electrical switches 10 . 11 can each be designed as a relay, which may have an electric coil and a movable armature mounted to this. Depending on whether the first and second electrical switches 10 . 11 are each in an open or closed position, the control device is located 1 in one of three different operating states: In the first state are the two switches 10 . 11 opened, leaving the input terminal 2 galvanic from the output terminal 4 is disconnected. Consequently, in this state, the vehicle battery 3 galvanic from the starter device 5 separated. In this third state is the starter device 5 inactive, because no electric current from the vehicle battery 3 to the starter device 5 can flow because both electrical conduction paths 6 . 8th are interrupted. In the second operating state of the control device 1 is the first switch 10 opened and the second switch 11 closed so that the total electrical resistance between the two terminals 2 . 4 is determined by the second electrical resistance R 2 . In the third state, in contrast, the first electrical switch 10 closed and the second switch 11 open so that the total electrical resistance between the two terminals 2 . 4 is determined by the first electrical resistance R 1 .

Die Steuerungseinrichtung 1 umfasst des Weiteren eine einen Eingangssignalanschluss 13 aufweisende Steuerungseinheit 12, mittels welcher die beiden elektrischen Schalter 10, 11 in Abhängigkeit von einem am Eingangssignalanschluss 13 anliegenden elektrischen Steuersignal zwischen den drei Betriebszuständen umgeschaltet werden können. Die Ansteuerbarkeit der beiden elektrischen Schalter 10, 11 ist in der 1 grobschematisch durch den gestrichelten Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 14 angedeutet. Das am Eingangssignalanschluss der Steuerungseinheit 12 anliegende Eingangssignal kann beispielsweise ein elektrisches Spannungssignal sein und ist in der 1 durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 15 grobschematisch angedeutet.The control device 1 further comprises an input signal terminal 13 having control unit 12 , by means of which the two electrical switches 10 . 11 depending on one at the input signal terminal 13 applied electrical control signal between the three operating states can be switched. The controllability of the two electrical switches 10 . 11 is in the 1 roughly schematically by the dashed double arrow with the reference numeral 14 indicated. That at the input signal terminal of the control unit 12 applied input signal may be, for example, an electrical voltage signal and is in the 1 by the arrow with the reference numeral 15 roughly indicated.

Zum Starten einer mit der Startervorrichtung 5 zusammenwirkenden Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs wird die Steuerungseinrichtung 1 zunächst in den ersten Betriebszustand geschaltet, in welchem die Startervorrichtung 5 galvanisch von der Fahrzeugbatterie 3 getrennt ist. Zum Aktivieren der Startervorrichtung 5 wird die Steuerungseinrichtung 1 dann vom ersten in den zweiten Zustand umgeschaltet, in welchem der erste elektrische Schalter 10 geöffnet und der zweite elektrische Schalter 11 geschlossen ist. Der zweite elektrische Widerstand R2 kann ca. 8 mOhm betragen und ist somit größer ist als der erste elektrische Widerstand R1, der 0,3 mOhm betragen kann. Somit kann die Steuerungseinrichtung 1 bei entsprechend geeigneter Dimensionierung der beiden elektrischen Widerstände 7, 9 als Anlaufstrombegrenzer für die Startervorrichtung wirken. Auf diese Weise kann ein zu großer unerwünschter elektrischer Kurzschlussstrom, welcher zu einem elektrischen Spannungsabfall in der Fahrzeugbatterie 3 führen kann, vermieden werden. Dies gilt entsprechend für ein mit der Fahrzeugbatterie 3 verbundenes elektrisches Bordnetz 21.To start one with the starter device 5 cooperating internal combustion engine of a motor vehicle, the control device 1 initially switched to the first operating state, in which the starter device 5 galvanic from the vehicle battery 3 is disconnected. To activate the starter device 5 becomes the controller 1 then switched from the first to the second state, in which the first electrical switch 10 opened and the second electrical switch 11 closed is. The second electrical resistance R 2 may be about 8 mOhm and is thus greater than the first electrical resistance R 1 , which may be 0.3 mOhm. Thus, the controller 1 in accordance with appropriate dimensioning of the two electrical resistors 7 . 9 act as starting current limiter for the starter device. In this way, too large undesired electrical short-circuit current, which leads to an electrical voltage drop in the vehicle battery 3 can be avoided. This applies accordingly for one with the vehicle battery 3 connected electrical system 21 ,

