Die
Erfindung betrifft eine Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den im Oberbegriff des Anspruchs
1 genannten Merkmalen.The
The invention relates to a starting device for starting an internal combustion engine,
in particular a motor vehicle, with the in the preamble of claim
1 mentioned features.
Es
ist bekannt, daß Brennkraftmaschinen mittels
einer Startvorrichtung gestartet werden müssen, da diese nicht von alleine
anlaufen. Hierzu werden üblicherweise
Startermotoren eingesetzt, die über
ein als sogenanntes Einrückrelais
ausgebildetes Starterrelais mit einer Spannungsquelle verbunden
werden und gleichzeitig ein Ritzel des Startermotors mit der Brennkraftmaschine
zum Andrehen in Eingriff gebracht wird. Zum Einschalten des Starterrelais
ist es bekannt, dieses über
einen externen Schalter, beispielsweise einem Zündschalter oder Startschalter
des Kraftfahrzeugs oder ein externes Relais anzusteuern.It
is known that internal combustion engines by means of
a starting device must be started, as these are not on their own
start. These are usually
Starter motors used over
as a so-called engagement relay
trained starter relay connected to a voltage source
become and at the same time a pinion of the starter motor with the internal combustion engine
is engaged for cranking. To switch on the starter relay
it is known this over
an external switch, such as an ignition switch or start switch
of the motor vehicle or to control an external relay.
Hierdurch
wird der relativ große
Strom, der beim Betätigen
des Starterrelais fließt,
besser beherrschbar. Das Starterrelais erzeugt mit diesem Strom
die erfoderliche Kraft, um die Startvorrichtung einzuspuren und
eine Kontaktbrücke
zu schließen, um
den Startermotor mit der Spannungsquelle zu verbinden. Das Starterrelais
weist hierzu bekanntermaßen
eine Einzugs- und Haltewicklung auf. Nach erfolgtem Start wird der
Startvorgang vom Führer
des Kraftfahrzeugs durch Trennen der Spannungsquelle von dem Startermotor
beendet.hereby
is the relatively large
Electricity when pressed
the starter relay is flowing,
better controllable. The starter relay generates with this current
the erfoderliche force to einzuspuren the starting device and
a contact bridge
close to
connect the starter motor to the voltage source. The starter relay
has this known
a retraction and holding winding on. After the start is the
Starting process by the leader
of the motor vehicle by disconnecting the voltage source from the starter motor
completed.
Aus
der DE-OS 28 36 047 ist
eine Steuerschaltung zum Ansteuern des Starterrelais bekannt, mit
dem eine manuelle Fehlbedienung des Starterrelais, beispielsweise über einen
Zündschalter,
einen Anlaßschalter
beziehungsweise einen kombinierten Zündanlaßschalter verhindert werden
soll. Darüber hinaus
sind beispielsweise aus der US-PS
4,739,736 elektronische Einrichtungen bekannt, die zum
Ansteuern des Starterrelais einer Startvorrichtung eingesetzt werden.From the DE-OS 28 36 047 a control circuit for driving the starter relay is known with which a manual maloperation of the starter relay, for example via an ignition switch, a starter switch or a combined ignition starter switch should be prevented. In addition, for example, from the U.S. Patent 4,739,736 electronic devices are known which are used to drive the starter relay of a starting device.
Aus
der DE-OS 40 31 275 als
nächstliegendem
Stand der Technik ist eine Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine
bekannt, die einen Startermotor aufweist, welcher mit einem über ein Starterrelais
mit einer Spannungsquelle verbindbar und mit der Brennkraftmaschine
zum Andrehen in Eingriff bringbar ist. Dabei dient eine elektronische Einrichtung
dazu, ein elektronisches Relais anzusteuern, um mit diesem das Starterrelais
anzusteuern.From the DE-OS 40 31 275 As the closest prior art, a starting device for starting an internal combustion engine is known which has a starter motor, which is connected to a via a starter relay with a voltage source and engageable with the internal combustion engine for cranking. In this case, an electronic device is used to control an electronic relay in order to control the starter relay with this.
Vorteile der
ErfindungAdvantages of
invention
Die
erfindungsgemäße Startvorrichtung
mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß der Startvorgang
der Brennkraftmaschine automatisiert und gleichzeitig koordiniert
in Abhängigkeit
weiterer Funktionszustände
des Kraftfahrzeugs ablaufen kann. Dadurch, daß die elektronische Einrichtung
von einem an oder in der Startvorrichtung angeordneten elektro nischen
Relais gebildet wird, das über
einen Logiksignaleingang von einem elektronischen Motor-Steuergerät des Kraftfahrzeugs
ansteuerbar ist, ist es vorteilhaft möglich, eine leistungs- und
damit energiearme sowie verschleißfreie Einleitung beziehungsweise
Beendigung des Startvorgangs zu erreichen. Durch die elektronische
Ansteuerung über
ein in der Regel im Kraftfahrzeug vorhandenes Motor-Steuergerät sind verschiedene
Steuerfunktionen des Starterrelais in einfacher Weise erreichbar.
So kann eine Versorgung des Starterrelais mit Einzugs- und Haltestrom
beim Startvorgang, eine sichere Unterbrechung des Einzugs- und Haltestroms
beziehungsweise gegebenenfalls nur des Haltestroms, bei Beendigung
des Startvorgangs erreicht werden. Nach Beendigung eines Startvorgangs
kann eine sichere Trennung der Startvorrichtung vom Bordnetz des
Kraftfahrzeugs realisiert werden, so daß Fehlbedienungen, insbesondere
das Einleiten eines Startvorgangs während einer laufenden Brennkraftmaschine,
verhindert werden können. Darüber hinaus
kann über
das mit der Startvorrichtung kombinierte elektronische Relais gleichzeitig sehr
vorteilhaft ein Selbstschutz gegen Überlastung, als Überspannungsschutz,
als Überstromschutz und/oder
als Übertemperaturschutz
erreicht werden.The
Starting device according to the invention
with the features mentioned in claim 1 has the advantage that the starting process
the internal combustion engine automated and coordinated at the same time
dependent on
further functional states
of the motor vehicle can run. Due to the fact that the electronic device
from an arranged on or in the starting device electro nic
Relay is formed over
a logic signal input from an electronic engine control unit of the motor vehicle
is controllable, it is advantageously possible, a performance and
thus low-energy and wear-free initiation or
To complete the startup process. By the electronic
Control via
a usually existing in the motor vehicle engine control unit are different
Control functions of the starter relay easily accessible.
Thus, a supply of the starter relay with pull-in and holding current
during startup, a safe interruption of the intake and holding current
or optionally only the holding current, at termination
of the boot process can be achieved. After completion of a boot process
can be a safe separation of the starting device from the electrical system of
Motor vehicle can be realized so that incorrect operation, in particular
initiating a start operation during a running internal combustion engine,
can be prevented. Furthermore
can over
the electronic relay combined with the starting device at the same time very much
advantageous self-protection against overload, as surge protection,
as overcurrent protection and / or
as overtemperature protection
be achieved.
In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das elektronische
Relais so ausgebildet ist, daß es
mit der Startvorrichtung integriert werden kann, das heißt, das
elektronische Relais ist als modulartige Baueinheit ausgebildet,
die entweder an Funktionseinheiten oder in Funktionseinheiten der Startvorrichtung
angeordnet werden kann. Hierdurch wird kein beziehungsweise nur
sehr geringer zusätzlicher
Bauraum für
das elektronische Relais benötigt. Darüber hinaus
ist eine zusätzliche
Verkabelung innerhalb des Kraftfahrzeugs nicht erforderlich. Durch den
Austausch einer kompletten Startvorrichtung beziehungsweise von
Teilen der Startvorrichtung, die das elektronische Relais aufweisen,
können
somit auch Kraftfahrzeuge nachgerüstet werden, die bisher nicht über eine
entsprechende elektronische Einrichtung zum Steuern der Startvorrichtung
verfügen.In
Advantageous embodiment of the invention is provided that the electronic
Relay is designed so that it
can be integrated with the starting device, that is, the
electronic relay is designed as a modular unit,
either on functional units or in functional units of the starting device
can be arranged. As a result, no or only
very little extra
Space for
the electronic relay needed. Furthermore
is an extra
Cabling inside the vehicle is not required. By the
Replacement of a complete starting device or of
Dividing the starting device, which have the electronic relay,
can
Thus, vehicles are retrofitted, which did not have a
corresponding electronic device for controlling the starting device
feature.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten
Merkmalen.advantageous
Embodiments of the invention will become apparent from the mentioned in the dependent claims
Features.
Zeichnungendrawings
Die
Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der
zugehörigen
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:The
Invention will be described below in embodiments with reference to FIG
associated
Drawings closer
explained.
