DE60109402T2

DE60109402T2 - Steuervorrichtung eines anlassers, insbesondere für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE60109402T2
Application number: DE60109402T
Authority: DE
Inventors: Olivier Goguet; Regis Maillet; Eric Ouvry
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: FR2814503A1; WO2002027180A1; FR2814503B1; EP1218637A1; DE60109402D1; EP1218637B1; KR20020064914A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Steuerung von Anlassern, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Wie dies in 1 veranschaulicht ist, umfaßt ein Kraftfahrzeuganlasser herkömmlicherweise ein Anlaßschütz 2 sowie einen Elektromotor M, dessen Ausgangswelle ein Ritzel 1 trägt. Das Ritzel 1 ist dazu bestimmt, mit der Zahnung des Anlaßzahnkranzes C des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zusammenzuwirken. Es ist verschiebbar auf der Welle des Elektromotors M zwischen einer Position, in der es bezogen auf den besagten Anlaßzahnkranz freigegeben ist, und einer Position gelagert, in der es sich mit diesem im Eingriff befindet.
Das Anlaßschütz 2 erstreckt sich parallel zum Elektromotor M oberhalb dieses Motors und umfaßt eine Wicklung 2a sowie einen Tauchanker 2b.
Die Wicklung 2a ist durch eine Lagerung gelagert, die als Lager für den beweglichen Kern dient.
Sie übernimmt die Steuerung der Stromversorgung des Elektromotors M durch die Verschiebung eines beweglichen Kontakts 3 zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition, wobei der besagte Kontakt 3 durch den besagten im Verhältnis zum Elektromotor M axial beweglichen Tauchanker 2b verschoben wird, wenn die Wicklung 2a aktiviert ist.
Außerdem steuert das Anlaßschütz 2 die Verschiebung des Ritzels 1. Sein Tauchanker 2b ist dazu mit dem Ritzel 1 durch mechanische Mittel verbunden, die insgesamt durch die Bezugsnummer 4 bezeichnet werden.
Diese mechanischen Mittel umfassen eine Einrückgabel, die an ihrem oberen Ende mit dem Tauchanker 2b und an ihrem unteren Ende mit einer Einspurvorrichtung, zu der das Ritzel 1 gehört, verbunden ist.
Diese Einspurvorrichtung umfaßt einen Freilauf, der zwischen einer Nabe und dem Ritzel 1 axial eingefügt ist. Die Nabe ist innen mit Schraubennuten versehen, die sich formschlüssig mit äußeren Schraubenzahnungen im Eingriff befinden, die örtlich an der Ausgangswelle des Elektromotors M angebracht sind.
Die Einrückgabel ist zwischen ihren beiden Enden schwenkbar an einem Gehäuse gelagert, das innen die mechanischen Mittel 4 enthält und den Elektromotor M sowie das Anlaßschütz 2 trägt. Die Einspurvorrichtung mit ihrem Ritzel 1 wird in einer Schraubbewegung angetrieben, wenn sie durch die Einrückgabel verschoben wird, um mit dem Anlaßzahnkranz in Eingriff zu kommen.
Dies erfolgt durch die Stromversorgung der Wicklung 2a im Anschluß an eine Betätigung des Zündschlüssels, wodurch ein Steuerschalter geschlossen und der Tauchanker 2b in Bewegung gesetzt werden kann, der dabei in Richtung eines am Ende der Lagerung 2c der Wicklung 2a angebrachten ortsfesten Kerns gezogen wird. Diese Lagerung hat im Querschnitt eine U-Form, um die Wicklung 2a aufzunehmen, und umfaßt somit einen Boden, der ein Lager 2C bildet. Der Tauchanker 2b ist daher dazu bestimmt, sich zwischen einer Ruheposition und einer Kontaktgabeposition zu bewegen, in der er sich am ortsfesten Kern in Anlage befindet, wobei sich diese Schließposition des Magnetkreises nach dem Schließen des beweglichen Kontakts 3 und somit auch des elektrischen Stromkreises einstellt.
Die mechanischen Mittel umfassen außerdem eine Rückstellfeder, die um den Tauchanker 2b herum gelagert ist, um diesen in die Ruheposition zurückzustellen, eine Trennfeder, die mit dem beweglichen Kontakt 3 verbunden ist, um diesen in die Öffnungsposition zurückzustellen, und eine als Zahn-gegen-Zahn-Feder bezeichnete Feder 5, die im Innern des Tauchankers 2b aufgenommen ist und sich mit einem ersten Stift im Eingriff befindet, der durch eine Achse mit dem oberen Ende der Einrückgabel verbunden ist, um deren Verbindung mit dem Tauchanker 2b herbeizuführen. Diese Feder 5 besitzt eine größere Steifigkeit als die Rückstellfeder.
