DE102014105040A1

DE102014105040A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Stabilisieren einer Fahrzeugspannung

Info

Publication number: DE102014105040A1
Application number: DE102014105040.1A
Authority: DE
Inventors: Chandra S. Namuduri; Shawn L. Boozer; Michael G. Reynolds; Kenneth J. Shoemaker
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: CN104097516A; DE102014105040B4; CN104097516B

Abstract

Ein Verfahren zur Spannungsstabilisierung während eines Kraftmaschinenstartereignisses eines Fahrzeugs umfasst, dass bei einem Schaltervorrichtungsmodul ein aktives Start_EINGESCHALTET-Signal von einem Startersolenoidmodul empfangen wird, das die Einleitung des Kraftmaschinenstartereignisses anzeigt. Bei dem Schaltervorrichtungsmodul wird eine elektrische Zusatz-Energiespeichervorrichtung (ESD) mit einer oder mehreren Zusatzlasten innerhalb einer vorbestimmten Verzögerung elektrisch gekoppelt, nachdem das aktive Start_EINGESCHALTET-Signal empfangen wurde. Eine primäre ESD und ein Startermotor werden von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch erst entkoppelt, nachdem die Zusatz-ESD mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch gekoppelt wurde. In Ansprechen darauf, dass eine vorbestimmte Bedingung auftritt, während die primäre ESD und der Startermotor von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch entkoppelt sind, werden die primäre ESD und der Startermotor mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch gekoppelt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung mit der Nummer 61/810,943, die am 11. April 2013 eingereicht wurde und durch Bezugnahme hier mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Stabilisieren einer Spannung, die an Lasten angelegt wird, bei Ankurbelereignissen von Kraftmaschinen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen mit Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit. Folglich sind diese Aussagen nicht dazu gedacht, eine Anerkennung des Standes der Technik zu bilden.
Antriebsstrangsysteme von Fahrzeugen können Autostopp-Strategien für Kraftmaschinen verwenden, um eine Kraftmaschine abzuschalten, wenn ein Fahrzeug gestoppt wird. Zum Beispiel kann die Kraftmaschine, wenn ein Fahrzeug an einer Ampel gestoppt wird und ein Fahrer des Fahrzeugs ein Bremspedal gedrückt hält, automatisch gestoppt und abgeschaltet werden (z. B. ein Kraftstoff-Absperrereignis). Wenn eine Fahrzeugbewegung gewünscht wird, kann die Kraftmaschine automatisch gestartet werden, um ein Bewegungsdrehmoment für die Antriebsräder bereitzustellen. Ein Nachteil beim automatischen Stoppen und Starten einer Kraftmaschine besteht darin, dass elektrische Energie, die zum Versorgen eines Startermotors zum Ankurbeln der Kraftmaschine von einer Energiespeichervorrichtung benötigt wird, temporär zu großen Spannungsabfällen bei Zusatzlasten führen kann, welche von der elektrischen Energiespeichervorrichtung ebenfalls mit Energie versorgt werden. Diese Spannungsabfälle, die häufig als Spannungsabsacken bezeichnet werden, können zu Diagnosefehlern im elektrischen System, zu Controllerrücksetzereignissen und anderen ungewünschten elektrischen Anomalien führen, wie etwa einem Flackern der Fahrzeuginnenbeleuchtung und einer Unterbrechung von Zubehörgeräten.
Die Verwendung eines DC/DC-Aufwärtswandlers zum Verstärken von absackenden Batteriespannungen bei einem Autostart, um eine stabile Spannung für bestimmte kritische Lasten zu liefern, ist bekannt. Jedoch erfordern DC/DC-Aufwärtswandler ein Unterteilen aller elektrischen Lasten, die unterstützt werden, und sie sind auf Lasten mit niedriger Leistung begrenzt, z. B. Lasten mit weniger als etwa 400 Watt. Ein weiterer Nachteil von DC/DC-Wandlern besteht darin, dass ein höherer Laststrom zu einer beschleunigten Verschlechterung der Batteriespannung während des Autostarts und einer ineffektiven Spannungsstabilisierung führt. Zudem verbietet sich aus Kostengründen die Verwendung von DC/DC-Aufwärtswandlern mit höheren elektrischen Lasten in Fahrzeugen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zur Spannungsstabilisierung während eines Kraftmaschinenstartereignisses eines Fahrzeugs umfasst, dass bei einem Schaltervorrichtungsmodul ein aktives Start_EINGESCHALTET-Signal von einem Startersolenoidmodul empfangen wird, welches das Einleiten des Kraftmaschinenstartereignisses anzeigt. Bei dem Schaltervorrichtungsmodul wird eine elektrische Zusatz-Energiespeichervorrichtung (ESD) innerhalb einer vorbestimmten Verzögerung nach dem Empfang des aktiven Start_EINGESCHALTET-Signals mit einer oder mehreren Zusatzlasten elektrisch gekoppelt. Erst nachdem die Zusatz-ESD mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch gekoppelt worden ist, werden eine primäre ESD und ein Startermotor von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch entkoppelt. In Ansprechen auf eine vorbestimmte Bedingung, die auftritt, während die primäre ESD und der Startermotor von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch entkoppelt sind, werden die primäre ESD und der Startermotor mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch gekoppelt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Anhand von Beispielen werden nun eine oder mehrere Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 einen beispielhaften Batterieisolatorcontroller, der zur Spannungsstabilisierung bei Kraftmaschinen-Autostart- und -Autostopp-Ereignissen verwendet wird, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2 einen beispielhaften Batterieisolatorschaltkreis, der dem Batterieisolatorcontroller von 1 entspricht, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
3 Eingabe- und Ausgabesignale für ein Schaltervorrichtungsmodul 150 eines Batterieverteilungsmoduls 110 von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
4 eine erste Logik, die nicht einschränken soll, für Öffnungs- und Schließ-Antworten von ersten und zweiten Schaltervorrichtungen des Schaltervorrichtungsmoduls 150 von 3 über mehrere Autostart- und Autostopp-Ereignisse in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
5 eine zweite Logik, die nicht einschränken soll, von Öffnungs- und Schließ-Antworten von ersten und zweiten Schaltervorrichtungen des Schaltervorrichtungsmoduls 150 von 3 über mehrere Autostart- und Autostopp-Ereignisse in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
6 einen beispielhaften Schaltplan des Schaltervorrichtungsmoduls 150 von 3, der einen Vorspannungs-Stromversorgungsschaltkreis 601, einen Schaltersteuerungslogikschaltkreis 602 und einen Treiberschaltkreis 603 enthält, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
7 einen weiteren beispielhaften Schaltplan des Schaltervorrichtungsmoduls 150 von 3, der einen Vorspannungs-Steuerungsschaltkreis 701, einen Schaltersteuerungslogikschaltkreis 702 und einen Treiberschaltkreis 703 enthält, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
8 einen weiteren schematischen Schaltplan des Schaltervorrichtungsmoduls 150 von 3, der einen Vorspannungs-Steuerungsschaltkreis 801, einen ersten Schaltervorrichtungs-Ladungspumpen/Treiberschaltkreis 802, einen zweiten Schaltervorrichtungs-Ladungspumpen/Treiberschaltkreis 803 und einen Controller 804 enthält, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
9 eine beispielhafte Aufzeichnung 500 einer Ankurbelspannung 502, einer Lastspannung 504 und eines Stroms 506 während eines Kraftmaschinenankurbelereignisses unter Verwendung des beispielhaften Batterieisolatorschaltkreises 200 von 2 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
10 eine beispielhafte Aufzeichnung 100 einer Ankurbelspannung 102, einer Lastspannung 104 und eines Stroms 106 während eines Kraftmaschinenankurbelereignisses ohne die Verwendung des beispielhaften Batterieisolatorschaltkreises von 2 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, bei denen das Gezeigte nur zum Zweck der Darstellung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Zweck des Einschränkens derselben gedacht ist, veranschaulicht 1 auf schematische Weise einen Batterieisolatorcontroller (BIC) 101, der während eines Kraftmaschinenstartereignisses für ein Fahrzeug zur Spannungsstabilisierung verwendet wird. Es ist festzustellen, dass der BIC 101 in dem Fahrzeug angeordnet ist, das ferner mindestens eine Kraftmaschine und ein Getriebe enthält. Das Fahrzeug kann ferner eine motorgetriebene Pumpe zum Bereitstellen von druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid für das Getriebe enthalten, wenn die Kraftmaschine ausgeschaltet ist. Das Kraftmaschinenstartereignis kann entweder einem Kraftmaschinen-Autostartereignis oder einem Kraftmaschinen-Startereignis beim Einschalten mit einem Schlüssel entsprechen. Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff ”Kraftmaschinen-Autostartereignis” den Fall, bei dem die Kraftmaschine gestartet wird, nachdem die Kraftmaschine von einem elektronischen Kraftmaschinensteuerungsmodul (ECM) bei speziellen Fahrbedingungen momentan gestoppt und nicht mit Kraftstoff versorgt wurde, etwa wenn das Fahrzeug an einer Ampel gestoppt wird und ein Bremspedal gedrückt wird. Das Kraftmaschinen-Autostartereignis kann eingeleitet werden, wenn eine Bewegung des Fahrzeugs gewünscht wird. Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff ”Kraftmaschinenstartereignis beim Einschalten mit einem Schüssel” den Fall, bei dem die Kraftmaschine zum ersten Mal gestartet wird, nachdem die Kraftmaschine eine längere Zeitspanne lang während eines Schlüssel-ausgeschaltet-Ereignisses gestoppt und nicht mit Kraftstoff versorgt gewesen ist. Diese Offenbarung wird darauf gerichtet sein, dass das Kraftmaschinenstartereignis dem Kraftmaschinen-Autostartereignis entspricht; es versteht sich jedoch, dass Ausführungsformen hierin gleichermaßen auf den Fall angewendet werden können, bei dem das Kraftmaschinenstartereignis dem Kraftmaschinenstartereignis beim Einschalten mit einem Schlüssel entspricht. Obwohl der Begriff ”Batterie” verwendet wird, ist festzustellen, dass der BIC 101 auf einen beliebigen Typ von Energiespeichervorrichtung angewendet werden kann. Der BIC 101 enthält ein Batterieverteilungsmodul (BDM) 110, eine primäre elektrische Energiespeichervorrichtung (ESD) 14, eine Zusatz-ESD 20, ein Zündungsmodul 11, einen Startermotor 12, einen Generator 18, ein elektrohydraulisches Getriebepumpenmodul 42, ein Startersolenoidmodul 40 und ein Startersolenoid 39. Obwohl das Zündungsmodul, das elektrohydraulische Getriebepumpenmodul und das Startersolenoidmodul 11, 42 bzw. 40 bei der veranschaulichten Ausführungsform als separate Module dargestellt sind, versteht es sich, dass die Module 11, 42 und 40 teilweise oder vollständig Bestandteil eines Kraftmaschinensteuerungsmoduls 5 sein können. Das BDM 110 enthält einen Zusatzsicherungsanschluss 130, einen primären Sicherungsanschluss 140, ein Schaltervorrichtungsmodul 150 und ein Lastmodul 170, das mehrere Sicherungen 172 enthält. Das Lastmodul 170 verwaltet die Verteilung von elektrischer Leistung von der primären und der Zusatz-ESD 14 bzw. 20 an eine oder mehrere Zusatzlasten 16 des Fahrzeugs.