Show it:
1 ein
Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Startvorrichtung; 1 a block diagram of the starting device according to the invention;
2 ein
Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Startvorrichtung; 2 an equivalent circuit diagram of the starting device according to the invention;
3 eine
teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer Startvorrichtung; 3 a partially cutaway side view of a starting device;
4 bis 6 verschiedene Ansichten eines elektronischen
Relais; 4 to 6 different views of an electronic relay;
7 eine
Außenansicht
eines Schalterdeckels eines Starterrelais; 7 an external view of a switch cover of a starter relay;
8 eine
schematische Gesamtübersicht einer
Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs; 8th a schematic overview of an engine control of a motor vehicle;
9 bis 15 verschiedene
Schaltungsanordnungen einer Verschaltung des elektronischen Relais. 9 to 15 various circuit arrangements of an interconnection of the electronic relay.
Beschreibung
der Ausführungsbeispieledescription
the embodiments
Anhand
des in 1 gezeigten Blockschaltbildes wird das Gesamtsystem
zum Starten eines Kraftfahrzeugs erläutert. Eine Startvorrichtung 10 besitzt
einen Startermotor 12 und ein Starterrelais 14. Das
Starterrelais 14 weist eine Einzugswicklung 16 und
eine Haltewicklung 18 auf. Eine hier angedeutete Schaltachse 20 des
Starterrelais 14 trägt
eine Schaltbrücke 22.
Der Startermotor 12 trägt
auf seiner Antriebsachse 24 ein axial verschiebbares Ritzel 26, das über die
Schaltachse 20 des Starterrelais 14 (Einrückrelais)
mit einem hier angedeuteten Zahnrad 28 einer nicht dargestellten
Brennkraftmaschine in Eingriff bringbar ist.Based on the in 1 the block diagram shown, the entire system for starting a motor vehicle is explained. A starting device 10 has a starter motor 12 and a starter relay 14 , The starter relay 14 has a pull-in winding 16 and a holding winding 18 on. An indicated here switching axis 20 of the starter relay 14 carries a jumper 22 , The starter motor 12 carries on its drive axle 24 an axially displaceable pinion 26 that's about the switching axis 20 of the starter relay 14 (Engagement relay) with a gear indicated here 28 an internal combustion engine, not shown, can be brought into engagement.
Der
Startvorrichtung 10 ist eine elektronische Einrichtung 30,
die nachfolgend insgesamt als elektronisches Relais 32 bezeichnet
wird, zugeordnet. Das elektronische Relais 32 besitzt einen
Leistungsbaustein 34 sowie eine Freilaufdiode 36.
Der Leistungsbaustein 34 ist mit einer Anschlußklemme 38 verbunden,
die mit einer Spannungquelle des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Als
Spannungsquelle des Kraftfahrzeugs sind allgemein eine Akkumulatorenbatterie 40 und
ein Generator 42 eingesetzt. Der Leistungsbaustein 34 ist
weiterhin mit einem Masseanschluß 43 versehen und
mit einer Anschlußklemme 44 verbunden,
die mit der Einzugswicklung 16 und der Haltewicklung 18 des
Starterrelais 14 verbunden ist. Der Leistungsbaustein 34 stellt
somit ein zwischen den Anschlußklemmen 38 und 44 liegendes
Schaltmittel dar. Die Anschlußklemme 44 ist
weiterhin mit der Kathode der Freilaufdiode 36 verbunden,
deren Anode an Masse liegt, so daß die Freilaufdiode 36 parallel
zur Haltewicklung 18 des Starterrelais 14 geschaltet
ist. Die Anschlußklemme 38 ist
weiterhin mit einem ersten Kontakt der Schaltbrücke 22 verbunden,
deren zweiter Kontakt mit einer Anschlußklemme 46 verbunden
ist. Die Anschlußklemme 46 ist
mit der Wicklung des Startermotors 12 und der Einzugswicklung 16 des
Starterrelais 14 verbunden.The starting device 10 is an electronic device 30 , which in total below as an electronic relay 32 is assigned, assigned. The electronic relay 32 has a service module 34 and a freewheeling diode 36 , The service module 34 is with a terminal 38 connected, which is connected to a voltage source of the motor vehicle. The voltage source of the motor vehicle is generally an accumulator battery 40 and a generator 42 used. The service module 34 is still with a ground connection 43 provided and with a terminal 44 connected to the pull-in winding 16 and the holding winding 18 of the starter relay 14 connected is. The service module 34 thus sets between the terminals 38 and 44 lying switching means. The terminal 44 is still with the cathode of the freewheeling diode 36 connected, whose anode is grounded, so that the freewheeling diode 36 parallel to the holding winding 18 of the starter relay 14 is switched. The terminal 38 is still with a first contact of the jumper 22 connected, whose second contact with a terminal 46 connected is. The terminal 46 is with the winding of the starter motor 12 and the pull-in winding 16 of the starter relay 14 connected.
Ein
Logiksignaleingang 47 des Leistungsbausteins 34 ist über eine
Anschlußklemme 48 mit
einem elektronischen Motor-Steuergerät 50 des Kraftfahrzeugs
verbunden. Das Motor-Steuergerät 50 ist weiterhin
mit der Anschlußklemme 38 und über eine Anschlußklemme 52 mit
einem Zündschloß 54 des Kraftfahrzeugs
verbunden.A logic signal input 47 of the service module 34 is via a connection terminal 48 with an electronic engine control unit 50 connected to the motor vehicle. The engine control unit 50 is still connected to the terminal 38 and via a terminal 52 with an ignition lock 54 connected to the motor vehicle.
Die
in der 1 dargestellte Anordnung übt folgende Funktion aus:
Soll
das nicht dargestellte Kraftfahrzeug gestartet werden, wird durch
Betätigung
des Zündschlosses 54 das
elektronische Motor-Steuergerät 50 aktiviert. Dieses
stellt daraufhin dem elektronischen Relais 32 ein Ansteuersignal
bereit, das am Logiksignaleingang 47 des Leistungsbausteins 34 anliegt.
Dieses Signal stellt eine Information bereit, daß der Startvorgang eingeleitet
werden soll.The in the 1 The arrangement shown has the following function:
If the motor vehicle, not shown, to be started by pressing the ignition 54 the electronic engine control unit 50 activated. This then puts the electronic relay 32 a drive signal ready at the logic signal input 47 of the service module 34 is applied. This signal provides information that the boot process should be initiated.
Das
am Logiksignaleingang 47 anliegende Ansteuersignal besteht
beispielsweise aus einer Spannung, beispielsweise einer Spannung
von größer 8 V
gegen Masse, die während
des gesamten Startvorgangs anliegt. Das elektronische Relais 32 kann
so aufgebaut sein, daß die
Ansteuerspannung während
des Startvorgangs absinken kann, beispielsweise auf einen Wert von
kleiner als 4 V, ohne daß der
Startvorgang unterbrochen wird. Das elektronische Relais besitzt
einen hohen Eingangswiderstand, so daß der über den Logiksignaleingang 47 fließende Steuerstrom
eine geringe Stromstärke
von beispielsweise kleiner 0,1 A aufweist. Die geringe Stromstärke kann
problemlos von einer Endstufe des Motor-Steuergerätes 50 geliefert
werden.That at the logic signal input 47 applied control signal consists for example of a voltage, for example a voltage of greater than 8 V to ground, which is present during the entire startup process. The electronic relay 32 may be constructed so that the drive voltage may drop during the startup, for example, to a value of less than 4 V, without the startup process is interrupted. The electronic relay has a high input resistance, so that via the logic signal input 47 flowing control current has a low current of, for example, less than 0.1 A. The low amperage can easily by a power amplifier of the engine control unit 50 to be delivered.
Durch
das Anlegen des Einschaltsignals an den Logiksignaleingang 47 schaltet
der Leistungsbaustein 34 die an der Anschlußklemme 38 anliegende
Versorgungsspannung Ubat auf die Einzugswicklung 16 und
die Haltewicklung 18 des Starterrelais 14 durch.
Hierdurch wird in allgemein bekannter Weise die Schaltachse 20 des
Starterrelais 14 axial bewegt, so daß einerseits das Ritzel 26 des
Startermotors 12 mit dem Zahnkranz 28 in Eingriff
gebracht wird und andererseits die Schaltbrücke 22 geschlossen
wird. Hierdurch liegt an der Anschlußklemme 46 die Versorgungsspannung
Ubat an, und der Startermotor 12 ist
mit einer notwendigen Betriebsspannung verbunden. Gleichzeitig wird
die Einzugswicklung 16 stromlos geschaltet, da deren Wicklungsanfang über die Anschlußklemme 44 und
Wicklungsende über
Anschlußklemme 46 auf
gleichen Potentialen liegen. Das Starterrelais 14 wird
nur noch über
die Haltewicklung 18 bestromt, die eine ausreichend große Haltekraft
für die
Schaltachse 20 bereitstellt.By applying the turn-on signal to the logic signal input 47 the power module switches 34 the at the terminal 38 applied supply voltage U bat on the pull-in winding 16 and the holding winding 18 of the starter relay 14 by. As a result, in a generally known manner, the switching axis 20 of the starter relay 14 moved axially, so that on the one hand the pinion 26 the starter motor 12 with the sprocket 28 is engaged and on the other hand, the switching bridge 22 is closed. This is due to the terminal 46 the Ver supply voltage U requested , and the starter motor 12 is connected to a necessary operating voltage. At the same time, the intake winding 16 de-energized because their winding start via the terminal 44 and winding end via terminal 46 lie on equal potentials. The starter relay 14 is only about the holding winding 18 energized, which has a sufficiently large holding force for the switching axis 20 provides.