Die Einrückgabel ist daher an ihrem oberen Ende zwischen dem Tauchanker 2b und der Achse eingefügt. Der im Innern eines Sacklochs des Tauchankers 2b gelagerte erste Stift ist dazu bestimmt, nach einem bestimmten Verstellweg mit einem zweiten Stift in Eingriff zu kommen, der fest mit dem beweglichen Kontakt 3 verbunden und im Innern des ortsfesten Kerns verschiebbar gelagert ist. In der Schließposition wirkt der Kontakt 3 mit einem ortsfesten Kontakt in Form von Kontaktstiften zusammen, die mit der Plusklemme der Batterie bzw. mit dem Elektromotor M verbunden sind, wodurch die Stromversorgung des Elektromotors ermöglicht wird.
Die Kontaktstifte sind fest mit der aus Isoliermaterial ausgeführten Verschlußkappe des Anlaßschützes verbunden.
Alle diese Elemente sind in 1 dargestellt und der Einfachheit halber nicht durch Bezugsnummern bezeichnet worden.
Es gibt zahlreiche Ausführungsarten für die Stromversorgung des Anlaßschützes. So ist in der FR-A-2 679 717 vorgeschlagen worden, die Wicklung des Anlaßschützes durch einen variablen Impulsstrom elektrisch zu speisen, der durch eine Steuerschaltung erzeugt wird.
Unter Bezugnahme auf 2 steuert bei einer derartigen Anordnung eine Spule B sowohl einen Leistungskontakt K als auch die Vorwärtsbewegung eines nicht dargestellten Ritzels. Die Spule B wird über einen Transistor T1 im Impulsmodus mit Pulsweitenmodulation oder "Pulse Width Modulation" (PWM) auf englisch gespeist, wobei der Transistor durch einen Mikrocontroller 10 angesteuert wird, der die Steuerschaltung bildet.
Das Taktverhältnis der Impulse wird fortschreitend vergrößert, um einen Effektivstrom in der Spule zu erzielen, der sich allmählich erhöht.
Dieses Verfahren bezweckt außerdem eine Verringerung der Auftreffgeschwindigkeit des Ritzels am Anlaßzahnkranz, um dessen stirnseitigen Verschleiß einzuschränken.
Um diese Auftreffgeschwindigkeit noch weiter zu verringern, ist in der am 28.06.2000 eingereichten FR 0008293 eine Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung einer Spule zum Antrieb eines beweglichen Kerns eines Anlaßschützes eines Kraftfahrzeuganlassers vorgeschlagen worden, die vorgesehen ist, um den Effektivstrom in der Spule im Laufe der Verschiebung des Kerns zu seiner Kontaktgabeposition zu verändern, wobei sie vorgesehen ist, um im Laufe dieser Verschiebung:

– eine erste Antriebsphase mit einem ausreichend hohen Effektivstrom, um den Kern in Bewegung zu versetzen, und anschließend
– eine zweite Antriebsphase mit niedrigerem Effektivstrom zur Anwendung zu bringen.

Während der zweiten Phase ist vorgesehen, nach einer bestimmten oder vorbestimmten Zeit eine kontinuierliche Steigerung der effektiven Stromstärke zur Anwendung zu bringen.
Dank der Anordnung hat das Anlaßschütz eine einfache Form, wobei eine abrupte Bewegung des Kerns von seiner Ruheposition zu seiner Aktivierungsposition vermieden wird.
Denn nach einer bestimmten oder vorbestimmten Zeit ermöglicht die allmähliche Steigerung der effektiven Stromstärke einerseits ein fortschreitendes Zusammendrücken der Zahn-gegen-Zahn-Feder 5 und andererseits das Schließen des Anlaßschützes, um den Elektromotor in dem unvorhergesehenen Fall zu speisen, in dem das Anlaßschütz zuvor nicht geschlossen werden konnte.
In dem unvorhergesehenen Fall, in dem anormal hohe Reibungskräfte im Anlaßschütz auftreten, wird daher in den mechanischen Mitteln oder an der Welle des Elektromotors nach Ablauf einer vorbestimmten oder bestimmten Zeit das Schließen des Anlaßschützes sichergestellt.