Typischerweise kann die Steuerungseinrichtung 1 für eine erste Zeitdauer t1 von etwa 100 ms im zweiten Zustand verbleiben, und wird danach in den dritten Zustand umgeschaltet, in welchem der erste Schalter 10 geschlossen und der zweite Schalter 11 geöffnet ist, so dass der elektrische Gesamtwiderstand der Steuerungseinrichtung 1 nun durch den im Vergleich zum zweiten elektrischen Widerstand R2 kleineren ersten elektrischen Widerstand R1 festgelegt ist. Dieser kann derart dimensioniert sein, dass nun eine maximale elektrische Antriebsleistung von der Fahrzeugbatterie 3 zur Startervorrichtung 5 übertragen wird, da aufgrund des bereits erfolgten Anlaufens des Schwungrads der Startervorrichtung 5 nicht mehr die Gefahr eines zu hohen elektrischen Kurzschlussstroms droht. Sobald die Brennkraftmaschine mittels der Startervorrichtung 5 erfolgreich gestartet worden ist, kann die Steuerungseinrichtung 1 wieder in den ersten Betriebszustand umgeschaltet werden, so dass die Fahrzeugbatterie 3 wieder von der Startervorrichtung 5 galvanisch getrennt ist.Typically, the controller 1 remain in the second state for a first time t 1 of about 100 ms, and is thereafter switched to the third state in which the first switch 10 closed and the second switch 11 is open, so that the total electrical resistance of the control device 1 is now determined by the smaller compared to the second electrical resistance R 2 first electrical resistance R 1 . This can be dimensioned such that now a maximum electrical drive power from the vehicle battery 3 to the starter device 5 is transmitted, since due to the already started starting the flywheel of the starter device 5 no longer threatens the danger of an excessive electrical short-circuit current. Once the internal combustion engine by means of the starter device 5 has been started successfully, the control device 1 be switched back to the first operating state, so that the vehicle battery 3 again from the starter device 5 is galvanically isolated.

Das Umschalten zwischen den drei Betriebszuständen zur Durchführung eines solchen Startvorgangs kann von der Steuerungseinrichtung 12 durchgeführt werden. Die Steuerungseinheit 12 kann in der Art eines Mikrocontrollers ausgeführt sein und einen Mikroprozessor sowie ein geeignetes Speicherelement umfassen, in welchem die entsprechende Schaltlogik zum Umschalten der elektrischen Schalter 10, 11 softwaremäßig abgelegt oder/und hardwaremäßig verdrahtet sein kann.The switching between the three operating states for carrying out such a starting operation can be performed by the control device 12 be performed. The control unit 12 may be in the nature of a microcontroller and include a microprocessor and a suitable memory element in which the corresponding switching logic for switching the electrical switch 10 . 11 stored in software or / and can be wired in hardware.

In der Darstellung der 2 ist nun gezeigt, dass die Steuerungseinrichtung 1 ein Gehäuse 15 aufweisen kann, welches derart ausgebildet sein kann, dass es an der Fahrzeugbatterie 3, von der in der 2 nur eine Polklemme 16 dargestellt ist, anbringbar ist, insbesondere ist also das Gehäuse 15 wie in der 2 gezeigt im Bereich der Polklemme 15 anbringbar. In dem Gehäuse 15 können die Steuerungseinheit 12 sowie die beiden als Relais ausgebildeten elektrischen Schalter 10, 11 angeordnet sein. Die Position der beiden elektrischen Schalter 10, 11 und der Steuerungseinheit 12 ist in der 2 nur grobschematisch in der Form gestrichelter Rahmen angedeutet. Selbstverständlich ist in Varianten auch eine andere Anordnung dieser Bauelemente der Steuerungseinrichtung 1 vorstellbar.In the presentation of the 2 is now shown that the control device 1 a housing 15 may have, which may be formed such that it on the vehicle battery 3 , in the 2 only one pole terminal 16 is shown, is attachable, in particular so is the housing 15 like in the 2 shown in the area of the pole terminal 15 mountable. In the case 15 can the control unit 12 and the two formed as a relay electrical switch 10 . 11 be arranged. The position of the two electrical switches 10 . 11 and the control unit 12 is in the 2 only roughly sketched in the form indicated by dashed frame. Of course, in variants, a different arrangement of these components of the control device 1 imaginable.