Wird über das
Motor-Steuergerät 50 das
am Logiksignaleingang 47 anliegende Steuersignal so beeinflußt, daß es unter
die Abschaltspannung des elektronischen Relais 32 fällt oder
wird der Eingang 47 auf Masse gelegt, trennt der Leistungsbaustein 34 die
Anschlußklemmen 38 und 44,
so daß die
Haltewicklung 18 des Starterrelais 14 stromlos
wird und somit das Starterrelais 14 abfällt. Hierdurch wird einerseits
der Ritzel 26 ausgespurt und die Schaltbrücke 22 geöffnet. Der
Startvorgang ist somit beendet und die Brennkraftmaschine 28 angedreht.
Die Freilaufdiode 36 gewährleistet, daß beim Abschalten
der Haltewicklung 18 entstehende induktive Überspannungen
abgebaut werden können.Is via the engine control unit 50 that at the logic signal input 47 applied control signal so affected that it is below the shutdown voltage of the electronic relay 32 falls or becomes the entrance 47 Grounded, the power module disconnects 34 the terminals 38 and 44 so that the holding winding 18 of the starter relay 14 is de-energized and thus the starter relay 14 drops. As a result, on the one hand, the pinion 26 speared out and the jumper 22 open. The starting process is thus completed and the internal combustion engine 28 palmed. The freewheeling diode 36 ensures that when switching off the holding winding 18 arising inductive surges can be reduced.
2 zeigt
ein Schaltbild der in 1 dargestellten Anordnung. Gleiche
Teile wie in 1 sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen und nicht nochmals erläutert.
Anhand der Schaltungsanordnung wird deutlich, daß das elektronische Relais 32 einen
als Schaltmittel 56 ausgebildetes Leistungsbaustein 34 besitzt.
Dem Schaltmittel 56 ist parallel eine Schutzdiode 58 geschaltet.
Ferner ist eine Verpolschutzdiode 60 vorgesehen, deren
Anode mit der Anschlußklemme 38 und
deren Kathode mit dem Leistungsbaustein 34 verbunden ist.
Die Verpolschutzdiode dient dem Schutz des Leistungsbausteins 34 gegenüber einem
falschen Anschließen. Der
Verpolschutz kann jedoch auch durch konstruktive Maßnahmen,
die einen eindeutigen Einbau des elektronischen Relais 32 gewährleisten,
sichergestellt werden, so daß auf
die Anordnung der Verpolschutzdiode 60 verzichtet werden
kann. Weiterhin ist eine Überspannungsdiode 62 vorgesehen,
die den Leistungsbaustein 34 vor Überspannungen des Bordnetzes
des Kraftfahrzeugs schützen
soll. Insbesondere bei Betrieb des Generators 42 (1)
kann es zu üblichen
Spannungsschwankungen kommen. Ist jedoch der Generator 42 mit
sogenannten Load-Dump-Dioden ausgestattet, die an sich schon einen Überspannungsschutz
gewährleisten,
kann auf die Anordnung der Überspannungsdiode 62 ebenfalls
verzichtet werden. 2 shows a circuit diagram of in 1 illustrated arrangement. Same parts as in 1 are provided with the same reference numerals and not explained again. With reference to the circuit arrangement it is clear that the electronic relay 32 one as switching means 56 trained service module 34 has. The switching means 56 is a protective diode in parallel 58 connected. Furthermore, a polarity reversal protection diode 60 provided, the anode to the terminal 38 and its cathode with the power module 34 connected is. The polarity reversal protection diode serves to protect the power module 34 against a wrong connection. However, the polarity reversal protection can also be achieved by constructive measures that require a clear installation of the electronic relay 32 ensure, so that the arrangement of the reverse polarity protection diode 60 can be waived. Furthermore, an overvoltage diode 62 provided that the service module 34 protect against overvoltages of the electrical system of the motor vehicle. Especially during operation of the generator 42 ( 1 ) may cause normal voltage fluctuations. Is however the generator 42 equipped with so-called load-dump diodes, which already provide an overvoltage protection, can on the arrangement of the overvoltage diode 62 also be waived.
Der
Leistungsbaustein 34 ist ein smart-power-MOSFET, der neben
dem durch einen Leistungstransistor realisierten Schaltmittel 56 einen
integrierten Überspannungsschutz,
eine Überstrombegrenzung
und eine Temperaturabschaltung besitzt, so daß sich der Leistungsbaustein 34 selbst
gegen Überlastung
schützt.
Der MOSFET ist als high-side-Schalter mit integrierter Ladungspumpe
ausgeführt.The service module 34 is a smart-power MOSFET, in addition to the realized by a power transistor switching means 56 has an integrated overvoltage protection, an overcurrent limiting and a temperature shutdown, so that the power module 34 protects itself against overloading. The MOSFET is designed as a high-side switch with integrated charge pump.
In
der 3 ist eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht
der Startvorrichtung 10 gezeigt. Auf die Erläuterung
von für
die vorliegende Erfindung nicht relevanten Details wurde verzichtet,
zumal der konstruktive Aufbau der Startvorrichtung 10 allgemein
bekannt ist. Anhand der 3 sollen die möglichen
Einbauorte des elektronischen Relais 32 innerhalb der Startvorrichtung 10 verdeutlicht
werden. Eine erste Möglichkeit
besteht darin, das elektronische Relais 32 in das Starterrelais 14 zu
integrieren. Hierbei kann ein Einbauraum zwischen den Wicklungen 16 und 18 des
Starterrelais und der Schaltbrücke 22 genutzt
werden. Das elektronische Relais 32 besitzt hierbei einen
anhand der 4 bis 7 noch detaillierter
erläuterten
Aufbau. Der Einbauort des elektronischen Relais 32 im Starterrelais 14 bietet den
Vorteil, daß eine örtliche
Nähe zu
den Anschlußklemmen
der Startvorrichtung 10 und der Haltewicklung 18 sowie
der Einzugswicklung 16 des Starterrelais 14 gegeben
ist.In the 3 is a partially cutaway side view of the starting device 10 shown. On the explanation of details not relevant to the present invention has been omitted, especially the structural design of the starting device 10 is well known. Based on 3 should the possible installation locations of the electronic relay 32 within the starting device 10 be clarified. A first option is to use the electronic relay 32 in the starter relay 14 to integrate. This can be an installation space between the windings 16 and 18 the starter relay and the jumper 22 be used. The electronic relay 32 owns one based on the 4 to 7 explained in more detail construction. The location of the electronic relay 32 in the starter relay 14 offers the advantage that a local proximity to the terminals of the starting device 10 and the holding winding 18 as well as the pull-in winding 16 of the starter relay 14 given is.
Darüber hinaus
ist es möglich,
das elektronische Relais 32 an der hier mit 64 bezeichneten
Position anzuordnen. Hierbei kann das elektronische Relais 32 als
entsprechend gekapseltes Modul 66 ausgebildet sein, das
an ein Polgehäuse 68 des
Startermotors 12 angebracht, beispielsweise angeschraubt, ist.
Als weiterer möglicher
Einbauort kommt ein Raum unterhalb einer Kommutatorlagerkappe 70 oder
im Bereich des Antriebslagers 72 des Startermotors 12 in
Frage. Hierzu wäre
die Kommutatorlagerkappe 70 beziehungsweise das das Antriebslager 72 umgebende
Gehäuseteil
der Bauform des elektronischen Relais 32 entsprechend anzupassen.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung soll sich nicht auf einen
bestimmten Einbauraum des elektronischen Relais 32 festgelegt
werden, vielmehr sollen die verschiedenen Möglichkeiten der platzsparenden Anordnung
in Kombination mit der gesamten Startvorrichtung 10 aufgezeigt
werden. Insgesamt ist es also möglich,
ohne daß die
Startvorrichtung 10 einen größeren, gegebenenfalls nur einen
geringfügig
vergrößerten Einbauraum
im Kraftfahrzeug benötigt, das
elektronisch Relais 32 anzuordnen. Durch Kombination des
elektronischen Relais 32 mit der Startvorrichtung 10 ist
es darüber
hinaus möglich,
bereits in Kraftfahrzeugen eingebaute Startvorrichtungen 10 durch
eine Startvorrichtung 10 zu ersetzen, die ein elektronisches
Relais 32 aufweist.In addition, it is possible to use the electronic relay 32 at the here with 64 to arrange designated position. Here, the electronic relay 32 as a suitably encapsulated module 66 be formed that to a pole housing 68 the starter motor 12 attached, for example screwed, is. Another possible installation site is a space below a Kommutatorlagerkappe 70 or in the area of the drive bearing 72 the starter motor 12 in question. This would be the Kommutatorlagerkappe 70 or the drive bearing 72 surrounding housing part of the design of the electronic relay 32 adjust accordingly. In the context of the present description is not intended to a specific installation space of the electronic relay 32 are set, but rather the various possibilities of space-saving arrangement in combination with the entire starter 10 be shown. Overall, it is possible without the starting device 10 requires a larger, possibly only a slightly larger installation space in the motor vehicle, the electronic relay 32 to arrange. By combination of the electronic relay 32 with the starting device 10 Moreover, it is possible already installed in motor vehicles starter devices 10 through a starting device 10 to replace that an electronic relay 32 having.