Das Schaltervorrichtungsmodul 150 des BDM 110 enthält einen Controller 10, eine erste Schaltervorrichtung 22 und eine zweite Schaltervorrichtung 24. Eine Source der ersten Schaltervorrichtung 22 ist über den primären Sicherungsanschluss 140 mit einem positiven Anschluss 17 der primären ESD 14 elektrisch gekoppelt. Der primäre Sicherungsanschluss enthält drei Sicherungen, wobei eine erste Sicherung 140-1 mit dem Generator 18 elektrisch gekoppelt ist, eine zweite Sicherung 140-2 mit einem integrierten Batteriesensor (IBS) 15 an der primären ESD 14 elektrisch gekoppelt ist, und eine dritte Sicherung 140-3 mit dem Startermotor 12 elektrisch gekoppelt ist. Ein Drain der ersten Schaltervorrichtung 22 ist mit einem positiven Anschluss 171 des Lastmoduls 170 elektrisch gekoppelt. Wenn die erste Schaltervorrichtung 22 geschlossen ist, ist die primäre ESD 14 mit dem Lastmodul 170 mit einem sehr geringen Widerstandswert (z. B. weniger als 1 Milliohm) elektrisch gekoppelt. Eine Source der zweiten Schaltervorrichtung 24 ist mit dem positiven Anschluss 171 des Lastmoduls 170 elektrisch gekoppelt. Ein Drain der zweiten Schaltervorrichtung 24 ist mit einem positiven Anschluss 21 der Zusatz-ESD 20 über den Zusatzsicherungsanschluss 130 elektrisch gekoppelt. Der Zusatzsicherungsanschluss 130 enthält eine erste Sicherung 131, die mit der Zusatz-ESD 20 elektrisch gekoppelt ist. Wenn die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen ist, ist die Zusatz-ESD 20 mit dem Lastmodul 170 elektrisch gekoppelt.
Die Schaltervorrichtungen 22 und 24 können Leistungshalbleitervorrichtungen sein, die an Stromschienen montiert sind, welche zum Verteilen und Dissipieren der Wärme dienen, die von den Schaltern erzeugt wird, wenn sie elektrischen Strom führen. Der Controller 10, z. B. die Logik des Schaltervorrichtungsmoduls 150 kann in einer gedruckten Leiterplatte (PC-Leiterplatte) integriert sein, die nahe bei den Schaltervorrichtungen 22 und 24 angebracht ist, um eine Verdrahtung zu minimieren. Der Begriff ”Controller” bezeichnet, so wie er hier verwendet wird, eine Verarbeitungsvorrichtung. Folglich werden die Begriffe ”Controller” und ”Verarbeitungsvorrichtung” hier als Äquivalente verwendet.
Steuerungsmodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuerungseinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bezeichnen eine beliebige oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronischen Schaltungen, zentralen Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) mit zugehörigem Arbeitsspeicher und Massenspeicher (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenlaufwerke usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder Routinen ausführen, kombinatorische Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabeschaltungen und -vorrichtungen, geeignete Signalaufbereitungsund Pufferschaltungen und andere Komponenten, um die gewünschte Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe bezeichnen beliebige Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen enthalten. Das Steuerungsmodul weist einen Satz von Steuerungsroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Routinen werden etwa von einer zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und können betrieben werden, um Eingänge von Erfassungsvorrichtungen und anderen Netzwerksteuerungsmodulen zu überwachen und um Steuerungs- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs von Aktoren auszuführen. Routinen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise alle 0,100, 1,0, 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während eines fortlaufenden Betriebs der Kraftmaschine und des Fahrzeugs. Alternativ können Routinen im Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
Die ESDs 14 und 20 können beide Niederspannungsbatterien (z. B. 12 Volt) enthalten, bei denen jeweilige negative Anschlüsse geerdet sind, wobei in einer nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform die primäre ESD 14 ausgestaltet ist, um mindestens 70 Amperestunden zu liefern, und die Zusatz-ESD 20 ausgestaltet ist, um etwa 10 Amperestunden zu liefern. Die primäre ESD 14 ist in der Lage, elektrische Energie für mehrere Kraftmaschinenstarts und Reservelasten während Ereignissen mit ausgeschaltetem Schlüssel über längere Zeitspannen hinweg bereitzustellen. Zudem kann die primäre ESD 14 elektrische Energie für Spitzenlasten über die Ausgabe des Generators 18 hinaus bereitstellen. Die primäre ESD 14 liefert elektrische Leistung während Kraftmaschinenstarts an den Startermotor 12, um die Kraftmaschine anzukurbeln. Die primäre ESD 14 liefert während eines Normalbetriebs der Kraftmaschine zudem elektrische Leistung an das Lastmodul. Wie offensichtlich werden wird, werden die primäre ESD 14 und der Startermotor 12 mit Hilfe des Öffnens der ersten Schaltervorrichtung 22 bei Kraftmaschinenankurbelereignissen, z. B. einem Kraftmaschinen-Autostart, von dem Lastmodul 170 entkoppelt/getrennt. Die erste Schaltervorrichtung 22 wird niemals geöffnet, bevor die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen ist. Vor und während des Kraftmaschinen-Autostartereignisses zum Ankurbeln der Kraftmaschine wird die Zusatz-ESD 20 mit dem Lastmodul 170 mit Hilfe des Schließens der zweiten Schaltervorrichtung 24 elektrisch gekoppelt/verbunden. Es ist wünschenswert, die Zusatz-ESD 20 unmittelbar nach dem Kraftmaschinen-Autostart aufzuladen, indem die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen gehalten wird, und einen vollständig aufgeladenen Zustand der Zusatz-ESD 20 aufrecht zu erhalten, indem sie von dem Lastmodul 170 mit Hilfe des Öffnens der der zweiten Schaltervorrichtung 24 getrennt wird. Die Zusatz-ESD 20 kann elektrische Energie an eine oder mehrere Zusatzlasten 16 des Fahrzeugs während Kraftmaschinen-Startereignissen eine vorbestimmte Zeitspanne lang liefern und die Spannung innerhalb vorbestimmter Pegel halten.
Das Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Schaltervorrichtungen 22 bzw. 24 wird auf der Grundlage von Zündungs-, Start_EINGESCHALTET- und Auto_Stopp-Signalen 13, 41 bzw. 43 gesteuert, die mit Hilfe eines Signalverbinders 23 an den Controller 10 des Schaltervorrichtungsmoduls 150 geliefert werden. Der Controller 10, z. B. die Logik des Schaltervorrichtungsmoduls 150, empfängt ferner ein Massesignal 19. Das Zündungssignal 13 wird von dem Zündungsmodul 11 geliefert und zeigt an, ob der Zustand des Fahrzeugs EINGESCHALTET, z. B. eine Schüssel-EINGESCHALTET-Bedingung, oder AUSGESCHALTET ist, z. B. eine Schlüssel-AUSGESCHALTET-Bedingung. Das Zündungssignal 13 ist aktiv, wenn die Fahrzeugschlüssel-EINGESCHALTET-Bedingung vorhanden ist.