Der Eingangsanschluss 2 ist in der 2 zapfenartig dargestellt. Um die Steuerungseinrichtung 1 in verschiedenen Baureihen von Kraftfahrzeugen anwenden zu können, weist die in der 2 gezeigte Steuerungseinheit 1 zwei elektrisch miteinander verbundene Ausgangsanschlüsse 4 auf, so dass je nach Einbaulage der Steuerungseinheit 1 in einem bestimmten Kraftfahrzeug-Typ einer der beiden Ausgangsanschlüsse 4 elektrisch mit der Startervorrichtung 5 verbunden werden kann. Selbstverständlich ist in einer vereinfachten Variante die Bereitstellung nur eines Ausgangsanschlusses 4 vorstellbar, der auch an einer anderen als in der 2 gezeigten Position angeordnet sein kann. Gleiches gilt für den Eingangsanschluss 2.The input connection 2 is in the 2 shown in a cone. To the control device 1 to apply in different series of motor vehicles, has in the 2 shown control unit 1 two electrically interconnected output terminals 4 on, so depending on the installation position of the control unit 1 in a certain type of motor vehicle one of the two output terminals 4 electrically with the starter device 5 can be connected. Of course, in a simplified variant, the provision of only one output terminal 4 imaginable, which also s.einer than in the 2 can be arranged shown position. The same applies to the input connection 2 ,

Die 3 zeigt schließlich eine weitere Variante der Steuerungseinrichtung 1 und eine exemplarische geometrische Anordnung von deren Gehäuse 15 im Bereich eines Batteriegehäuses 17 der Fahrzeugbatterie 3.The 3 finally shows a further variant of the control device 1 and an exemplary geometric arrangement of their housing 15 in the area of a battery case 17 the vehicle battery 3 ,

Aus den Darstellungen der 1 und 2 wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 1 mit ihrem Gehäuse 15 auf platzsparende Weise im unmittelbaren Bereich der Fahrzeugbatterie 3 angeordnet und somit platzsparend in dem die Fahrzeugbatterie 3 und die Startvorrichtung 5 verwendenden Kraftfahrzeug verbaut werden kann. Der mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnete Bereich dient als Aufnahme für eine die Steuerungseinheit 12 ausbildende Steuerplatine.From the representations of 1 and 2 it will be seen that the control device according to the invention 1 with her case 15 in a space-saving manner in the immediate area of the vehicle battery 3 arranged and thus saving space in which the vehicle battery 3 and the starting device 5 used motor vehicle can be installed. The one with the reference number 18 designated area serves as a receptacle for a control unit 12 forming control board.

Betrachtet man nun wieder die Darstellung der 1, so erkennt man, dass die Steuerungseinheit 13 auch einen Ausgangssignalanschluss 19 aufweisen kann, an welchem bei Auftreten eines Fehlerzustands in der Steuerungseinrichtung 1 ein elektrisches Fehlersignal bereitgestellt wird. Ein solches Fehlersignal ist in der 1 grobschematisch durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 20 dargestellt. Durch eine geeignete Kommunikationsverbindung der Steuereinheit 12 mit einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs kann das Fehlersignal vom Steuergerät des Kraftfahrzeugs weiterverarbeitet werden, beispielsweise indem ein optisches oder/und akustisches Signal im Kraftfahrzeug erzeugt wird. Looking again at the representation of the 1 , so you realize that the control unit 13 also an output signal connection 19 may have, at which upon occurrence of an error condition in the control device 1 an electrical error signal is provided. Such an error signal is in the 1 roughly schematically by an arrow with the reference numeral 20 shown. By a suitable communication connection of the control unit 12 With a control unit of the motor vehicle, the error signal can be further processed by the control unit of the motor vehicle, for example by an optical and / or acoustic signal is generated in the motor vehicle.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012003022 A1 [0005] DE 102012003022 A1 [0005]

Claims (6)