Anhand
der 4, 5, 6 und 7 wird eine
konkrete konstruktive Ausgestaltung eines elektronischen Relais 32 erläutert, wobei
hier davon ausgegangen wird, daß das
elektronische Relais 32 in das Starterrelais 14 integriert
wird. Die 4 und 5 zeigen
hierbei eine Draufsicht auf das elektronische Relais 32,
wobei in der 5 eine Abdeckung abgenommen
ist, so daß in
das elektronische Relais 32 hineinbetrachtet werden kann.Based on 4 . 5 . 6 and 7 is a concrete structural design of an electronic relay 32 explained, it being assumed here that the electronic relay 32 in the starter relay 14 is integrated. The 4 and 5 show here a plan view of the electro niche relays 32 , where in the 5 a cover is removed, so that in the electronic relay 32 can be considered.
6 zeigt eine Schnittdarstellung des elektronischen
Relais 32 entsprechend der Linie I-I in 4,
während 7 eine
Draufsicht auf einen Schalterdeckel des Starterrelais 14 zeigt. 6 shows a sectional view of the electronic relay 32 according to the line II in 4 , while 7 a plan view of a switch cover of the starter relay 14 shows.
Den 4 bis 6 ist ohne weiteres zu entnehmen, daß das elektronische
Relais 32 als kompakte Baueinheit 74 ausgebildet
ist. Das elektronische Relais 32 weist die Freilaufdiode 36 sowie
den als den Chip 76 ausgebildeten Leistungsbaustein 34 auf.
Der Chip 76 trägt
hierbei die einzelnen Bestandteile des Leistungsbausteins 34,
wie beispielsweise das Schaltmittel 56, die Überstrombegrenzung,
die Temperaturabschaltung sowie den Überspannungsschutz, die hier
nicht detailliert dargestellt sind. Der Leistungsbaustein 34 und
die Freilaufdiode 36 sind in einem Gehäuse 78 angeordnet,
welches aus einem Isoliermaterial besteht. Das Gehäuse 78 kann
beispielsweise ein Kunststoffspritzteil sein. Innerhalb des Gehäuses 78 ist
ein Einbauraum 80 für
die Freilaufdiode 36 und ein Einbauraum 82 für den Leistungsbaustein 34 ausgebildet.
Zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse der Freilaufdiode 36 und des
Leistungsbausteins 34 ist ein Stanzgitter 84 vorgesehen,
das die entsprechenden elektrischen Leiterbahnen ausbildet. Das
Stanzgitter 84 ist mit dem Leistungsbaustein 34,
insbesondere mit dem Chip 76, über eine entsprechende Anzahl
von Bonddrähten 86 verbunden.
Zur Aufnahme der Freilaufdiode 36 bildet das Stanzgitter 84 einen
Kragen 88 aus, in den die Freilaufdiode 36 mit
ihrem Sockel 90 eingepreßt ist. Zur Stabilisierung
des Stanzgitters 84 ist dieses formschlüssig mit ent sprechenden Isolierstoffbereichen 92 des
Gehäuses 78 verbunden.
Das Stanzgitter 84 führt
zu den Anschlußklemmen 38, 48, 44 sowie
zu dem Masseanschluß 94 (vergleiche 1).
Der Einbauraum 82 ist mittels einer Kappe 96 verschließbar. Die
Kappe 96 ist mittels einer Rastverbindung 98 mit
dem Gehäuse 78 lösbar verbindbar. Durch
die lösbare
Verbindung der Kappe 96 mit dem Gehäuse 78 kann diese
abgenommen werden, wie 5 zeigt, so daß der Einbauraum 82 mit
dem Leistungsbaustein 34 zugänglich wird. Der Chip 76 des Leistungsbausteins 34 ist über eine
Unterlage 100 auf einem Kühlkörper 102, beispielsweise
einem Kupferblock, angeordnet. Das Gehäuse 78 weist eine
in etwa zentral angeordnete Durchgangsöffnung 102 auf, durch
die die Schaltachse 20 des Starterrelais 14 führbar ist.
Durch Ausbildung der Durchgangsöffnung 102 kann
das elektronische Relais 32 sehr vorteilhaft in das Starterrelais 14 integriert
werden, wobei beidseitig des elektronischen Relais 32 Funktionselemente
des Starterrelais 14 angeordnet werden können. Ferner
sind als Bohrungen ausgebildete Öffnungen 104 vorgesehen,
durch die Befestigungsschrauben zum Befestigen des Gehäuses 78 geführt werden
können.The 4 to 6 is readily apparent that the electronic relay 32 as a compact unit 74 is trained. The electronic relay 32 has the freewheeling diode 36 as well as the chip 76 trained service module 34 on. The chip 76 carries the individual components of the service module 34 such as the switching means 56 , the overcurrent limiting, the temperature shutdown and the overvoltage protection, which are not shown in detail here. The service module 34 and the freewheeling diode 36 are in a housing 78 arranged, which consists of an insulating material. The housing 78 may be, for example, a plastic injection molded part. Inside the case 78 is an installation space 80 for the freewheeling diode 36 and an installation space 82 for the service module 34 educated. To produce the electrical connections of the freewheeling diode 36 and the service module 34 is a punched grid 84 provided, which forms the corresponding electrical conductor tracks. The punched grid 84 is with the service module 34 especially with the chip 76 , via an appropriate number of bonding wires 86 connected. For receiving the freewheeling diode 36 forms the punched grid 84 a collar 88 out, in which the freewheeling diode 36 with her pedestal 90 is pressed. To stabilize the stamped grid 84 This is form-fitting with ent speaking insulating material 92 of the housing 78 connected. The punched grid 84 leads to the terminals 38 . 48 . 44 as well as to the ground connection 94 (see 1 ). The installation space 82 is by means of a cap 96 closable. The cap 96 is by means of a latching connection 98 with the housing 78 releasably connectable. Due to the detachable connection of the cap 96 with the housing 78 this can be taken off as 5 shows, so that the installation space 82 with the service module 34 becomes accessible. The chip 76 of the service module 34 is about a pad 100 on a heat sink 102 , For example, a copper block arranged. The housing 78 has an approximately centrally arranged passage opening 102 on, through which the switching axis 20 of the starter relay 14 is feasible. By forming the passage opening 102 can the electronic relay 32 very advantageous in the starter relay 14 be integrated, with both sides of the electronic relay 32 Functional elements of the starter relay 14 can be arranged. Further, holes are formed as holes 104 provided by the fastening screws for securing the housing 78 can be performed.
In 7 ist
eine Draufsicht auf einen Deckel 106 des Starterrelais 14 gezeigt.
Der Deckel 106 weist die hier mit 108 und 110 bezeichneten
Hauptstromkontakte auf, die mittels der Schaltbrücke 22 miteinander
verbunden werden können.
Weiterhin sind die Anschlußklemmen 38, 44, 48 und 94 herausgeführt, so
daß eine
Kontaktierung entsprechend der in 1 gezeigten
Verschaltung durchgeführt
werden kann. Somit müssen
keine zusätzlichen
Anschlüsse
nach außen,
aus dem Starterrelais 14 herausgeführt werden.In 7 is a top view of a lid 106 of the starter relay 14 shown. The lid 106 has this one with you 108 and 110 designated main power contacts on, by means of the switching bridge 22 can be connected to each other. Furthermore, the terminals 38 . 44 . 48 and 94 taken out, so that a contact according to the in 1 shown interconnection can be performed. Thus, no additional connections to the outside, from the starter relay 14 be led out.
In
der 8 ist eine schematische Gesamtübersicht über das elektronische Steuersystem
eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Anhand der Übersicht wird deutlich, daß das Motor-Steuergerät 50 eine
Vielzahl von Funktionselementen des Kraftfahrzeugs überwacht
beziehungsweise ansteuert, wobei auf die detaillierte Funktion und
Wirkungsweise des Motor-Steuergerätes 50 im Rahmen der
vorliegenden Beschreibung nicht näher eingegangen werden soll. Anhand
der Übersicht
soll lediglich deutlich gemacht werden, daß durch die Kopplung der Startvorrichtung 10 über das
elektronische Relais 32 mit dem Motor-Steuergerät 50 eine
Einbindung der Startvorrichtung 10 in das gesamte Steuermanagement
des Kraftfahrzeugs in einfacher Weise möglich ist. Somit kann eine
Betätigung
beziehungsweise eine Außerbetriebsetzung
der Startvorrichtung 10 in Abhängigkeit weiterer momentaner
Zustände
der anderen Funktionselemente des Kraftfahrzeugs realisiert werden.