Um die Lebensdauer noch weiter zu verlängern, ist außerdem vorgesehen, die Steuerschaltung der Spule des Anlassers mit einer Wärmeschutzvorrichtung zu versehen, die das erneute Starten des Elektromotors des Anlassers beispielsweise nach mehreren Anlaßversuchen zum Anlassen des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs verhindert und/oder den Elektromotor des Anlassers daran hindert, nach einer bestimmten oder vorbestimmten Zeit zu laufen. Zu weiteren Einzelheiten kann zum Beispiel auf die französische Patentanmeldung FR 2,751,414 verwiesen werden.
Es ist wünschenswert, dabei eine Warnvorrichtung für den Fahrer zu aktivieren, wenn die Schutzvorrichtung wirksam wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Anforderung in einfacher und wirtschaftlicher Weise zu erfüllen.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung eines Elektromotors eines Anlassers, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend einen Leistungskontakt, der die Stromversorgung des Elektromotors des Anlassers steuert, eine Steuerschaltung zur Steuerung des Leistungskontakts, sowie einen Steuerschalter zwischen der Steuerschaltung und einer Stromversorgung zum Anschluß an die Batteriespannung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste elektronische Vorrichtung umfaßt, die einerseits mit dem Steuerschalter und andererseits über eine Drahtleitung mit einer die Steuerschaltung umfassenden zweiten elektronischen Vorrichtung verbunden ist, daß eine Warnvorrichtung zwischen der Stromversorgung zum Anschluß an die Batteriespannung und der ersten elektronischen Vorrichtung geschaltet ist, und daß die zweite Vorrichtung wenigstens zwei mit der Steuerschaltung verbundene Vorrichtungen umfaßt, und zwar einerseits eine Schutzinformationsvorrichtung, die durch eine Schutzvorrichtung des Anlassers aktiviert wird, welche die Steuerschaltung umfaßt, und andererseits eine Steuersignalvorrichtung, so daß die Schutzinformationsvorrichtung in der Lage ist, durch die Drahtleitung die erste elektronische Vorrichtung zu aktivieren, um über diese erste elektronische Vorrichtung die Warnvorrichtung zu aktivieren, wenn die Schutzvorrichtung aktiv ist, während die Steuersignalvorrichtung in der Lage ist, die Steuerschaltung zu aktivieren, wenn die Schutzvorrichtung inaktiv ist.
Erfindungsgemäß arbeitet die Drahtleitung in beiden Richtungen, so daß sie bidirektional ausgeführt und die Lösung einfach und wirtschaftlich ist.
Die Steuersignal- und Schutzinformationsvorrichtungen sind miteinander verbunden, so daß die Schutzinformationsvorrichtung, wenn sie aktiv ist, die Steuersignalvorrichtung sperren kann.
Nach einem Merkmal sind die Warnvorrichtung und der Steuerschalter zwischen der an die Batterie angeschlossenen Stromversorgungsleitung und der ersten elektronischen Vorrichtung parallel geschaltet.
In einer Ausführungsart wird daher diese Anordnung genutzt, um die zweite elektronische Vorrichtung mit einer Informationshaltevorrichtung zu versehen, um die Warnvorrichtung aktiv zu halten, wenn der Steuerschalter geöffnet ist, und zwar solange der Anlasser nach dem Abschalten der Schutzvorrichtung des Anlassers nicht zu seinen normalen Betriebsbedingungen zurückgekehrt ist.
Die Haltevorrichtung erzeugt eine Spannung, wenn der Steuerschalter geöffnet ist, um die Warnvorrichtung aktiv zu halten.
Nach einem Merkmal ist die Informationshaltevorrichtung mit der Steuerschaltung verbunden, in welche die Schutzvorrichtung des Anlassers integriert ist, die in einer Ausführungsart für die Temperatur des Anlassers und für eine bestimmte oder vorbestimmte Dauer der Drehung des Elektromotors des Anlassers empfindlich ist.
Die erste elektronische Vorrichtung ist in einer Ausführungsform die außerhalb des Anlassers angebrachte Kontrollvorrichtung für den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs.
Diese Anordnung ist vorteilhaft, da diese, auch als Motorkontrollmodul bezeichnete Vorrichtung einen Controller oder Rechner sowie eine oder mehrere Warnvorrichtungen aufweist. Dieses Modul wird genutzt.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen im einzelnen:
1 einen Kraftfahrzeuganlasser nach dem Stand der Technik;
2 eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Anlasserschützes nach dem Stand der Technik;
3 ein Diagramm zur Darstellung des Verlaufs eines Taktverhältnisses der Speisespannung einer Anlaßschützspule;
4 eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Anlasserschützes gemäß der Erfindung, ohne Leistungskontakt und ohne den Elektromotor des Anlassers.