Wenn das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv ist, wird das Kraftmaschinenstartereignis, das entweder das Kraftmaschinen-Autostartereignis oder das Kraftmaschinenstartereignis beim Einschalten mit einem Schlüssel umfasst, angezeigt. Wenn das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv ist, kann es betrieben werden, um die zweite Schaltervorrichtung 24 in Reihe mit der Zusatz-ESD 20 zu schließen und es erlaubt erst, nachdem die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen ist, dass die erste Schaltervorrichtung 22 in Reihe mit der primären ESD 14 geöffnet wird, im Fall, dass die Spannung der primären ESD 14 unter die der Zusatz-ESD 20 fällt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ohne Einschränkung wird die erste Schaltervorrichtung 22 innerhalb von 5 Millisekunden geöffnet, nachdem die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen wurde. Es ist festzustellen, dass die zweite Schaltervorrichtung 24 innerhalb einer vorbestimmten Verzögerung nach dem Einleiten des aktiven Start_EINGESCHALTET-Signals 41 geschlossen wird. Die vorbestimmte Verzögerung kann als eine maximale vorbestimmte Zeitspanne bezeichnet werden. Bei einem Beispiel ohne Einschränkung beträgt die vorbestimmte Verzögerung 2,0 Millisekunden. Das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 wird aus einem Zustandssignal von dem Startersolenoidmodul 40 bestimmt. Bei einer Ausführungsform ist das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv, wenn das Zustandssignal des Startersolenoidmoduls 40 EINGESCHALTET ist, und das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 ist nicht aktiv, wenn das Zustandssignal des Startersolenoidmoduls 40 AUSGESCHALTET ist. Wenn das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 nicht aktiv ist, z. B. ein inaktives Start_EINGESCHALTET-Signal 41, ist das Kraftmaschinenstartereignis abgeschlossen. Es ist festzustellen, dass, wenn das Zustandssignal des Startersolenoidmoduls 40 AUSGESCHALTET ist, das Solenoid 39 des Startermotors 12 deaktiviert ist, weil es nicht gewünscht ist, die Kraftmaschine zu starten. Wenn das Zustandssignal des Startersolenoidmoduls 40 analog EINGESCHALTET ist, ist das Solenoid 39 des Startermotors 12 aktiviert, weil es gewünscht ist, die Kraftmaschine zu starten. Folglich ermöglicht das Benutzen des Zustandssignals von dem Startersolenoidmodul 40, dass das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 bestimmt werden kann, ohne dass ein zusätzliches Signal von einem Kraftmaschinensteuerungsmodul erhalten werden muss, welches das Autostartereignis der Kraftmaschine anzeigt. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass zusätzliche Kosten entstehen würden, wenn das Kraftmaschinensteuerungsmodul ein Signal, das das Autostartereignis anzeigt, an den Controller 10, z. B. die Logik des Schaltervorrichtungsmoduls 150, senden müsste.
Das Auto_Stopp-Signal 43 wird aus einem Zustandssignal von dem elektrohydraulischen Getriebepumpenmodul 42 (hier nachstehend das ”Pumpenmodul 42”) bestimmt. Es ist festzustellen, dass, wenn das Zustandssignal des Pumpenmoduls 42 EINGESCHLATET ist, eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe, die ausgestaltet ist, um druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid an ein Getriebe des Fahrzeugs zu liefern, eingeschaltet werden muss, wenn die Kraftmaschine ausgeschaltet ist. Wenn daher das Zustandssignal des Pumpenmoduls 42 EINEGESCHALTET und aktiv ist, ist auch das Auto_Stopp-Signal 43 aktiv, um einen Autostopp der Kraftmaschine anzuzeigen. Das Auto_Stopp-Signal 43 kann, wenn es aktiv ist, betrieben werden, um die zweite Schaltervorrichtung 24 in Reihe mit der Zusatz-ESD 20 zu öffnen. Analog ist das Auto_Stopp-Signal 43 nicht aktiv, wenn das Zustandssignal des elektrohydraulischen Getriebepumpenmoduls 42 AUSGESCHALTET ist. In Fahrzeugen, die nicht mit einer elektrohydraulischen Getriebepumpe ausgestattet sind und die daher kein Modul für eine elektrisch angetriebene Pumpe aufweisen, kann das Auto_Stopp-Signal 43 direkt von einem Kraftmaschinensteuerungsmodul erhalten werden.
2 veranschaulicht einen beispielhaften Batterieisolatorschaltkreis 200, der dem Batterieisolatorcontroller 101 von 1 entspricht, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Der Batterieisolatorschaltkreis (IC) 200 enthält den Controller 10, die erste Schaltervorrichtung 22 und die zweite Schaltervorrichtung 24 des Schaltervorrichtungsmoduls 150 und einen elektrischen Leistungsbus, der den Startermotor 12, die primäre ESD 14, Zusatzlasten 16, den Generator 18 und die Zusatz-ESD 20 umfasst. Bei der dargestellten Ausführungsform kann die primäre ESD 14 als eine Ankurbelbatterie bezeichnet werden und die Zusatz-ESD 20 kann als eine sekundäre ESD bezeichnet werden. Die Zusatzlasten 16 können eine oder mehrere Lasten des Fahrzeugs enthalten, etwa ohne Einschränkung einen Klimaanlagenkompressor, eine Fahrzeuginnenbeleuchtung, den Betrieb elektrisch verstellbarer Sitze und ein Unterhaltungssystem. Der Startermotor 12 enthält einen Solenoidschalter 12-1, der bei Kraftmaschinenstartereignissen, z. B., wenn das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv ist, geschlossen wird. Jede Zusatzlast 16, die Leistung benötigt, kann einen jeweiligen Schalter 16-1 enthalten, so dass Leistung an die eine oder die mehreren Zusatzlasten 16 entweder von der primären oder von der Zusatz-ESD 14 bzw. 20 auf der Grundlage dessen geliefert werden kann, ob die erste und zweite Schaltervorrichtung 22 bzw. 24 geöffnet oder geschlossen sind. Die Zusatzlasten, die elektrische Leistung benötigen, werden normalerweise von dem Generator 18 und der primären ESD 14 mit elektrischer Leistung versorgt, wenn die Kraftmaschine eingeschaltet ist und innerhalb des normalen Drehzahlbereichs der Kraftmaschine läuft.
3 veranschaulicht Eingabe- und Ausgabesignale für das Schaltervorrichtungsmodul 150 des Batterieverteilungsmoduls 110 von 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Der Controller 10, z. B. eine Logik, empfängt das Zündungssignal 13 vom Zündungsmodul 11, das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 vom Startersolenoidmodul 40, das Auto_Stopp-Signal 43 vom Pumpenmodul 42 und das Massesignal 19 von einem Massemodul 15. Der Controller 10 überwacht ferner eine primäre ESD-Spannung mit Hilfe eines Signals 145, das von der primären ESD 14 bereitgestellt wird, eine Zusatzlastspannung über ein Signal 165, das von der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 bereitgestellt wird, und eine Zusatz-ESD-Spannung mit Hilfe eines Signals 205, das von der Zusatz-ESD 20 bereitgestellt wird. Es versteht sich, dass die primäre ESD 14, die eine oder die mehreren Zusatzlasten 16 und die Zusatz-ESD 20 jeweils integrierte Sensoren enthalten können, die ausgestaltet sind, um die entsprechenden Spannungen zu messen. Es versteht sich außerdem, dass das Lastmodul 170 einen integrierten Sensor enthalten kann, der ausgestaltet ist, um die entsprechende Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten 16 zu messen. Auf der Grundlage des Zündungssignals 13, des Start_EINGESCHALTET-Signals 41 und/oder des Auto_Stopp-Signals 43 wir das Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Schaltervorrichtung 22 bzw. 24 gesteuert. Die erste Schaltervorrichtung 22 kann betrieben werden, um die primäre ESD 14 und ein Schütz des Startermotors 12 mit einem positiven Anschluss der einen oder mehreren Zusatzlasten 16 elektrisch zu koppeln, wenn er geschlossen ist. Insbesondere koppelt die erste Schaltervorrichtung 22, wenn sie geschlossen ist, die primäre ESD 14 und ein Schütz des Startermotors 12 auf elektrische Weise mit dem positiven Anschluss 171 des Lastmoduls 170, wobei das Lastmodul 170 die Verteilung elektrischer Leistung an die eine oder die mehreren Zusatzlasten 16 verwaltet. Im geöffneten Zustand kann die erste Schaltervorrichtung 22 betrieben werden, um die primäre ESD 14 (und das Startermotorschütz) von den einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 zu trennen und zu entkoppeln.
Die erste Schaltervorrichtung 22 kann so betrieben werden, dass sie sich innerhalb einer kurzen ersten vorbestimmten Zeitspanne (z. B. 10 Mikrosekunden) nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv geworden ist, öffnet, wenn eine Ankurbelspannung am positiven Anschluss der primären ESD 14 um eine vorbestimmte Größe unter eine überwachte Spannung der Zusatz-ESD 20 abfällt. Der Controller 10 erlaubt niemals, dass sich die erste Schaltervorrichtung 22 öffnet, sofern nicht die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen ist, wobei die zweite Schaltervorrichtung 24 innerhalb einer maximalen vorbestimmten Zeitspanne (z. B. der vorbestimmten Verzögerung von 2 Millisekunden) nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 zum ersten Mal aktiv wird und von dem Controller 10 empfangen wird, geschlossen werden muss. Daher öffnet sich die erste Schaltervorrichtung 22 innerhalb der ersten vorbestimmten Zeitspanne, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 erstmals aktiv wurde und die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen worden ist. Danach bleibt die erste Schaltervorrichtung 22 geöffnet, bis eine oder mehrere vorbestimmte Bedingungen aufgetreten sind. Bei einer Ausführungsform tritt die vorbestimmte Bedingung in Ansprechen darauf auf, dass die Spannung der primären ESD 14 die Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten 16 um eine vorbestimmte Größe überschreitet, und die erste Schaltervorrichtung 22 wird in den geschlossenen Zustand überführt. Bei einer anderen Ausführungsform tritt die vorbestimmte Bedingung in Ansprechen darauf auf, dass eine zweite vorbestimmte Zeitspanne seit dem Zeitpunkt vergangen ist, an dem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv geworden ist, und die erste Schaltervorrichtung 22 wird in den geschlossenen Zustand überführt. Bei dieser Ausführungsform muss die zweite vorbestimmte Zeitspanne vergehen, auch wenn die Spannung der primären ESD 14 die Spannung der einen oder mehreren Zusatzlasten 16 um die vorbestimmte Größe überschritten hat, bevor die zweite vorbestimmte Zeitspanne vergangen ist. Bei noch einer weiteren Ausführungsform tritt die vorbestimmte Bedingung in Ansprechen darauf auf, dass das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 nicht mehr aktiv ist, z. B. inaktiv ist, und die erste Schaltervorrichtung 22 wird in den geschlossenen Zustand überführt. Das inaktive Start_EINGESCHALTET-Signal 41 zeigt die Beendigung des Kraftmaschinenstartereignisses an. Ausführungsformen sind hier darauf gerichtet, dass die erste Schaltervorrichtung 22 bei Stromentnahmen von mehr als 5 Ampere eine Selbsthaltung [engl.: self bias] aufweist und bei Stromentnahmen kleiner als 100 Milliampere nicht vorgespannt bleibt. Die zweite Schaltervorrichtung 24 kann betrieben werden, um die Zusatz-ESD 20 mit dem positiven Anschluss (z. B. dem positiven Anschluss 171 des Lastmoduls 170) der einen oder der mehreren Zusatzlasten 16 elektrisch zu koppeln, wenn sie geschlossen ist.