Es wird ein aufeinander abgestimmtes Verhalten möglich, wobei Fehlfunktionen
ausgeschlossen werden können.In the 8th is a schematic overview of the electronic control system of a motor vehicle shown. From the overview it is clear that the engine control unit 50 monitors or controls a plurality of functional elements of the motor vehicle, wherein the detailed function and mode of action of the engine control unit 50 in the context of the present description will not be discussed in detail. On the basis of the overview should only be made clear that by coupling the starter 10 via the electronic relay 32 with the engine control unit 50 an integration of the starting device 10 in the entire control management of the motor vehicle is possible in a simple manner. Thus, an operation or a decommissioning of the starting device 10 be realized depending on other instantaneous states of the other functional elements of the motor vehicle. It is a coordinated behavior possible, with malfunction can be excluded.
Nachfolgend
werden die einzelnen Elemente der Systemkonfiguration kurz benannt,
ohne eine detaillierte Erläuterung
zu geben. Über
die dargestellten Steuerleitungen 114 erhält das Motor-Steuergerät 50 Informationen
oder gibt entsprechende Steuersignale, beispielsweise an einen Kraftstoffbehälter 116, eine Elektrokraftstoffpumpe 118,
einen Kraftstoffilter 120, einen Druckregler 122,
Einspritzventile 124, einen Hochspannungsverteiler 126,
einen Leerlaufdrehzahlsteller 128, einen Lufttemperaturfühler 130, einen
Drosselklappenschalter 132, eine Lambda-Sonde 134,
eine Zündspule 136,
einen Motortemperaturfühler 138,
einen Drehzahlgeber 140, einen Klimaschalter 142,
den Startzündschalter 54 sowie der
Startvorrichtung 10. Über
die Batterie 40 erfolgt eine Spannungsversorgung des Motor-Steuergerätes 50.Below, the individual elements of the system configuration are briefly named, without giving a detailed explanation. About the illustrated control lines 114 receives the engine control unit 50 Information or outputs appropriate control signals, for example to a fuel tank 116 , an electric fuel pump 118 , a fuel filter 120 , a pressure regulator 122 , Injectors 124 , a high-voltage distributor 126 , an idle speed controller 128 , an air temperature sensor 130 , a throttle switch 132 , a lambda probe 134 , an ignition coil 136 , a motor temperature sensor 138 , a speed sensor 140 , a climate switch 142 , the start ignition switch 54 as well as the starting device 10 , About the battery 40 there is a power supply of the engine control unit 50 ,
Durch
die Einbindung der Startvorrichtung 10 in das Gesamtsystem
wird dessen Ansteuerbarkeit in einfacher Weise möglich, wobei eine Ansteuerspannung
beispielsweise zwischen 8 V und 24 V bei einem Ansteuerstrom kleiner
als 2 A für
eine Batteriespannung von 12 V oder 24 V möglich ist. Somit ist eine insgesamt
leistungsarme Ansteuerung der Startvorrichtung 10 möglich. Mittels
des elektronischen Relais 32 kann neben der beschriebenen Funktion
als analoge elektronische, energiearme Schnittstelle zwischen der
Startvorrichtung 10 und dem Motor-Steuergerät 50 eine
Reihe von weiteren Funktionen realisiert werden. Hierbei können unter anderem
die in dem Chip 76 des Leistungsbausteins 34 integrierten
Schaltungen der Temperaturbegrenzung, der Überstrombegrenzung und des Überspannungsschutzes
sehr vorteilhaft mit in die Ansteuerfunktionen des Motor-Steuergerätes 50 einbezogen werden.
So ist es beispielsweise möglich,
eine Startwiederholfunktion zu realisieren, bei der mittels einer Grenztemperaturabschaltung
des Leistungstransistors und deren Hysterese ein erneuter Start versuch nach
Erreichen einer unteren Grenztemperatur eingeleitet werden kann.
Eine weitere Möglichkeit
der Realisierung der Startwiederholfunktion besteht darin, die Spannung
an der Schaltbrücke 22 zu
messen und für
den Fall, wenn nach einer bestimmten wählbaren Zeitspanne nach Einleitung
des Startvorgangs keine Spannung vorhanden ist, der Startvorgang
abgebrochen und/oder nach einer weiteren Zeitspanne wiederholt wird.By the integration of the starting device 10 in the overall system whose controllability is possible in a simple manner, with a drive voltage, for example, between 8 V and 24 V at a drive current less than 2 A for a Bat teriespannung of 12 V or 24 V is possible. Thus, a total low-power control of the starting device 10 possible. By means of the electronic relay 32 In addition to the described function as an analog electronic, low-energy interface between the starting device 10 and the engine control unit 50 a number of other functions are realized. This can include those in the chip 76 of the service module 34 Integrated circuits of temperature limitation, overcurrent limiting and overvoltage protection very beneficial in the control functions of the engine control unit 50 be included. Thus, it is possible, for example, to realize a start repeat function, in which by means of a limit temperature shutdown of the power transistor and its hysteresis a new start attempt after reaching a lower limit temperature can be initiated. Another way to realize the start repeat function is to apply the voltage to the jumper 22 and, in the event that there is no voltage after a certain selectable period of time after initiation of the starting process, the starting process is stopped and / or repeated after a further period of time.
Darüber hinaus
kann ein Abschalten der Startvorrichtung 10 bei Überschreiten
einer Startergrenztemperatur realisiert werden, indem beispielsweise
ein Einfachtemperatursensor der Startvorrichtung zugeordnet wird,
der beispielsweise in der Nähe der
Kohlebürsten
des Startermotors 12 angeordnet ist, ein Signal bereitstellt,
das ein Abschalten des elektronischen Relais und damit ein Ausspuren
der Startvorrichtung 10 bewirkt. Weiterhin kann eine integrale
Auswertung des Quadrates des Motorstroms des Startermotors 12 vorgenommen
werden. Dieser erhaltene Wert ist proportional einem Verlustintegral im
Startermotor und damit ein Maß für die Erwärmung des
Startermotors 12. Bei Überschreiten
eines bestimmten wählbaren
Grenzwertes wird der Startvorgang abgebrochen.In addition, a shutdown of the starting device 10 be realized when a starter limit temperature is exceeded, for example, by a simple temperature sensor is assigned to the starting device, for example, in the vicinity of the carbon brushes of the starter motor 12 is arranged, a signal that provides a shutdown of the electronic relay and thus an untagging of the starting device 10 causes. Furthermore, an integral evaluation of the square of the motor current of the starter motor 12 be made. This value obtained is proportional to a loss integral in the starter motor and thus a measure of the heating of the starter motor 12 , If a certain selectable limit value is exceeded, the startup process is aborted.
Es
ist bekannt, zur Vermeidung von Relaisschäden des Starterrelais 14 durch Überhitzung
die Wicklung in die Einzugswicklung 16 und die Haltewicklung 18 aufzuteilen,
die einen unterschiedlichen Drahtquerschnitt aufweisen können. Die
hohe Anzugskraft des Starterrelais 14 beim Einspuren wird durch
kurzzeitiges Parallelschalten beider Wicklungen erzeugt. Die erforderliche
kleinere Haltekraft während
des Startens der Brennkraftmaschine, die für einen längeren Zeitraum als die Anzugskraft
benötigt
wird, wird durch die Haltewicklung 18 bei kleinem Strom
und geringen Verlusten alleine erzeugt. Das elektronische Relais 32 bietet
hier die Möglichkeit,
beide Funktionen, also das Aufbringen der Anzugskraft und das Aufbringen
der Haltekraft, mit einer Wicklung zu realisieren. Dies wird erreicht,
indem mittels des elektronischen Relais 32 zwei unterschiedliche
Stromstärken
durch feste Taktverhältnisse
für das
Einspuren und das Halten des Starterrelais 14 bereitgestellt
werden. Der Umschaltzeitpunkt kann beispielsweise durch eine Sensierung
der an der Anschlußklemme 46 anliegenden
Spannung ermittelt werden. Hierdurch wird eine Fertigungsvereinfachung
und eine Materialeinsparung für
das Starterrelais 14 erzielt.It is known to avoid relay damage to the starter relay 14 due to overheating the winding in the pull-in winding 16 and the holding winding 18 split, which may have a different wire cross-section. The high tightening force of the starter relay 14 when meshing is generated by short-term parallel connection of both windings. The required smaller holding force during starting of the internal combustion engine, which is required for a longer period than the tightening force is through the holding winding 18 generated alone with low power and low losses. The electronic relay 32 offers here the possibility to realize both functions, so the application of the tightening force and the application of the holding force with a winding. This is achieved by means of the electronic relay 32 two different currents through fixed clock ratios for the meshing and holding of the starter relay 14 to be provided. The switching time, for example, by a sensing of the at the terminal 46 applied voltage can be determined. As a result, a manufacturing simplification and a material saving for the starter relay 14 achieved.