Der Einfachheit halber werden identische Elemente in den Figuren jeweils durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Wie in 2 dargestellt, ist der Elektromotor M des Anlassers für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs bekanntlich zwischen der Masse und einer Speiseklemme B+ für den Anschluß an die Batteriespannung angeordnet. Die Steuerschaltung umfaßt einen Leistungskontakt K, der zwischen der Klemme B+ und dem Elektromotor M geschaltet ist, um die Stromversorgung dieses Elektromotors M zu steuern.
In 4 ist dieser Teil der Steuerschaltung der Einfachheit halber nicht dargestellt worden.
In dieser Figur ist bei 2000 die Leitung zu erkennen, die an den Eingang einer elektronischen Steuervorrichtung 300 des mit dem Elektromotor des Anlassers verbundenen Kontakts K angeschlossen ist.
Die Spule B ist mit einem Transistor T1 verbunden, der an die Masse angeschlossen ist.
In 4 ist bei B die durch die Wicklung 2a von 1 gebildete Spule zu erkennen.
Die Spule B ist wie bereits erwähnt in der Lage, den Leistungskontakt zu steuern, und mit einer Steuerschaltung verbunden.
Hier wird eine Vorrichtung zur Stromversorgung der Spule B verwendet, welche die Steuerschaltung 3000 umfaßt, deren Schaltungsanordnung ähnlich wie die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung bleibt und bei der ebenfalls eine Stromversorgung der Wicklung der Spule B mit einer Rechteckspannung vom Typ PWM gespeist wird, wie dies in der vorerwähnten FR00 08293 beschrieben ist.
Somit wird das Taktverhältnis im Laufe der Verschiebung des Tauchankers entsprechend dem in 3 dargestellten Verlauf verändert, was nach Ablauf einer vorbestimmten oder bestimmten Zeit erfolgt.
In diesem Diagramm sind in der Abszisse die aufeinanderfolgenden Zeitpunkte im Laufe der Verschiebung des Tauchankers von seiner anfänglichen Ruheposition (Zeitpunkt T₀) bis zu einer Endposition ("Einzugszeitraum des Tauchankers") angegeben, in der er sich im Anschlag am ortsfesten Kern befindet und in der er den Kontakt herstellt, während der bewegliche Kern 3 dann geschlossen ist.
Der Einzugszeitraum des Tauchankers untergliedert sich in zwei Hauptphasen, wobei die zweite Hauptphase wiederum in drei Unterphasen unterteilt ist. Diese zwei Hauptphasen sollen nun beschrieben werden.
Während der ersten Phase, die vom Zeitpunkt t₀ bis zu einem Zeitpunkt t₁ dauert, kommt ein Taktverhältnis R1 zur Anwendung, das nahe oder gleich 100% ausfällt (wobei das Taktverhältnis dem Verhältnis zwischen der Durchschaltdauer des Transistors T₁ und der Gesamtdauer eines Takts entspricht). Während dieser Phase fließt eine hohe effektive Stromstärke durch die Wicklung 2a der Spule B, während der Tauchanker 2b einer ausreichend hohen Anziehungskraft ausgesetzt ist, um ihn von seiner Ruheposition abzulösen und ihn in Bewegung zu setzen. Diese Phase ist kurz, hier in einer Größenordnung von 2 bis 10 ms, damit eine hohe Anziehungskraft auf den Tauchanker nur zu dem Zweck bewirkt wird, um ihn abzulösen.
Die zweite Phase findet zwischen dem Zeitpunkt t₁ und einem Zeitpunkt t₃ statt. In einem ersten Zeitintervall dieser zweiten Phase steuert der Transistor T₁ das Anlaßschütz nach einem Taktverhältnis mit einem Wert R2 in etwa gleich 50%, so daß der Effektivstrom in der Spule 2a im Vergleich zu dem während der ersten Phase erzielten Effektivstrom deutlich reduziert und gerade ausreichend ist, um die restlichen Reibungskräfte F nach dem Ablösen des Tauchankers 2b zu überwinden. Während dieses Zeitintervalls, das etwa 30 bis 60 ms dauert, setzt der Tauchanker 2b daher seine Verschiebung bis zum Schließen des Anlaßschützes ohne abrupte Bewegung und ohne zu hohe Geschwindigkeit fort. Während dieses ersten Zeitintervalls der zweiten Phase ergibt sich im allgemeinen Fall axial ein Anschlagkontakt zwischen dem Ritzel 1 und dem Anlaßzahnkranz zwischen den Zeitpunkten t1 und t2.