Steuerungseinrichtung (1) zum Ansteuern einer Startervorrichtung (5) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, – mit einem elektrischen Eingangsanschluss (2) zum Anschluss an eine Fahrzeugbatterie (3), – mit einem elektrischen Ausgangsanschluss (4) zum Anschluss an die Startervorrichtung (5), – mit einem den Eingangsanschluss (2) mit dem Ausgangsanschluss (4) verbindenden und einen ersten elektrischen Leitungswiderstand (7, R1) aufweisenden ersten elektrischen Leitungspfad (6), in welchem ein erster elektrischer Schalter (10) zum Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen (2, 4) angeordnet ist, – mit einem den Eingangsanschluss (2) mit dem Ausgangsanschluss (4) verbindenden und einen zweiten elektrischen Leitungswiderstand (8, R2) aufweisenden zweiten Leitungspfad (8), in welchem ein zweiter elektrischer Schalter (11) zum Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen (2, 4) angeordnet ist, wobei der erste elektrische (R1) Widerstand kleiner ist als der zweite elektrische Widerstand (R2), – mit einer einen Eingangssignalanschluss (13) aufweisenden Steuerungseinheit (12), mittels welcher die beiden elektrischen Schalter (10, 11) in Abhängigkeit von einem am Eingangssignalanschluss (13) anliegenden elektrischen Steuersignal zwischen drei Zuständen umschaltbar sind, wobei – im ersten Zustand beide Schalter (10, 11) geöffnet sind, so dass der Eingangsanschluss (2) vom Ausgangsanschluss (4) galvanisch getrennt ist, – im zweiten Zustand der erste Schalter (10) geöffnet und der zweite Schalter (11) geschlossen ist, – im dritten Zustand der erste Schalter (10) geschlossen und der zweite Schalter (11) geöffnet ist.Control device ( 1 ) for driving a starter device ( 5 ) an internal combustion engine of a motor vehicle, - with an electrical input terminal ( 2 ) for connection to a vehicle battery ( 3 ), - with an electrical output connection ( 4 ) for connection to the starter device ( 5 ), - with an input terminal ( 2 ) with the output terminal ( 4 ) and a first electrical line resistance ( 7 , R 1 ) having first electrical conduction path ( 6 ), in which a first electrical switch ( 10 ) for interrupting the electrical connection between the two terminals ( 2 . 4 ) is arranged, - with an input terminal ( 2 ) with the output terminal ( 4 ) and a second electrical line resistance ( 8th , R 2 ) having the second conduction path ( 8th ), in which a second electrical switch ( 11 ) for interrupting the electrical connection between the two terminals ( 2 . 4 ), wherein the first electrical (R 1 ) resistor is smaller than the second electrical resistor (R 2 ), - having an input signal terminal ( 13 ) having control unit ( 12 ), by means of which the two electrical switches ( 10 . 11 ) depending on one at the input signal terminal ( 13 ) adjacent electrical control signal between three states are switchable, wherein - in the first state, both switches ( 10 . 11 ) are open so that the input terminal ( 2 ) from the output terminal ( 4 ) is galvanically isolated, - in the second state, the first switch ( 10 ) and the second switch ( 11 ) is closed, - in the third state, the first switch ( 10 ) and the second switch ( 11 ) is open. Steuerungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite elektrische Schalter (10, 11) jeweils als erstes und zweites Relais ausgebildet sind.Control device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first and second electrical switches ( 10 . 11 ) are each formed as first and second relays. Steuerungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (12) zusammen mit den beiden Relais in einem gemeinsamen Gehäuse (15) angeordnet ist, welches derart ausgebildet ist, dass es an der Fahrzeugbatterie, insbesondere im Bereich einer Polklemme (16) der Fahrzeugbatterie (3), anbringbar ist.Control device ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the control unit ( 12 ) together with the two relays in a common housing ( 15 ) is arranged, which is designed such that it on the vehicle battery, in particular in the region of a pole terminal ( 16 ) of the vehicle battery ( 3 ), attachable. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (12) einen Ausgangsignalanschluss (19) aufweist, an welchem bei Auftreten eines Fehlerzustands in der Steuerungseinrichtung (12) ein elektrisches Fehlersignal bereitgestellt ist.Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 12 ) an output signal terminal ( 19 ) at which an error condition occurs in the control device ( 12 ) an electrical error signal is provided. Kraftfahrzeug, – mit einer Brennkraftmaschine, – mit einer Steuerungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – mit einer mit dem elektrischen Eingangsanschluss (2) elektrisch verbundenen Fahrzeugbatterie (3), – mit einer mit dem elektrischen Ausgangsanschluss (4) elektrisch verbundenen Startervorrichtung (5) zum Starten der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs.Motor vehicle, - with an internal combustion engine, - with a control device ( 1 ) according to one of the preceding claims, - with one with the electrical input terminal ( 2 ) electrically connected vehicle battery ( 3 ), - with one with the electrical output terminal ( 4 ) electrically connected starter device ( 5 ) for starting the internal combustion engine of the motor vehicle. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 5 unter Verwendung der Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – gemäß welchem die Steuerungseinrichtung ausgehend vom ersten Zustand für eine erste Zeitdauer in den zweiten Zustand umgeschaltet wird, so dass die Startervorrichtung mit reduziertem elektrischen Anlaufstrom aktiviert wird, – gemäß welchem die Steuerungseinrichtung nach Ablauf der ersten Zeitdauer in den dritten Zustand umgeschaltet wird.Method for starting an internal combustion engine of a motor vehicle according to claim 5 using the control device according to one of the preceding claims, According to which the control device is switched from the first state to the second state for a first time duration so that the starter device is activated with a reduced electrical starting current, - According to which the control device is switched after the expiry of the first period of time in the third state.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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