Darüber hinaus
ist es mittels des elektronischen Relais möglich, über eine getaktete Ansteuerung
beziehungsweise eine Stromregelung den Bewegungsablauf des Ankers
des Starterrelais 14 beim Einspuren zu steuern, so daß ein sicheres,
verschleiß-
und geräuscharmes
Einspuren möglich
wird. Hierdurch kommt es neben einer deutlichen Komforterhöhung zu
einer Vergrößerung der
Standzeit des Starterrelais 14.In addition, it is possible by means of the electronic relay, via a clocked control or a current control the movement of the armature of the starter relay 14 to control when meshing, so that a safe, low-wear and low-noise meshing is possible. This results in addition to a significant increase in comfort to increase the service life of the starter relay 14 ,
Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, mittels des elektronischen Relais 32 die
Wicklung des Starter relais 14 als Vorwiderstand für den Startermotor 12 zu
schalten, um ein langsames Durchdrehen des Startermotors 12 beim
Einspuren zu ermöglichen.
Da hierbei ein relativ hoher Relaisstrom von ca. 200 A fließt, muß eine entsprechende
Auslegung des elektronischen Relais 32 für diese
Stromstärken
erfolgen. Dies kann beispielsweise durch eine Parallelschaltung
von zwei Leistungsbausteinen 34 erfolgen.Another possibility is by means of the electronic relay 32 the winding of the starter relay 14 as a series resistor for the starter motor 12 to switch to a slow spin of the starter motor 12 to allow when meshing. Since a relatively high relay current of approx. 200 A flows here, a corresponding design of the electronic relay must be used 32 done for these currents. This can be done, for example, by a parallel connection of two power modules 34 respectively.
Ferner
ist es möglich,
mittels des elektronischen Relais 32 ein automatisches
Ausspuren der Startvorrichtung 10 bei Erreichen einer Starterleerlaufdrehzahl
zu realisieren. Hier wird ein wirksamer Schutz der Startvorrichtung 10 gegen
zu hohe Drehzahlen erreicht. Weiterhin ist eine zusätzliche
Sicherheitsfunktion zu dem bereits bekannterweise realisierten Freilauf
möglich.
Aufgrund der doppelten Sicherheit für den Startermotor 12 kann
eine konstruktive Vereinfachung im Feld- und Ankerbereich des Startermotors 12 erfolgen.
Die Drehzahl des Startermotors 12 kann beispielsweise über einen
Drehzahlsensor oder über
eine Beobachtung des Starterstroms ermittelt werden. Hierzu kann
beispielsweise zu einem Zeitpunkt, zu dem der Starterstrom einen Minimalwert
(Leerlaufstrom) unterschreitet, die Startvorrichtung 10 abgeschaltet
werden.Furthermore, it is possible by means of the electronic relay 32 an automatic tracking of the starting device 10 to realize when reaching a starter idle speed. Here is an effective protection of the starting device 10 achieved against excessive speeds. Furthermore, an additional safety function to the already known freewheel realized is possible. Because of the double safety for the starter motor 12 can simplify the design in the field and anchor area of the starter motor 12 respectively. The speed of the starter motor 12 can be determined for example via a speed sensor or via observation of the starter current. For this purpose, for example, at a time at which the starter current falls below a minimum value (no-load current), the starting device 10 be switched off.
Eine
weitere sehr vorteilhafte Möglichkeit
besteht darin, über
das elektronische Relais 32 in Verbindung mit dem Motor-Steuergerät 50 eine
elektronische Wegfahrsperre für
das Kraftfahrzeug zu realisieren. Über die Anschlußklemme 48 kann
das Motor-Steuergerät 50 dem
elektronischen Relais 32 vor jedem Startvorgang eine Impulsfolge übergeben,
die das elektronische Relais 32 mit einer internen Impulsfolge
vergleicht. Erst bei Übereinstimmen
der beiden Impulsfolgen wird der Startvorgang eingeleitet. Stimmen
die Impulsfolgen nicht überein,
wird der Startvorgang über
das elektronische Relais 32 gesperrt. Hierzu ist es möglich, daß jedes
elektronische Relais 32 bei seiner Herstellung einen fest
eingeprägten
Code erhält,
der beispielsweise an das Herstellungsdatum gekoppelt und monatlich
gewechselt werden kann. Die Einprägung des Codes beim Herstellungsprozeß des Relais 32 kann
beispielsweise über
die in dem Chip 76 vorhandene Hochtemperaturlogik, das
heißt
der Übertemperaturschutzschaltung,
realisiert werden. Weiterhin ist es möglich, in das elektronische
Relais 32 einen Mikroprozessor oder eine programmierbare
Logik zu integrieren. Hier kann der Frage- und Antwortcode frei
programmiert werden und über
das Motor-Steuergerät 50 festgelegt
beziehungsweise turnusmäßig verändert werden.
Bei Einsatz des elektronischen Relais 32 als elektronische
Wegfahrsperre sollte eine entsprechende mechanische Sicherung beziehungsweise durch
Wahl des Einbauortes des elektronischen Relais 32 eine
Manipulation zum Überbrücken ausgeschlossen
werden. Letztendlich wird es hiermit möglich, eine Überbrückung des
elektronischen Relais 32 nur durch Zerstörung der
Startvorrichtung 10 zu erreichen, so daß ein unbefugtes Wegfahren
des Kraftfahrzeugs ausgeschlossen ist.Another very advantageous option is via the electronic relay 32 in conjunction with the engine control unit 50 to realize an electronic immobilizer for the motor vehicle. About the terminal 48 can the engine control unit 50 the electronic relay 32 before each startup a pulse train passed, which is the electronic relay 32 compared with an internal pulse train. Only when the two pulse trains match, the starting process is initiated. If the pulse sequences do not match, the Starting process via the electronic relay 32 blocked. For this it is possible that each electronic relay 32 obtained during its production a firmly embossed code that can be coupled, for example, to the date of manufacture and changed monthly. The imprint of the code in the manufacturing process of the relay 32 can, for example, via the in the chip 76 existing high-temperature logic, that is, the overtemperature protection circuit can be realized. Furthermore, it is possible in the electronic relay 32 to integrate a microprocessor or programmable logic. Here, the question and answer code can be freely programmed and via the engine control unit 50 be set or regularly changed. When using the electronic relay 32 as an electronic immobilizer, a corresponding mechanical fuse or by selecting the installation location of the electronic relay 32 a manipulation for bridging be excluded. Ultimately, this makes it possible to bridge the electronic relay 32 only by destroying the starting device 10 to reach, so that an unauthorized driving away of the motor vehicle is excluded.
Durch
die Schnittstelle zwischen dem Motor-Steuergerät 50 und dem elektronischen
Relais 32 kann für
die Steuerung der Startvorrichtung 10 die Software des
Motor-Steuergerätes 50 sehr
vorteilhaft mit eingesetzt werden. So ist beispielsweise ein automatisches
Beenden des Startvorgangs bei Lauf der Brennkraftmaschine möglich, und
es ist ein Einspuren der Startvorrichtung 10 in eine laufende
Brennkraftmaschine zu verhindern. Insgesamt ist also der Startvorgang
eines Kraftfahrzeugs sicherer zu beherrschen und weitgehend vor
Fehlbedienungen geschützt.Through the interface between the engine control unit 50 and the electronic relay 32 can for the control of the starting device 10 the software of the engine control unit 50 be used very advantageous with. Thus, for example, an automatic termination of the starting process during running of the internal combustion engine is possible, and it is a meshing of the starting device 10 to prevent in a running internal combustion engine. Overall, therefore, the starting process of a motor vehicle is safer to control and largely protected against incorrect operation.
Nach
nicht dargestellten Ausführungsbeispielen
ist es selbstverständlich
möglich,
das elektronische Relais 32 auch von beliebigen anderen
Steuergeräten,
also nicht dem Motor-Steuergerät 50,
anzusteuern. Auch ist eine direkte Betätigung des elektronischen Relais 32,
beispielsweise über
das Zündschloß 54,
möglich,
so daß die
in den Chip 76 des Leistungsbausteins 34 integrierten
Funktionen realisierbar sind.After not shown embodiments, it is of course possible, the electronic relay 32 also from any other control units, not the engine control unit 50 , head for. Also is a direct actuation of the electronic relay 32 , for example, via the ignition 54 , possible, so that in the chip 76 of the service module 34 integrated functions can be realized.
Anhand
der 9 bis 15 sind verschiedene Ausstattungsvarianten
des elektronischen Relais 32, insbesondere des Leistungsbausteins 34,
gezeigt. Hierbei wird dem Gedanken Rechnung getragen, daß das elektronische
Relais 32 redundant ausgelegt ist, das heißt, zur
Erhöhung
der Sicherheit der Einleitung und der Beendigung des Startvorgangs sind
logische Verknüpfungen
zwischen Schaltungsteilen vorgesehen, die beim Vorliegen beziehungsweise
Nichtvorliegen einer bestimmten Information eine Funktion des elektronischen
Relais 32 verhindern. In den 9 bis 15 sind
gleiche Teile wie in den vorhergehenden Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen und nicht nochmals erläutert.