Im einzelnen umfaßt die Steuerschaltung 3000 einen Mikrocontroller 100, der durch einen seiner Eingänge (nicht dargestellt) mit einem Temperaturfühler verbunden ist, der im Innern des Anlaßschützes in der Nähe der Wicklung 2b angebracht ist, wobei er außerdem durch einen zweiten Eingang mit den Speiseklemmen des Anlassers verbunden ist.
Der Mikrocontroller 100 ist durch einen seiner Ausgänge X1 mit dem Transistor T1 und daher über diesen Transistor mit der Spule B verbunden, welche die Wicklung 2a aufweist. Dieser Mikrocontroller entnimmt an seinen beiden Eingängen Signale, die für die Temperatur des Anlaßschützes und somit der Wicklung 2a und für die Speisespannung U am Eingang des Anlassers repräsentativ sind.
Die Speisespannung des Anlassers ist in Abhängigkeit vom Ladezustand der Fahrzeugbatterie und von der Temperatur veränderlich. Die Temperatur der Wicklung 2a beeinflußt direkt ihren Widerstand. Der bei einem gegebenen Taktverhältnis erzielte mittlere Strom ist direkt von der an den Klemmen des Anlassers – und daher an den Klemmen der Batterie – und vom Widerstand der Spule B abhängig.
Der Mikrocontroller 100 enthält somit einen Speicher, in dem eine Zahlentabelle abgelegt ist, die bei einer gewünschten effektiven Stromstärke eine Entsprechung des anzuwendenden Taktverhältnisses R2 in Abhängigkeit von der Speisespannung des Anlassers und von der Temperatur der Spule herstellt. R2 liegt praktisch in einer Größenordnung von 0,4 bis 0,6 bei einer Temperatur von 20°.
Die effektive Stromstärke ist in diesem ersten Zeitintervall in etwa konstant.
Der Mikrocontroller 100 wendet somit automatisch ein Taktverhältnis R2 in Abhängigkeit von der Speisespannung an den Klemmen des Anlassers und vom Widerstand der Wicklung an (der seinerseits von der Temperatur abhängig ist). Die Messungen der Spannung U und der Temperatur T erfolgen vorteilhafterweise vor der Ausführung der vorstehend beschriebenen ersten Phase zum Zeitpunkt der Aktivierung des Anlassers.
In einem zweiten Zeitintervall der zweiten Phase, das zwischen dem Zeitpunkt t₂ und t₃ abläuft, und erfindungsgemäß nach einer vorbestimmten oder als Variante einer bestimmten Zeit bringt der Mikrocontroller 100 eine kontinuierliche und progressive Erhöhung des Taktverhältnisses zur Anwendung, die vom Verhältnis R2 zum Verhältnis R1 oder als Variante zu einem Verhältnis größer als R1 führt. Dieses Zeitintervall weist eine Dauer von etwa 20 bis 50 ms auf und ermöglicht es, über die fortschreitende Steigerung der effektiven Stromstärke das Schließen des Anlaßschützes in dem unvorhergesehenen Fall sicherzustellen, in dem das Anlaßschütz zwischen t1 und t2 nicht geschlossen werden konnte. Ein solcher nicht vorgesehener Fall kann sich insbesondere dann einstellen, wenn anormal hohe Reibungskräfte im Anlaßschütz, in den mechanischen Mitteln 4 und an der Welle des Motors M auftreten. Diese anormalen Kräfte sind beispielsweise durch klimatische Umstände, Ausdehnung, Festfressen, das Vorhandensein von Verunreinigungen, Verschmutzungen und aller sonstigen Fremdkörper insbesondere im Bereich der Keilnuten der Welle des Elektromotors und der Gelenke der Einrückgabel bedingt.
Während dieses zweiten Zeitintervalls wird die Zahn-gegen-Zahn-Feder 5 zusammengedrückt, um es dem Tauchanker 2b zu ermöglichen, den beweglichen Kontakt 3 zu betätigen, um den Elektromotor zu speisen und eine Drehung seiner Welle herbeizuführen, um dadurch das Eingreifen des Ritzels am Anlaßzahnkranz und somit das Einspuren des Ritzels am Anlaßzahnkranz sicherzustellen.