Wie vorstehend erwähnt wurde, muss die zweite Schaltervorrichtung 24 innerhalb der vorbestimmten Verzögerung (die auch als die ”maximale vorbestimmte Zeitspanne” bezeichnet wird) geschlossen werden, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv wird. Es ist festzustellen, dass in Ansprechen darauf, dass das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv wird, es eine Zeitverzögerung gibt, die mit dem Betätigen des Startersteuerungssolenoids 39 verbunden ist, wobei die Zeitverzögerung dafür, dass das Startersteuerungssolenoid 39 das Schütz des Startermotors 12 schließt, die vorbestimmte Verzögerung überschreitet. Folglich muss die zweite Schaltervorrichtung 24 innerhalb der vorbestimmten Verzögerung geschlossen werden, um die Zusatz-ESD 20 mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 elektrisch zu koppeln, bevor das Startersteuerungssolenoid 39 aktiviert wird. Bei einem Beispiel ohne Einschränkung beträgt die vorbestimmte Verzögerung 2 Millisekunden. Im geöffneten Zustand kann die zweite Schaltervorrichtung 24 betrieben werden, um die Zusatz-ESD 20 von der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 zu trennen und zu entkoppeln. Die zweite Schaltervorrichtung 24 kann von dem geschlossenen in den offenen Zustand übergehen, wenn entweder das Auto_Stopp-Signal 43 aktiv ist oder das Zündungssignal 13 inaktiv ist oder eine vorbestimmte inaktive Zeitspanne vergangen ist, seit dem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 inaktiv geworden ist. Es ist festzustellen, dass das inaktive Zündungssignal 13 die Schlüssel-AUSGESCHALTET-Bedingung anzeigt, wobei der Zustand des Fahrzeugs AUSGESCHALTET ist und das inaktive Start_EINGESCHALTET-Signal die Einleitung eines Kraftmaschinen-Autostoppereignisses anzeigt.
4 veranschaulicht eine erste nicht einschränkende Logik von zeitlichen Reaktionen beim Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Schaltervorrichtung 22 bzw. 24 von 3 über mehrere Autostart- und Autostopp-Ereignisse hinweg in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Das Zündungssignal 13, das Start_EINGESCHALTET-Signal 41, das Auto_Stopp-Signal 43, das erste Schaltervorrichtungssignal 22 und das zweite Schaltervorrichtungssignal 24 sind jeweils Signale mit zwei Pegeln, die entweder bei einem niedrigen Pegel oder einem hohen Pegel betrieben werden können. Mit Bezug auf das Zündungssignal 13 zeigt ein niedriger Pegel an, dass das Zündungssignal 13 nicht aktiv ist, was einer Fahrzeugschlüssel-AUSGESCHALTET-Bedingung entspricht, und ein hoher Pegel zeigt an, dass das Zündungssignal 13 aktiv ist, was einer Fahrzeugschlüssel-EINGESCHALTET-Bedingung entspricht. Mit Bezug auf das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 zeigt ein hoher Pegel an, dass das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 nicht aktiv ist, was keinem Kraftmaschinen-Autostartereignis entspricht, und ein niedriger Pegel zeigt an, dass das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv ist, was einem Kraftmaschinen-Autostartereignis entspricht. Mit Bezug auf das Auto_Stopp-Signal 43 zeigt ein hoher Pegel an, dass das Auto_Stopp-Signal 43 nicht aktiv ist, was keinem Autostoppereignis entspricht, und ein niedriger Pegel zeigt an, dass das Auto_Stopp-Signal 43 aktiv ist, was einem Autostoppereignis der Kraftmaschine entspricht. Mit Bezug auf die Schalter 22 und 24 zeigen hohe Pegel an, dass die Schalter 22 und 24 geschlossen sind, und niedrige Pegel zeigen an, dass die Schalter 22 und 24 offen sind. Gestrichelte vertikale Linien 1–9 zeigen verschiedene zeitliche Ereignisse an.
Wenn das Zündungssignal 13 inaktiv ist und sich das Fahrzeug in einer Schlüssel-AUSGESCHALTET-Bedingung befindet, wird die erste Schaltervorrichtung 22 geschlossen gehalten, so dass die primäre ESD 14 mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 elektrisch verbunden ist. Die erste Schaltervorrichtung 22 bleibt geschlossen, bis von dem Controller 10 ein Kraftmaschinen-Ankurbelereignis, das durch ein aktives Start_EINGESCHALTET-Signal 41 angezeigt wird, empfangen wird. Insbesondere wird die erste Schaltervorrichtung 22 bei der gestrichelten vertikalen Linie 1 geöffnet, bei der ersten vorbestimmten Zeitspanne, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv geworden ist, z. B. das Autostartereignis der Kraftmaschine eingeleitet wird. Es versteht sich, dass das Einleiten des Autostartereignisses das Einleiten des Kraftmaschinen-Ankurbelereignisses anzeigt. Außerdem öffnet sich die erste Schaltervorrichtung 22 erst innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, nachdem die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen wurde. Die zweite Schaltervorrichtung 24 wird vor der gestrichelten vertikalen Linie 1 geschlossen, wenn sowohl das Zündungssignal 13 aktiv ist als auch das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv ist. Insbesondere muss die zweite Schaltervorrichtung 24 innerhalb der vorbestimmten Verzögerung, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 13 aktiv wird, geschlossen werden. Bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, beträgt die vorbestimmte Verzögerung 2 Millisekunden. Beispielsweise wird das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 bei der gestrichelten vertikalen Linie 4 aktiv und die zweite Schaltervorrichtung 24 wird bei der gestrichelten vertikalen Linie 5 geschlossen, wobei die vorbestimmte Verzögerung durch die Zeitspanne zwischen den gestrichelten vertikalen Linien 4 und 5 repräsentiert wird. Ferner wird die erste Schaltervorrichtung 22 nach der gestrichelten vertikalen Linie 5 geöffnet, nachdem die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen wurde. Analog wird das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 bei der gestrichelten vertikalen Linie 7 aktiv und die zweite Schaltervorrichtung 24 wird bei der gestrichelten vertikalen Linie 8 geschlossen, wobei die vorbestimmte Verzögerung durch die Zeitspanne zwischen den gestrichelten vertikalen Linien 7 und 8 repräsentiert wird. Ferner wird die erste Schaltervorrichtung 22 nach der gestrichelten vertikalen Linie 8 geöffnet, nachdem die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen wurde, was nicht später auftritt als das Schließen des Schützes des Startermotors 12.
Weitere Ausführungsformen können umfassen, dass die erste Schaltervorrichtung 22 geöffnet wird, wenn sowohl das Zündungssignal 13 aktiv ist als auch die Spannung der primären ESD 14 um eine zweite vorbestimmte Größe der Spannung kleiner als die Spannung der einen oder mehreren Zusatzlasten 16 ist. Bei einem Beispiel ohne Einschränkung beträgt die vorbestimmte Größe der Spannung 50 mV. Die vorbestimmte Größe der Spannung, die mit dem Öffnen der ersten Schaltervorrichtung 22 verbunden ist, kann einen anderen Wert enthalten als denjenigen der vorbestimmten Größe der Spannung, die mit der vorbestimmten Bedingung zum Schließen der ersten Schaltervorrichtung 22 verbunden ist. Die zweite Schaltervorrichtung 24 muss von dem Controller 10 vor dem Öffnen der ersten Schaltervorrichtung 22 geschlossen werden. Wie vorstehend erwähnt wurde, bleibt die erste Schaltervorrichtung 22 so lange geöffnet, bis eine oder mehrere der vorbestimmten Bedingungen erfüllt sind und die Kraftmaschine gestartet worden ist. In der von 4 dargestellten Logik wird die erste Schaltervorrichtung 22 bei der gestrichelten vertikalen Linie 1 geöffnet, wenn sowohl das Zündungssignal 13 aktiv ist als auch die Spannung der primären ESD 14 um die vorbestimmte Größe der Spannung kleiner als die Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten ist, und die erste Schaltervorrichtung 22 wird bei der gestrichelten vertikalen Linie 2 geschlossen, nachdem die Kraftmaschine gestartet wurde und mindestens eine der vorbestimmten Bedingungen erfüllt ist.
Ausführungsformen der Logik von 4 sind ferner auf das Öffnen der zweiten Schaltervorrichtung 24 gerichtet, wenn entweder das Auto_Stopp-Signal 43 aktiv ist oder das Zündungssignal 13 nicht aktiv ist. Beispielsweise wird bei jeder der gestrichelten vertikalen Linien 3 und 6 die zweite Schaltervorrichtung 24 geöffnet, wenn das Auto_Stopp-Signal 43 aktiv wird. Analog wird die zweite Schaltervorrichtung 24 bei der gestrichelten vertikalen Linie 9 geöffnet, wenn das Zündungssignal 13 nicht mehr aktiv ist.