Im einzelnen wird nur auf die Besonderheiten der jeweiligen Schaltungsvariante
eingegangen.Based on 9 to 15 are different equipment variants of the electronic relay 32 , in particular of the service module 34 , shown. This takes into account the idea that the electronic relay 32 is designed to be redundant, that is, to increase the security of the initiation and the termination of the boot process logical links between circuit parts are provided, which in the presence or absence of a specific information is a function of the electronic relay 32 prevent. In the 9 to 15 are the same parts as in the preceding figures provided with the same reference numerals and not explained again. In particular, only the specifics of the respective circuit variant will be discussed.
In
der 9 besteht der Leistungsbaustein 34 aus
zwei in Reihe zueinander geschalteten Power-MOS-Chips 144.
Die PMOS-Transistoren 144 sind über eine Logikschaltung 146 miteinander
verknüpft.
Die Logikschaltung 146 – die gegebenenfalls auch auf
den PMOS-Chips 144 mit integriert ist – überprüft, ob zwischen den Transistoren 144 im
ausgeschalteten Zustand, das heißt, an der Anschlußklemme 48 liegt
kein Signal an, an einer zwischen den Transistoren 144 liegenden
Klemme 148 eine Spannung anliegt. Für den Fall, daß an der
Klemme 148 eine Spannung anliegt, wird ein Fehler sensiert und über die
Logikschaltung 146 die Transistoren 144 blockiert,
so daß ein
Einleiten beziehungsweise ein erneutes Einleiten eines Startvorgangs
verhindert wird. Neben der Blockierung des elektronischen Relais 32 kann
diese Fehlermeldung zur Weiterverarbeitung auch einer nicht dargestellten
Auswerteeinheit zugeführt
werden.In the 9 consists of the service module 34 from two series-connected power MOS chips 144 , The PMOS transistors 144 are via a logic circuit 146 linked together. The logic circuit 146 - which may also be on the PMOS chips 144 with integrated - checks if between the transistors 144 in the off state, that is, at the terminal 48 there is no signal at one between the transistors 144 lying clamp 148 a voltage is applied. In the event that at the terminal 148 a voltage is applied, an error is sensed and via the logic circuit 146 the transistors 144 blocked, so that an initiation or a re-initiation of a startup process is prevented. In addition to blocking the electronic relay 32 This error message can also be supplied to an evaluation unit, not shown, for further processing.
Bei
der in 10 gezeigten Schaltungsvariante
besitzt das elektronische Relais 32 zwei parallel zueinander
geschaltete PMOS-Transistoren 144. Diese sind wiederum über die
Logikschaltung 146 miteinander verknüpft. Ein erster – hier links
dargestellter – Transistor 144 steuert
eine erste Wicklung 150 und ein zweiter Transistor 144 eine
zweite Wicklung 152 des Starterrelais 14 an. Die
Wicklungen 150 und 152 sind so ausgelegt, daß nur beim
Bestromen beider Wicklungen ein Anziehen des Starterrelais 14 möglich ist.
Zum Aufbringen der Haltekraft hingegen reicht ein Bestromen der
Wicklung 152 aus. Die Logikschaltung 146 überwacht
die Transistoren 144 dahingehend, ob ein Durchschalten
ohne Anlegen eines Steuersignals an der Anschlußklemme 48 erfolgt.
Für den
Fall, daß einer
der Transistoren 144 durchschaltet, wird ein Fehler detektiert
und das elektronische Relais 32 blockiert, so daß weitere
Startversuche verhindert werden können.At the in 10 shown circuit variant has the electronic relay 32 two parallel PMOS transistors 144 , These are in turn via the logic circuit 146 linked together. A first - here shown left - transistor 144 controls a first winding 150 and a second transistor 144 a second winding 152 of the starter relay 14 at. The windings 150 and 152 are designed so that only when energizing both windings tightening the starter relay 14 is possible. For applying the holding force, however, it is sufficient to energize the winding 152 out. The logic circuit 146 monitors the transistors 144 to the extent that a through connection without applying a control signal to the terminal 48 he follows. In the event that one of the transistors 144 turns on, an error is detected and the electronic relay 32 blocked, so that further start attempts can be prevented.
Bei
der in 11 gezeigten Variante wird die Freilaufdiode 36 aus 1 durch
einen Transistor 154 ersetzt, der über die Logikschaltung 146 mit
dem Leistungsbaustein 34 verknüpft ist. Die Logikschaltung 146 überwacht
hierbei, ob der Leistungsbaustein 34 fehlerhaft durchgeschaltet
wird. Ist dies der Fall, wird der Transistor 154 angesteuert,
so daß die Wicklungen 16 und 18 des
Starterrelais 14 über
die Anschlußklemme 44 kurzgeschlossen
werden. Hierdurch wird das Einleiten eines Startvorgangs sicher vermieden.
Weiterhin ist der Transistor 154 für höhere Stromstärken ausgelegt
als der Transistor des Leistungsbausteins 34. Hierdurch
wird gewährleistet, daß im Fehlerfall
die Bondverbindungen 86 (5) schmelzen
und somit als Sicherung wirken.At the in 11 variant shown is the freewheeling diode 36 out 1 through a transistor 154 replaced by the logic circuit 146 with the service module 34 is linked. The logic circuit 146 monitors whether the service module 34 is switched through incorrectly. If so, the transistor becomes 154 controlled, so that the windings 16 and 18 of the starter relay 14 over the terminal 44 be shorted. This safely prevents the initiation of a startup process. Furthermore, the transistor 154 designed for higher currents than the transistor of the power module 34 , This ensures that in case of failure, the bonds 86 ( 5 ) melt and thus act as a backup.
Bei
der in 12 dargestellten Schaltungsvariante
ist zusätzlich
zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 dem
Leistungsbaustein 34 ein Sicherungselement 156 zugeordnet.
Das Sicherungselement 156, das als gesondertes Bauteil
ausgebildet sein kann oder in eine Verbindungsleitung zwischen den
einzelnen Bauelementen integriert sein kann, übernimmt hierbei beim Auftreten
von im Fehlerfall auftretenden hohen Strömen die Abschaltung des elektronischen
Relais 32.At the in 12 illustrated circuit variant is in addition to the embodiment according to 11 the service module 34 a fuse element 156 assigned. The fuse element 156 , which may be formed as a separate component or may be integrated into a connecting line between the individual components, takes over the shutdown of the electronic relay when occurring occurring in case of error high currents 32 ,
13 zeigt
eine Ausführungsvariante,
bei der das elektronische Relais 32 anstatt mit der Anschlußklemme 38 mit
der Anschlußklemme 52 verbunden
ist, so daß über das
Zündschloß 54 ein
Zu- beziehungsweise Abschalten des elektronischen Relais 32 erfolgen
kann. Hierdurch wird ein manueller Eingriff in die Abfolge des Startvorgangs
der Startvorrichtung 10 möglich. Nach einer weiteren
Ausführungsvariante
kann die in 13 gestrichelt dargestellte
Verbindung 158 vorgesehen sein, die das Motor-Steuergerät 50 überbrückt. Die
Verbindung zwischen dem Motor-Steuergerät 50 und der Anschlußklemme 48 kann
in diesem Falle entfallen, so daß ein vom Motor-Steuergerät 50 unabhängiges Ansteuern des
elektronischen Relais 32 möglich ist. Das elektronische
Relais 32 wird dann ausschließlich über das Zündschloß 54 angesteuert und
mit der Spannungsquelle verbunden. Die Redundanz ergibt sich hierbei durch
die Reihenschaltung des Zündschlosses 54 und
des elektronischen Relais 32. 13 shows a variant in which the electronic relay 32 instead of the terminal 38 with the terminal 52 is connected, so that the ignition 54 a connection or disconnection of the electronic relay 32 can be done. As a result, a manual intervention in the sequence of starting the starting device 10 possible. According to a further embodiment, the in 13 dashed connection shown 158 be provided, which is the engine control unit 50 bridged. The connection between the engine control unit 50 and the terminal 48 can be omitted in this case, so that one from the engine control unit 50 Independent control of the electronic relay 32 is possible. The electronic relay 32 is then exclusively on the ignition 54 controlled and connected to the voltage source. The redundancy results from the series connection of the ignition lock 54 and the electronic relay 32 ,
Anhand
der 14 und 15 wird
die Funktionsweise der Logikschaltung 146 gemäß der in 9 gezeigten
Ausführungsvariante,
nach der das elektronische Relais 32 zwei in Reihe geschaltete
Transistoren 144 aufweist, näher erläutert. Die Transistoren 144 sind hier
zur besseren Unterscheidung mit Transistor 144' und Transistor 144'' bezeichnet. Die Logikschaltung 146 aus 9 besteht hier
aus zwei Logikbausteinen 158 und 160, wobei der
Logikbaustein 158 auf dem Chip des PMOS-Transistors 144' und der Logikbaustein 160 auf
dem Chip des PMOS-Transistors 144'' mit
integriert ist. Anhand 14 wird deutlich, daß die Logikbausteine 158 und 160 einerseits
jeweils mit der Anschlußklemme 48 und
mit Masse und andererseits mit dem Gate, Source beziehungsweise
Drain der Transistoren 144 verbunden sind. Weiterhin erfolgt eine
Kopplung der Logikbausteine 158 und 160 über eine
Querverbindung 162.Based on 14 and 15 becomes the operation of the logic circuit 146 according to the in 9 shown embodiment variant according to which the electronic relay 32 two series-connected transistors 144 has explained in more detail. The transistors 144 are here for better distinction with transistor 144 ' and transistor 144 '' designated. The logic circuit 146 out 9 consists here of two logic modules 158 and 160 , wherein the logic module 158 on the chip of the PMOS transistor 144 ' and the logic device 160 on the chip of the PMOS transistor 144 '' with integrated. Based 14 it becomes clear that the logic modules 158 and 160 on the one hand with the terminal 48 and to ground and on the other hand to the gate, source and drain of the transistors 144 are connected. Furthermore, a coupling of the logic modules takes place 158 and 160 via a cross connection 162 ,
Der
Logikbaustein 158 weist gemäß 15 ein
Zeitverzögerungsglied 164 auf,
das einerseits mit der Anschlußklemme 48 und
andererseits mit einem ersten Eingang eines NAND-Gliedes 166 verbunden ist.