5 veranschaulicht eine zweite nicht einschränkende Logik von zeitlichen Reaktionen des Öffnens und Schließens der ersten und zweiten Schaltervorrichtung 22 bzw. 24 von 3 über mehrere Autostart- und Autostopp-Ereignisse hinweg in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Das Zündungssignal 13, das Start_EINGESCHALTET-Signal 41, das Auto_Stopp-Signal 43, das erste Schaltervorrichtungssignal 22 und das zweite Schaltervorrichtungssignal 24 sind jeweils Signale mit zwei Pegeln, die entweder bei einem niedrigen Pegel oder bei einem hohen Pegel betrieben werden können. Mit Bezug auf das Zündungssignal 13 zeigt ein niedriger Pegel an, dass das Zündungssignal 13 nicht aktiv ist, was einer Fahrzeugschlüssel-AUSGESCHALTET-Bedingung entspricht, und ein hoher Pegel zeigt an, dass das Zündungssignal 13 aktiv ist, was einer Fahrzeugschlüssel-EINGESCHALTET-Bedingung entspricht. Mit Bezug auf das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 zeigt ein hoher Pegel an, dass das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv ist, was einem Kraftmaschinen-Autostartereignis entspricht, und ein niedriger Pegel zeigt an, dass das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 nicht aktiv ist, was keinem Kraftmaschinen-Autostartereignis entspricht. Mit Bezug auf das Auto_Stopp-Signal 43 zeigt ein niedriger Pegel an, dass das Auto_Stopp-Signal 43 nicht aktiv ist, was keinem Autostopp-Ereignis entspricht, und ein hoher Pegel zeigt an, dass das Auto_Stopp-Signal 43 aktiv ist, was einem Autostopp-Ereignis der Kraftmaschine entspricht. Bezüglich der Schalter 22 und 24 zeigen hohe Pegel an, dass die Schalter 22 und 24 geschlossen sind, und niedrige Pegel zeigen an, dass die Schalter 22 und 24 geöffnet sind. Gestrichelte vertikale Linien 1–8 zeigen verschiedene zeitliche Ereignisse an.
Bei der nicht einschränkenden Logik von 5 wird die erste Schaltervorrichtung 22 normalerweise in einem geschlossenen Zustand gehalten, wenn das Zündungssignal 13 nicht aktiv ist oder von inaktiv auf aktiv wechselt. In Ansprechen darauf, dass das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv wird, wird die zweite Schaltervorrichtung 24 direkt vor der gestrichelten vertikalen Linie 1 innerhalb der vorbestimmten Verzögerung (z. B. 2 Millisekunden) geschlossen. Die erste Schaltervorrichtung 22 kann betrieben werden, um innerhalb der kurzen ersten vorbestimmten Zeitspanne (z. B. 10 Mikrosekunden), nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv wird, geöffnet zu werden, wenn eine Ankurbelspannung, die an den positiven Anschluss der primären ESD 14 angelegt wird, um die vorbestimmte Größe der Spannung unter diejenige der einen oder der mehreren Zusatzlasten 16 abfällt. Es versteht sich, dass der Controller 10 von 3 betrieben werden kann, um zu erlauben, dass die erste Schaltervorrichtung 22 erst geöffnet werden kann, nachdem die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen worden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform öffnet sich die erste Schaltervorrichtung 22 bei der gestrichelten vertikalen Linie 1 die kurze erste vorbestimmte Zeitspanne, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv geworden ist und die zweite Schaltervorrichtung 22 geschlossen wurde. Analog öffnet sich die erste Schaltervorrichtung 22 bei der gestrichelten vertikalen Linie 4 die kurze erste vorbestimmte Zeitspanne, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41, bei der gestrichelten vertikalen Linie 3 aktiv wurde, und die zweite Schaltervorrichtung 22 vor der gestrichelten vertikalen Linie 4 geschlossen wurde. Analog öffnet sich die erste Schaltervorrichtung 22 bei der gestrichelten vertikalen Linie 6 die kurze erste vorbestimmte Zeitspanne, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv wurde und die zweite Schaltervorrichtung 24 vor der gestrichelten vertikalen Linie 6 geschlossen wurde.
Die erste Schaltervorrichtung 22 bleibt offen, bis eine oder mehrere der vorbestimmten Bedingungen erfüllt sind. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die erste Schaltervorrichtung 22 bei der gestrichelten vertikalen Linie 2 in den geschlossenen Zustand überführt, wenn eine oder mehrere der vorbestimmten Bedingungen erfüllt sind. Bei einer Ausführungsform wird die erste Schaltervorrichtung 22 bei der gestrichelten vertikalen Linie 2 in den geschlossenen Zustand überführt, wenn die Spannung der primären ESD 14 die Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten 16 um die vorbestimmte Größe überschreitet. Bei einer anderen Ausführungsform wird die erste Schaltervorrichtung 22 bei der gestrichelten vertikalen Linie 2 in den geschlossenen Zustand überführt, nachdem die vorbestimmte Zeitspanne seit dem Einleiten des aktiven Start_EINGESCHALTET-Signals 41 vergangen ist. Auch wenn die Spannung der primären ESD 14 bei dieser Ausführungsform die Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten um die vorbestimmte überschreitet, wird die erste Schaltervorrichtung 22 nicht in den geschlossenen Zustand überführt, bis die zweite vorbestimmte Zeitspanne vergangen ist. Bei noch einer anderen Ausführungsform kann die erste Schaltervorrichtung 22 offen bleiben, bis das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 inaktiv wird. Das inaktive Start_EINGESCHALTET-Signal 41 zeigt die Beendigung des Kraftmaschinenstartereignisses an.
Ausführungsformen der Logik von 5 sind ferner darauf gerichtet, dass die zweite Schaltervorrichtung 24 innerhalb der vorbestimmten Verzögerung, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv wird, geschlossen wird. Beispielsweise wird das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 bei der gestrichelten vertikalen Linie 3 aktiv und die zweite Schaltervorrichtung 24 wird direkt vor der gestrichelten vertikalen Linie 4 geschlossen, wobei sich die vorbestimmte Verzögerung zwischen der gestrichelten vertikalen Linie 3 und direkt vor der gestrichelten vertikalen Linie 4 befindet. Bei einer Ausführungsform ohne Einschränkung ist die vorbestimmte Verzögerung zwischen der gestrichelten vertikalen Linie 3 und direkt vor der gestrichelten vertikalen Linie 4 gleich 2 Millisekunden. Darüber hinaus wird die zweite Schaltervorrichtung 24 beruhend auf dem frühesten der Ereignisse geöffnet, dass das Zündungssignal 13 inaktiv wird, dass das Auto_Stopp-Signal 43 aktiv wird, und dass die vorbestimmte Zeitspanne vergangen ist, seitdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 13 inaktiv geworden ist. Das Ermöglichen, dass die zweite Schaltervorrichtung 24 die vorbestimmte Zeitspanne lang geschlossen bleiben kann, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 inaktiv geworden ist, ermöglicht, dass die Zusatz-ESD 20 von der nun mit Kraftstoff versorgten und laufenden Kraftmaschine vollständig aufgeladen wird, nachdem sie durch das Liefern von elektrischer Energie an die eine oder die mehreren Zusatzlasten 16 während des Kraftmaschinenankurbelns teilweise entleert wurde. Jedoch ist es gewünscht, die zweite Schaltervorrichtung 24 zu öffnen, nachdem sie aufgeladen wurde, so dass die Zusatz-ESD 20 in einer vollständig aufgeladenen Bedingung bleibt, so dass elektrische Energie an eine oder mehrere Zusatzlasten 16 während nachfolgender Autostartereignisse der Kraftmaschine geliefert werden kann. Bei der von 5 dargestellten Ausführungsform wird die zweite Schaltervorrichtung 24 direkt vor der gestrichelten vertikalen Linie 4 geschlossen, und daher tritt das Schließen innerhalb der vorbestimmten Verzögerung auf, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal bei der gestrichelten vertikalen Linie 3 aktiv wird. Die zweite Schaltervorrichtung 24 bleibt geschlossen, bis das Auto_Stopp-Signal 43 bei der gestrichelten vertikalen Linie 5 aktiv wird. Darüber hinaus wird die zweite Schaltervorrichtung 24 direkt vor der gestrichelten vertikalen Linie 6 innerhalb der vorbestimmten Verzögerung, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv wird, geschlossen. Die zweite Schaltervorrichtung 24 bleibt in der vorbestimmten Zeitspanne von dem Zeitpunkt an, an dem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 bei der gestrichelten vertikalen Linie 7 inaktiv wird, bis zum Öffnen bei der gestrichelten vertikalen Linie 8 geschlossen, wobei die vorbestimmte Zeitspanne von dem Zeitpunkt an, an dem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 inaktiv wurde, zwischen den vertikalen Linien 7 und 8 liegt.
6 veranschaulicht einen beispielhaften Schaltplan ohne Einschränkung für das Schaltervorrichtungsmodul 150 von 3 mit einem Vorspannungs-Stromversorgungsschaltkreis 601, einem Schaltsteuerungslogik-Schaltkreis 602 und einem Treiberschaltkreis 603 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Die Schaltkreise 601–603 enthalten diverse Dioden, Zener-Dioden, Widerstände, Verstärker, Kondensatoren, Gates, Masse und Messgeräte, die jeweils durch ihr entsprechendes Schaltplansymbol für allgemeine Elektronik dargestellt sind. Der Vorspannungs-Stromversorgungsschaltkreis 601 entnimmt Leistung aus einem Anschluss 616, der den Zusatzlasten 16 entspricht. Der Vorspannungs-Stromversorgungsschaltkreis 601 enthält eine Eingabefilterung, einen Überspannungsschutz und einen Rückwärtsspannungsschutz und liefert eine vorbestimmte geregelte Spannung (z. B. 10 bis 12 V) über einen Anschluss 607 an den Schaltsteuerungslogikschaltkreis und den Treiberschaltkreis 602 bzw. 603. Der Schaltsteuerungslogikschaltkreis 602 bereitet das Eingabe-Zündungssignal 13 von einem Zündungsanschluss 693, der dem Zündungsmodul 11 innerhalb des Zündungssignal-Teilschaltkreises 610 entspricht, das Eingabe-Start_EINGESCHALTET-Signal 41 von einem Starteranschluss 694, der dem Startersolenoidmodul 40 innerhalb eines Start_EINGESCHALTET-Signal-Teilschaltkreises 620 entspricht, und das Eingabe-Auto_Stopp-Signal 43 von einem Pumpenanschluss 695, der dem Pumpenmodul 42 innerhalb eines Auto_Stopp-Signal-Teilschaltkreises 630 entspricht, auf und verarbeitet diese, um für den Treiberschaltkreis 603 zum Steuern der Schalter 22 und 24 notwendige Signale 611, 621 und 631 zu erzeugen. Ferner ist ein Massenanschluss 696 dargestellt, der das Massesignal 19 enthält. Die Teilschaltkreise 620 und 630 enthalten jeweils einen Anschluss 614, der eine Spannung anzeigt, die der primären ESD 14 entspricht.
Der Treiberschaltkreis 603 enthält einen Ladungspumpenschaltkreis 660, der ausgestaltet ist, um die erste Schaltervorrichtung 22 geschlossen zu halten. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die erste Schaltervorrichtung 22 im Anschluss an das Schließen der zweiten Schaltervorrichtung 24 geöffnet werden, wenn die Spannung der primären ESD 14 um die vorbestimmte Größe kleiner als die Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten wird und das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv ist. Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Treibersteuerungssignale 621 und 631 aus dem Start_EINGESCHALTET-Signal 41 und dem Auto_Stopp-Signal 43 hergeleitet. Das Signal 621 ermöglicht das Öffnen des ersten Schalters 22 innerhalb der ersten vorbestimmten Zeitspanne, wenn die Spannung am Anschluss 614, welcher der primären ESD 14 entspricht, um die vorbestimmte Größe unter diejenige des Anschlusses 616 abfällt, welcher den Zusatzlasten 16 entspricht, wenn das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv ist. Das Signal 631 ermöglicht das Schließen des zweiten Schalters 24 innerhalb der vorbestimmten Verzögerung von dem Augenblick an, an dem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv wurde, und vor dem Öffnen des ersten Schalters 22. Der Treiberschaltkreis 603 enthält einen Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 650 für die erste Schaltervorrichtung, der ausgestaltet ist, um die erste Schaltervorrichtung 22 mit Hilfe des Entladens von Gates der ersten Schaltervorrichtung 22 zu öffnen, wenn die Spannung am Anschluss 614 um die zweite vorbestimmte Größe der Spannung unter diejenige am Anschluss 616 abfällt, was dem entspricht, dass die Spannung der primären ESD 14 um die vorbestimmte Größe der Spannung kleiner als die Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten 16 wird. Der Treiberschaltkreis 603 enthält ferner einen Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 640 für die zweite Schaltervorrichtung, der ausgestaltet ist, um die zweite Schaltervorrichtung 24 mit Hilfe des Entladens/Aufladens von Gates der zweiten Schaltervorrichtung 24 zu öffnen und zu schließen.
Die erste Schaltervorrichtung 22 enthält einen einzigen oder mehrere parallel geschaltete Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), die jeweils einen jeweiligen Gatewiderstand aufweisen. Eine Source eines jeden MOSFET der ersten Schaltervorrichtung 22 ist über den Anschluss 614 mit der primären ESD 14 elektrisch gekoppelt, und ein Drain eines jeden MOSFET der ersten Schaltervorrichtung 22 ist über den Anschluss 616 mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 elektrisch gekoppelt. Die erste Schaltervorrichtung 22 kann auf der Grundlage einer Spannung, die sie von dem Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 650 für die erste Schaltervorrichtung empfängt, welche ausgestaltet ist, um die Gates der ersten Schaltervorrichtung 22 unter zuvor beschriebenen Bedingungen zu öffnen, zwischen geöffneten und geschlossenen Zuständen überführt werden. Die zweite Schaltervorrichtung 24 enthält einen einzigen oder mehrere parallel geschaltete MOSFETs, die jeweils einen jeweiligen Gatewiderstand aufweisen. Eine Source jedes MOSFETs der zweiten Schaltervorrichtung 24 ist mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 über einen Anschluss 716 elektrisch gekoppelt und ein Drain jedes MOSFETs der zweiten Schaltervorrichtung 24 ist mit der Zusatz-ESD 20 über den Anschluss 620 elektrisch gekoppelt. Die zweite Schaltervorrichtung 24 kann auf der Grundlage einer Spannungsverstärkung, die sie von dem Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 640 für die zweite Schaltervorrichtung empfängt, um die zweite Schaltervorrichtung 24 zu öffnen und zu schließen, unter Verwendung des Steuerungssignals 631, das aus dem Start_EINGESCHALTET-Signal und dem Auto_Stopp-Signal hergeleitet wird, wie zuvor vorstehend in der beispielhaften Ausführungsform von 3 beschrieben wurde, zwischen geöffneten und geschlossenen Zuständen überführt werden. Wenn bei dieser Ausführungsform das Zündungssignal (Lauf/Ankurbelsignal) ausgeschaltet ist, unterbricht dies Leistung an den Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 640 für die zweite Schaltervorrichtung, um die zweite Schaltervorrichtung 24 auszuschalten.
7 veranschaulicht einen nicht einschränkenden beispielhaften Schaltplan des Schaltervorrichtungsmoduls 150 von 3 mit einem Vorspannungs-Steuerungsschaltkreis 701, einem Schaltsteuerungslogik-Schaltkreis 702 und einem Treiberschaltkreis 703 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Die Schaltkreise 701–703 enthalten diverse Dioden, Zener-Dioden, Widerstände, Verstärker, Kondensatoren, Gates und Messgeräte, die jeweils durch ihr entsprechendes Schaltplansymbol für allgemeine Elektronik dargestellt sind. Der Vorspannungs-Stromversorgungsschaltkreis 701 entnimmt Leistung aus einem Anschluss 716, der den Zusatzlasten 16 entspricht. Der Stromversorgungsschaltkreis 701 enthält eine Eingangsfilterung, einen Überspannungsschutz und einen Rückwärtsspannungsschutz und liefert eine vorbestimmte geregelte Spannung (z. B. 10 bis 12 V) über einen Anschluss 707 an den Schaltsteuerungslogik-Schaltkreis und den Treiberschaltkreis 702 bzw. 703, wenn das Zündungssignal 13 EINGESCHALTET und aktiv ist. Der Schaltsteuerungslogik-Schaltkreis 702 bereitet das Eingabe-Zündungssignal 13 von einem Anschluss 793, der dem Zündungsmodul 11 innerhalb eines Zündungsteilschaltkreises 710 entspricht, das Eingabe-Start_EINGESCHALTET-Signal 41 von einem Anschluss 794, der dem Startersolenoidmodul 40 innerhalb eines Start_EINGESCHALTET-Teilschaltkreises 719 entspricht, und das Eingabe-Auto_Stopp-Signal 43 von einem Anschluss 795, der dem Pumpenmodul 42 in einem Auto_Stopp-Teilschaltkreis 729 entspricht, auf und verarbeitet diese, um die notwendigen Signale 709, 720 und 730 zu erzeugen. Das Signal 709 schaltet Leistung an einen Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 740 für die zweite Schaltervorrichtung der zweiten Schaltervorrichtung 24 aus, wenn die Zündung AUSGESCHALTET oder inaktiv ist. Die Signale 720 und 730 markieren die Ereignisse, wenn das Start_EINGESCHALTET-Signal und das Auto_Stopp-Signal aktiv oder inaktiv werden, welche an einen Zeitgeber-Schaltkreis 780 geliefert werden, um ein Steuerungssignal 750 für die Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 740 für die zweite Schaltervorrichtung mit Hilfe der Logik zu erzeugen, die vorstehend mit Bezug auf die nicht einschränkende beispielhafte zweite Logik von 5 beschrieben wurde. Der Schaltsteuerungslogik-Schaltkreis 702 enthält ferner einen Masseanschluss 796 und das Massesignal 19.
Der Treiberschaltkreis 703 enthält ferner einen Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 760 für die erste Schaltervorrichtung, der ausgestaltet ist, um die erste Schaltervorrichtung 22 im Normalfall geschlossen zu halten. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die erste Schaltervorrichtung 22 im Anschluss an das Schließen der zweiten Schaltervorrichtung 24 geöffnet werden, wenn die Spannung der primären ESD 14, die durch den Anschluss 714 gegeben ist, um die vorbestimmte Größe kleiner als die Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten 16, die durch den Anschluss 716 gegeben ist, wird und das Start_EINGESCHALTET-Signal und das Zündungssignal aktiv sind. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann das Start_EINGESCHALTET-Signal durch das Start_EINGESCHALTET-Ereignissignal 720 bereitgestellt sein. Der Ladungspumpenschaltkreis 740 für die zweite Schaltervorrichtung ist ausgestaltet, um die zweite Schaltervorrichtung 24 mit Hilfe des Entladens/Aufladens von Gates der zweiten Schaltervorrichtung 24 zu öffnen und zu schließen. Der Anschluss 720 gibt die Zusatz-ESD 20 an.