Der Ausgang des NAND-Gliedes 166 ist mit einem ersten Eingang
eines UND-Gliedes 168 verbunden. Der zweite Eingang des
UND-Gliedes 168 ist mit der Anschlußklemme 48 verbunden,
per Ausgang des UND-Gliedes 168 ist mit einer Kontrollogik 170 des
Transistors 144' verbunden.
Weiterhin ist ein Überwachungsglied 172 vorgesehen,
dessen Ausgang mit einem Flipflop 174 verbunden ist. Der Q --Ausgang
des Flipflops 174 ist mit dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes 166 verbunden.The logic module 158 according to 15 a time delay element 164 on the one hand with the terminal 48 and on the other hand with a first input of a NAND gate 166 connected is. The output of the NAND gate 166 is connected to a first input of an AND gate 168 connected. The second input of the AND gate 168 is with the terminal 48 connected, by output of the AND gate 168 is with a control logic 170 of the transistor 144 ' connected. Furthermore, a monitoring member 172 provided, whose output with a flip-flop 174 connected is. The Q - output of the flipflop 174 is to the second input of the NAND gate 166 connected.
Der
zweite Logikbaustein 160 weist ein zweites UND-Glied 176,
dessen erster Eingang über
die Querverbindung 162 mit dem Ausgang des Zeitverzögerungsgliedes 164 des
Logikbausteins 158 verbunden ist. Der zweite Eingang des
UND-Gliedes 176 ist mit der Anschlußklemme 48 verbunden.
Ein Ausgang des UND-Gliedes 176 ist mit einem ersten Eingang
eines dritten UND-Gliedes 178 verbunden. Die
Anschlußklemme 48 ist
weiterhin mit einem ersten Eingang eines Komparators 180 verbunden,
dessen zweiter Eingang mit der Klemme 148 verbunden ist.
Der Ausgang des Komparators 180 ist mit einem Flipflop 182 verbunden,
dessen Q --Ausgang mit dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 178 verbunden ist.
Der Ausgang des UND-Gliedes 178 ist mit einer Kontrollogik 184 des
Transistors 144'' verbunden.The second logic module 160 has a second AND gate 176 , whose first input via the cross connection 162 with the output of the time delay element 164 of the logic module 158 connected is. The second input of the AND gate 176 is with the terminal 48 connected. An output of the AND gate 176 is connected to a first input of a third AND gate 178 connected. The terminal 48 is still connected to a first input of a comparator 180 connected, whose second input with the terminal 148 connected is. The output of the comparator 180 is with a flip flop 182 whose Q output is connected to the second input of the AND gate 178 connected is. The output of the AND gate 178 is with a control logic 184 of the transistor 144 '' connected.
Die
in den 14 und 15 gezeigte Schaltungsanordnung übt folgende
Funktion aus:
Liegt an der Anschlußklemme 48 über das
Motor-Steuergerät 50 ein
Steuersignal an, also ein high-Signal, wird der Transistor 144' eingeschaltet. Der
Transistor 144'' wird zunächst nicht
eingeschaltet, da das Eingangs-UND-Glied 176 des Leistungsbausteins 160 mit
dem Zeitverzögerungsglied 164 verbunden
ist, und ein Durchschalten erst dann erfolgt, wenn sowohl an der
Anschlußklemme 48 als auch
an der Querverbindung 162 ein Signal im high-Zustand anliegt. Über das Überwachungsglied 172 wird
detektiert, ob über
den Transistor 144' ein Strom
fließt.
Für den
Fall, daß kein
Strom fließt,
ist eine Differenzspannung ΔU
zwischen dem Source und der Drain des Transistors 144' gleich Null.
Da der Transistor 144'' noch gesperrt
ist, bedeutet es, daß kein
Fehler vorliegt, wenn über
den Transistor 144' kein
Strom fließt.
Hierdurch wird das Flipflop 174 gesetzt (Q - = Low), so daß über die Verkettung
der UND-Glieder 166 und 168 in Verbindung mit
dem Zeitverzögerungsglied 164 der
Transistor 144' auch dann
eingeschaltet bleibt, wenn die Verzögerungszeit des Zeitverzögerungsgliedes 164 abgelaufen
ist.The in the 14 and 15 shown circuitry performs the following function:
Lies at the terminal 48 via the engine control unit 50 a control signal, ie a high signal, becomes the transistor 144 ' switched on. The transistor 144 '' is not initially turned on because the input AND gate 176 of the service module 160 with the time delay element 164 is connected, and a through connection takes place only when both the terminal 48 as well as at the cross connection 162 a signal is in the high state. About the monitoring member 172 is detected, whether via the transistor 144 ' a current flows. In the event that no current flows, a differential voltage ΔU between the source and the drain of the transistor 144 ' equals zero. Because the transistor 144 '' is still locked, it means that there is no fault when passing through the transistor 144 ' no electricity flows. This turns the flip flop 174 set (Q - = Low), so that via the concatenation of the AND gates 166 and 168 in conjunction with the time delay element 164 the transistor 144 ' remains switched on even if the delay time of the time delay element 164 has expired.
Für den Fall,
daß der
Transistor 144'' im Fehlerfall
kurzgeschlossen ist, erkennt das Überwachungsglied 172,
indem ΔU
größer 0 ist,
einen Stromfluß durch
den Transistor 144'.
Hierdurch wird ein Signal für
das Flipflop 174 bereitgestellt, so daß dieses nicht gesetzt wird
(Q - = high). Da nunmehr am zweiten Eingang des NAND-Gliedes 166 high-Signal anliegt,
wird nach Ablauf der Verzögerungszeit
des Zeitverzögerungsgliedes 164 der
Transistor 144' abgeschaltet.
Somit kann über
den Leistungsbaustein 158 eine Überwachung des Transistors 144'' erfolgen.In the event that the transistor 144 '' is shorted in the event of a fault, recognizes the monitoring member 172 in that ΔU is greater than 0, a current flow through the transistor 144 ' , This will be a signal for the flip-flop 174 provided so that it is not set (Q - = high). Since now at the second input of the NAND gate 166 high signal is present, after expiration of the delay time of the time delay element 164 the transistor 144 ' from connected. Thus, it is possible via the service module 158 a monitoring of the transistor 144 '' respectively.
Im
AUS-Zustand, das heißt
an der Anschlußklemme 48 liegt
kein Signal an, so daß sich
der low-Zustand ergibt, wird der Transistor 144' nicht durchgeschaltet,
so daß der
in Reihe hierzu liegende Transistor 144'' keine
Versorgungsspannung erhält. Ist
jedoch der Transistor 144' defekt,
das heißt
kurzgeschlossen, liegt an der Klemme 148 eine Versorgungsspannung
an, obwohl über
die Anschlußklemme 148 kein
Steuersignal bereitgestellt ist. Über den Komparator 180 wird
hierauf das Flipflop 182 gesetzt (Q - = low), so daß über die
Verknüpfung
mit dem UND-Glied 178 selbst bei nunmehr anliegendem Steuersignal
an der Anschlußklemme 48 der
Transistor 144'' nicht durchgeschaltet
werden kann. Hiermit erfolgt quasi mit dem Logikbaustein 160 eine Überwachung
des Transistors 144'.In OFF state, that is at the terminal 48 if no signal is present, so that the low state results, the transistor becomes 144 ' not turned on, so that the transistor in series therewith 144 '' no supply voltage is received. Is however the transistor 144 ' defective, that is short-circuited, is at the terminal 148 a supply voltage, although through the terminal 148 no control signal is provided. About the comparator 180 then the flip-flop is on 182 set (Q - = low), so that via the link to the AND gate 178 even with now applied control signal to the terminal 48 the transistor 144 '' can not be switched through. This is done virtually with the logic block 160 a monitoring of the transistor 144 ' ,