Die erste Schaltervorrichtung 22 enthält einen einzigen oder mehrere parallel geschaltete MOSFETs, die alle einen jeweiligen Widerstand aufweisen. Eine Source jedes MOSFETs der ersten Schaltervorrichtung 22 ist über den Anschluss 714 mit der primären ESD 14 gekoppelt, und ein Drain jedes MOSFETs der ersten Schaltervorrichtung 22 ist über den Anschluss 716 mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 elektrisch gekoppelt. Die erste Schaltervorrichtung 22 kann auf der Grundlage einer Spannung, die sie von dem ersten Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 760 empfängt, um die erste Schaltervorrichtung 22 zu öffnen, zwischen geöffneten und geschlossenen Zuständen überführt werden. Die zweite Schaltervorrichtung 24 enthält einen einzigen oder mehrere parallel geschaltete MOSFETs, die alle einen jeweiligen Gatewiderstand aufweisen. Eine Source jedes MOSFETs der zweiten Schaltervorrichtung 24 ist über den Anschluss 716 mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 elektrisch gekoppelt, und ein Drain jedes MOSFETs der zweiten Schaltervorrichtung 24 ist über den Anschluss 720 mit der Zusatz-ESD 20 elektrisch gekoppelt. Die zweite Schaltervorrichtung 24 kann auf der Grundlage einer Spannung, die sie von dem Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 740 für die zweite Schaltervorrichtung empfängt, um die zweite Schaltervorrichtung 24 zu öffnen und zu schließen, zwischen geöffneten und geschlossenen Zuständen überführt werden.
8 veranschaulicht einen beispielhaften Schaltplan ohne Einschränkung des Schaltervorrichtungsmoduls 150 von 3 mit einem Vorspannungs-Steuerungsschaltkreis 801, einem Ladungspumpen/Treiberschaltkreis 802 für die erste Schaltervorrichtung, einem Ladungspumpen/Treiberschaltkreis 803 für die zweie Schaltervorrichtung und einem Controller 804 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Die Schaltkreise 801–803 enthalten diverse Dioden, Zener-Dioden, Widerstände, Verstärker, Kondensatoren, Gates, Masse und Messgeräte, die jeweils durch ihr entsprechendes Schaltplansymbol für allgemeine Elektronik dargestellt sind. Der Vorspannungs-Stromversorgungsschaltkreis 801 entnimmt Leistung aus einem Anschluss 816, der den Zusatzlasten 16 entspricht. Der Vorspannungs-Stromversorgungsschaltkreis enthält eine Eingabefilterung und einen Schutz gegen Rückwärtsspannungen und liefert eine oder mehrere vorbestimmte geregelte Spannungen (z. B. 5 V, 12 V) von Anschlüssen 807 an die Ladungspumpen/Treiberschaltungen 802 bzw. 803 für die erste und zweite Schaltervorrichtung. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Controller 804 eine Verarbeitungsvorrichtung und entspricht dem Controller 10 von 1 und 3.
Der Ladungspumpen/Treiberschaltkreis 802 für die erste Schaltervorrichtung ist ausgestaltet, um mit Hilfe einer Ausgangsspannung von einem Anschluss 809 des Ladungspumpen/Treiberschaltkreises 802 die erste Schaltervorrichtung 22 in einem normalerweise geschlossenen Zustand zu halten. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die erste Schaltervorrichtung 22 im Anschluss an das Schließen der zweiten Schaltervorrichtung 24 unter Verwendung eines aktiven Signals 850 geöffnet werden, das von dem Controller 804 ausgegeben wird, wenn die Spannung der primären ESD 14 um die vorbestimmte Größe kleiner als die Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten 16 wird und das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv ist. Zum Beispiel gibt der Controller 84 das aktive Signal 850 aus, um zu verhindern, dass die Ausgangsspannung von dem Anschluss 809 die erste Schaltervorrichtung 22 schließt, wodurch veranlasst wird, dass die erste Schaltervorrichtung 22 geöffnet wird, wenn die Spannung der primärem ESD 14 um die vorbestimmte Größe kleiner als die Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten 16 wird, und das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv ist. Bei der dargestellten Ausführungsform kann das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 an den Controller 804 geliefert werden. Die Ladungspumpen/Treiberschaltung 803 für die zweite Schaltervorrichtung ist ausgestaltet, um die zweite Schaltervorrichtung 24 über das Öffnen/Schließen von Gates der zweiten Schaltervorrichtung 24, durch einen Durchgangsschaltkreis 805, der von der Schaltersteuerungslogik des Controllers 804 über ein Signal 860 gesteuert wird, das von dem Controller 804 ausgegeben wird, zu öffnen und zu schließen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Durchgangsschalter [engl.: pass switch] 815 des Durchgangsschaltkreises 805 offen gehalten, wenn das Signal 860 inaktiv ist, um zu verhindern, dass eine Ausgangsspannung von einem Anschluss 811 des Ladungspumpen/Treiberschaltkreises 803 die Gates der zweiten Schaltervorrichtung 24 schließt. Wenn das Signal 860 aktiv ist, wird der Durchgangsschalter 815 geschlossen, um zu ermöglichen, dass die Ausgangsspannung von dem Anschluss 811 die Gates der zweiten Schaltervorrichtung 24 schließt, was ein Schließen der zweiten Schaltervorrichtung 24 verursacht.
Die erste Schaltervorrichtung 22 enthält einen einzigen oder mehrere parallel geschaltete MOSFETs, von denen jeder einen jeweiligen Gatewiderstand aufweist. Eine Source jedes MOSFETs der ersten Schaltervorrichtung 22 ist über einen Anschluss 814 mit der primären ESD 14 elektrisch gekoppelt, und ein Drain jedes MOSFETs der ersten Schaltervorrichtung 22 ist über einen Anschluss 814 mit einer oder mehreren Zusatzlasten 16 elektrisch gekoppelt. Die erste Schaltervorrichtung 22 kann auf der Grundlage eines Spannungssignals 812, das sie von dem Ladungspumpen/Vergleicherschaltkreis 802 für die erste Schaltervorrichtung empfängt, um die erste Schaltervorrichtung 22 zu öffnen, wenn das Signal 850 aktiv ist, zwischen geöffneten und geschlossenen Zuständen überführt werden. Die zweite Schaltervorrichtung 24 enthält einen einzigen oder mehrere parallel geschaltete MOSFETs, von denen jeder einen jeweiligen Gatewiderstand aufweist. Eine Source jedes MOSFETs der zweiten Schaltervorrichtung 24 ist über den Anschluss 816 mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 elektrisch gekoppelt, und ein Drain jedes MOSFETs der zweiten Schaltervorrichtung 24 ist über einen Anschluss 820 mit der Zusatz-ESD 20 elektrisch gekoppelt. Die zweite Schaltervorrichtung 24 kann auf der Grundlage eines Spannungsverstärkungssignals 813, das sie von dem Ladungspumpen/Treiberschaltkreis 803 für die zweite Schaltervorrichtung empfängt, zwischen geöffneten und geschlossenen Zuständen überführt werden. Beispielsweise wird das Spannungsverstärkungssignal 813 die zweite Schaltervorrichtung 24 schließen, wenn das von dem Controller 804 ausgegebene Signal 860 aktiv ist, und das Spannungsverstärkungssignal 813 wird die zweite Schaltervorrichtung 24 öffnen, wenn das Signal 860 inaktiv ist.
Der Controller 804, der vorstehend mit Bezug auf den Controller 10 von 3 beschrieben ist, empfängt das Zündungssignal 13 vom Zündungsmodul 11, das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 von dem Startersolenoidmodul 40 und das Auto_Stopp-Signal 43 von dem Pumpenmodul 42. Der Controller 804 ist ausgestaltet, um über das aktive Signal 850 dem Ladungspumpen Treiberschaltkreis 802 für die erste Schaltervorrichtung zu befehlen, die erste Schaltervorrichtung 22 innerhalb einer kurzen ersten vorbestimmten Zeitspanne (z. B. 10 Mikrosekunden) zu öffnen, wenn eine an den positiven Anschluss der primären ESD 14 angelegte Ankurbelspannung (z. B. die ESD-Spannung 145) um eine erste vorbestimmte Größe unter diejenige der Zusatzlastspannung 165 abfällt. Die erste Schaltervorrichtung 22 öffnet sich innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, nachdem die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen worden ist, wobei der Controller 804 über das aktive Signal 860 dem Ladungspumpen/Treiberschaltkreis 803 für die zweite Schaltervorrichtung befiehlt, die zweite Schaltervorrichtung 24 innerhalb der vorbestimmten Verzögerung (z. B. der maximalen vorbestimmten Zeitspanne von 2 Millisekunden) zu schließen, nachdem das Start_EINGESCHALTET-Signal 41 aktiv wird. Danach bleibt die erste Schaltervorrichtung 22 geöffnet, bis die eine oder die mehreren vorstehend beschriebenen vorbestimmten Bedingungen erfüllt worden sind. Der Controller 804 befiehlt über das inaktive Signal 860, dass die zweite Schaltervorrichtung 24 durch das Spannungsverstärkungssignal 813 der Treiberschaltung 803 unter Verwendung einer Kombination aus dem aktiven Auto_Stopp-Signal, dem inaktiven Start_EINGESCHALTET-Signal oder dem inaktiven Zündungssignal 43, 41 bzw. 13 und wenn andere vorstehend beschriebene vorbestimmte Bedingungen erfüllt worden sind, geöffnet wird.
9 veranschaulicht eine beispielhafte Aufzeichnung 500 einer Ankurbelspannung 502, einer Lastspannung 504 und eines Stroms 506 während eines Kraftmaschinenankurbelereignisses, das den beispielhaften Batterieisolatorschaltkreis von 2 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung verwendet. Es versteht sich, dass während eines Autostarts der Kraftmaschine eine Spannung von der primären ESD 14 geliefert wird, um Energie zu liefern, die zum Ankurbeln der Kraftmaschine benötigt wird. Folglich wird während eines Ankurbelns der Kraftmaschine Strom aus der primären ESD 14 entnommen.
Die horizontale X-Achse der Aufzeichnung 500 bezeichnet die Zeit in Sekunden, die linksseitige vertikale Y-Achse bezeichnet die Spannung in Volt und die rechtsseitige vertikale Y-Achse bezeichnet den Strom in Ampere. In Ansprechen auf ein Kraftmaschinenankurbelereignis bei etwa 12,1 Sekunden fällt die Ankurbelspannung 502 von etwa 13 Volt auf weniger als 11 Volt ab und der entnommene Strom 506 steigt von etwa 0 Ampere auf etwa 890 Ampere an. Wenn das Starten der Kraftmaschine stattfindet, beginnt der Strom 506 zurück auf null Ampere abzunehmen und die Ankurbelspannung 502 beginnt zurück auf etwa 13 Volt anzusteigen. Es ist festzustellen, dass die Lastspannung 504 keinen wesentlichen Spannungsabfall erfährt, weil die erste Schaltervorrichtung 22 während des Kraftmaschinenankurbelereignisses geöffnet wird, um den Startermotor 12 und die primäre ESD 14 von der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 zu trennen, und die zweite Schaltervorrichtung 24 geschlossen wird, um die Zusatz-ESD 20 mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 elektrisch zu koppeln, bevor die erste Schaltervorrichtung 22 geöffnet wird. Folglich liefert die Zusatz-ESD 20 Energie an die eine oder die mehreren Zusatzlasten 16 während des Kraftmaschinenankurbelereignisses. Aufgrund der Trennung zwischen dem Startermotor 12 und der primären ESD 14 von der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 erfährt die Lastspannung 504 während des Ankurbelns der Kraftmaschine keinen Spannungsabfall.
10 veranschaulicht eine beispielhafte Aufzeichnung 100 einer Ankurbelspannung 102, einer Lastspannung 104 und eines Stroms 106 während eines Kraftmaschinenankurbelereignisses ohne Verwendung des beispielhaften Batterieisolatorschaltkreises von 2 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Es versteht sich, dass Spannung von der primären ESD 14 während eines Autostarts der Kraftmaschine geliefert wird, um Energie bereitzustellen, die zum Ankurbeln der Kraftmaschine benötigt wird. Folglich wird aus der primären ESD 14 während des Ankurbelns der Kraftmaschine Strom entnommen.
Die horizontale x-Achse der Aufzeichnung bezeichnet die Zeit in Sekunden, die linksseitige vertikale y-Achse bezeichnet die Spannung in Volt und die rechtsseitige vertikale y-Achse gibt den Strom in Ampere an. In Ansprechen auf ein Kraftmaschinenankurbelereignis bei etwa 0,1 Sekunden, fällt die Ankurbelspannung 102 von etwa 12 Volt auf etwa 7 Volt ab und der entnommene Strom 106 steigt von 0 Ampere auf etwa 900 Ampere an. Wenn das Starten der Kraftmaschine stattfindet, beginnt die Ankurbelspannung 102 wieder auf etwa 12 Volt anzusteigen und der Strom 106 beginnt mit der Abnahme zurück auf Null Ampere. Im Gegensatz zu der Aufzeichnung 500 von 9 erfährt die Lastspannung 104 einen Spannungsabfall von etwa 12 Volt auf etwa 7 Volt ähnlich wie derjenige der Ankurbelspannung 102. Da der Startermotor 12 und die primäre ESD 14 nicht von der einen oder den mehreren Zusatzlasten 16 getrennt sind, ergibt sich der große Spannungsabfall bei der Lastspannung 104 während des Autostartereignisses der Kraftmaschine, wenn die Kraftmaschine angekurbelt wird und große Ströme aus der primären ESD 14 entnommen werden. Wie vorstehend erwähnt wurde, werden große Spannungsabfälle bei der Lastspannung 104 als Spannungsabsacken bezeichnet und können zu Diagnosefehlern im elektrischen System, die an den Fahrer weitergeleitet werden, zu Rücksetzvorgängen von Controllern und zu anderen elektrischen Fehlern führen wie etwa, dass die Fahrzeuginnenbeleuchtung und Zubehörgeräten unterbrochen werden.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen dazu beschrieben. Beim Lesen und Verstehen der Beschreibung können anderen weitere Modifikationen und Veränderungen einfallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, die als die beste Art betrachtet werden, um diese Offenbarung auszuführen, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen enthalten wird, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zur Spannungsstabilisierung während eines Kraftmaschinenstartereignisses eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst, dass: bei einem Schaltervorrichtungsmodul ein aktives Start_EINGESCHALTET-Signal von einem Startersolenoidmodul empfangen wird, welches die Einleitung des Kraftmaschinenstartereignisses anzeigt; bei dem Schaltervorrichtungsmodul eine elektrische Zusatz-Energiespeichervorrichtung (ESD) mit einer oder mehreren Zusatzlasten innerhalb einer vorbestimmten Verzögerung nach dem Empfang des aktiven Start_EINGESCHALTET-Signals elektrisch gekoppelt wird; bei dem Schaltervorrichtungsmodul eine primäre ESD und ein Startermotor von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch erst entkoppelt werden, nachdem die Zusatz-ESD mit der einen oder mehreren Zusatzlasten elektrisch gekoppelt worden ist; und in Ansprechen auf eine vorbestimmte Bedingung, die auftritt, während die primäre ESD und der Startermotor von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch entkoppelt sind, bei dem Schaltervorrichtungsmodul die primäre ESD und der Startermotor mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch gekoppelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schaltervorrichtungsmodul umfasst: eine erste Schaltervorrichtung, welche die primäre ESD und den Startermotor von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch nur entkoppelt, wenn sie geöffnet ist, und welche die primäre ESD und den Startermotor mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch nur koppelt, wenn sie geschlossen ist; eine zweite Schaltervorrichtung, welche die Zusatz-ESD mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch nur koppelt, wenn sie geschlossen ist, und welche die Zusatz-ESD von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch nur entkoppelt, wenn die sie geöffnet ist; und einen Controller, der die erste und zweite Schaltervorrichtung auf der Grundlage des Empfangs des Start_EINGESCHALTET-Signals und/oder eines Auto_Stopp-Signals von einem elektrohydraulischen Getriebepumpenmodul und/oder eines Zündungssignals von einem Zündungsmodul öffnet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektrische Koppeln der Zusatz-ESD mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten innerhalb der vorbestimmten Verzögerung umfasst, dass die vorbestimmte Verzögerung kleiner als eine Zeitverzögerung ist, die mit dem Betätigen eines Startersteuerungssolenoids in Ansprechen auf das aktive Start_EINGESCHALTET-Signal von dem Startersolenoidmodul verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: im Anschluss an das elektrische Koppeln der Zusatz-ESD mit einer oder mehreren Zusatzlasten bei dem Schaltervorrichtungsmodul die Zusatz-ESD von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch entkoppelt wird, beruhend auf dem frühesten der folgenden Signale, die von dem Schaltervorrichtungsmodul empfangen werden, die umfassen: ein inaktives Zündungssignal von einem Zündungsmodul, welches eine Fahrzeugschlüssel-AUSGESCHALTET-Bedingung anzeigt; und ein aktives Auto_Stopp-Signal von einem elektrohydraulischen Getriebepumpenmodul, welches die Einleitung eines Kraftmaschinen-Autostoppereignisses anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektrische Entkoppeln der primären ESD und des Startermotors von der einen oder den mehreren Zusatzlasten erst nachdem die Zusatz-ESD mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch gekoppelt wurde, umfasst, dass: die primäre ESD und der Startermotor von der einen oder den mehreren Zusatzlasten innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem ersten Empfangen des inaktiven Start_EINGESCHALTET-Signals elektrisch entkoppelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektrische Entkoppeln der primären ESD und des Startermotors von der einen oder den mehreren Zusatzlasten erst nachdem die Zusatz-ESD mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch gekoppelt worden ist, umfasst, dass: die primäre ESD und der Startermotor von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch entkoppelt werden, wenn eine überwachte Ankurbelspannung an der primären ESD um eine vorbestimmte Größe der Spannung unter eine überwachte Spannung der Zusatz-ESD abfällt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Bedingung in Ansprechen darauf auftritt, dass eine überwachte Spannung der primären ESD eine überwachte Spannung der einen oder mehreren Zusatzlasten um eine vorbestimmte Größe überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Bedingung in Ansprechen darauf auftritt, dass eine vorbestimmte Zeitspanne ab einem Zeitpunkt, bei dem das Start_EINGESCHALTET-Signal von dem Schaltervorrichtungsmodul zum ersten Mal empfangen wurde, vergangen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Bedingung in Ansprechen darauf auftritt, dass das Schaltervorrichtungsmodul ein inaktives Start_EINGESCHALTET-Signal von dem Startersolenoidmodul empfängt, das die Beendigung des Kraftmaschinenstartereignisses anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: bei dem Schaltervorrichtungsmodul eine Spannung der primären ESD und eine Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten überwacht werden; bei dem Schaltervorrichtungsmodul ein aktives Zündungssignal empfangen wird, das eine Fahrzeugschlüssel-EINGESCHALTET-Bedingung anzeigt; und bei dem Schaltervorrichtungsmodul die primäre ESD und der Startermotor von der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch entkoppelt werden, wenn die Spannung der primären ESD um eine vorbestimmte Größe kleiner als die Spannung der einen oder der mehreren Zusatzlasten ist und erst nachdem die Zusatz-ESD mit der einen oder den mehreren Zusatzlasten elektrisch gekoppelt worden ist.