In dem Fall, in dem der bewegliche Kontakt zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 mit Einspuren des Ritzels am Anlaßzahnkranz 3 geschlossen wird, findet natürlich keine kontinuierliche Steigerung der Stromstärke statt, da das Einspuren vor einer nach Maßgabe der jeweiligen Anwendungen bestimmten Zeit erfolgt. In 90% der Fälle wird der bewegliche Kontakt vor dieser möglichst kurz vorbestimmten Zeit geschlossen, um die normalen Betriebsvorgänge einzuschließen.
Als Variante wird diese Zeit beispielsweise in Abhängigkeit von der Batteriespannung oder von der Temperatur der Wicklung 2a bestimmt, wobei diese Größen durch das Nichtschließen des beweglichen Kontakts beeinflußt werden, das anormale Werte zur Folge hat.
In allen Fällen wird in einem zusätzlichen Zeitintervall, das in 3 zwischen dem Zeitpunkt t3 und einem Zeitpunkt t4 abläuft, das Taktverhältnis etwa 5 bis 30 ms lang auf R1 oder einem Wert größer als R1 gehalten. Diese Phase mit hohem Taktverhältnis beginnt beim Schließen des beweglichen Kontakts 3 und hält den Tauchanker 2b in seiner Kontaktgabeposition (beweglicher Kontakt 3 geschlossen) mit einer hohen Anziehungskraft, die Sprünge des beweglichen Kerns 2b gegen einen Anschlag vermeidet, der üblicherweise durch einen anderen Kern, diesmal einen ortsfesten Kern, gebildet wird. Dieses dritte Zeitintervall t3, t4 dauert ausreichend lange, um die Stromspitzen zu absorbieren, die auf das Anlassen des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor M zurückzuführen sind, der nach einem Merkmal der Erfindung nicht angesteuert wird.
Nach einem Merkmal findet die Erhöhung des Taktverhältnisses daher erst nach dem Anschlagkontakt des Zahnkranzes mit dem Ritzel statt.
Nach dem dritten Zeitintervall kommt in einer dritten Phase ein Taktverhältnis R3 an den Klemmen des Widerstands der Wicklung 2a zur Anwendung, um den beweglichen Kontakt in der Schließposition zu halten.
Der Effektivstrom ist in dieser dritten Phase niedriger als in den beiden anderen Phasen.
Wie verständlich geworden sein dürfte und wie aus der Beschreibung hervorgeht, ist nur eine einzige Wicklung 2a erforderlich, und der Mikrocontroller kann auf einem Träger, etwa einer Karte, im Anlasser montiert sein, wobei er im einzelnen in der Nähe der Wicklung 2a in dem Zwischenraum angebracht sein kann, der durch die (in 1 nicht durch eine Bezugsnummer bezeichnete) Verschlußkappe begrenzt wird, welche die ortsfesten Kontakte trägt, wie dies beispielsweise in der am 30. Juli 1999 eingereichten FR99 09977 beschrieben ist.
Dank der Pulsweitenmodulation während der ersten Phase, genauer gesagt zu Beginn dieser Phase, kann eine Messung des Stroms und folglich der Batteriespannung durchgeführt werden, wobei davon auszugehen ist, daß, wie vorstehend erwähnt, der bei einem gegebenen Taktverhältnis erzielte mittlere Strom direkt von der an den Batterieklemmen verfügbaren Spannung abhängig ist.
Anhand der im Mikrocontroller 100 gespeicherten Zahlentabelle wird nach Beginn des ersten Zeitintervalls der ersten Phase das gewünschte Taktverhältnis zur Anwendung gebracht.
In 3 kann natürlich die Stromstärke des Effektivstroms in der ersten Phase verringert werden. Alles ist von der jeweils gewünschten Verschiebung des Tauchankers abhängig. Dabei sind eine größtmögliche Annäherung an die Ablösungsgrenze des Kerns und eine bessere Kontrolle seiner Verschiebung möglich, indem insbesondere die Dauer der ersten Phase entsprechend beeinflußt wird, da die Notwendigkeit besteht, einen größeren Sicherheitskoeffizienten vorzusehen, um sicherzustellen, daß sich der Kern ablöst.
Die Ablösung des Kerns erfolgt weniger abrupt und besser kontrolliert, wobei das erste Zeitintervall der zweiten Phase mit einer in etwa konstanten effektiven Stromstärke stattfindet.
Wie verständlich geworden sein dürfte, kann durch Anordnung des Mikrocontrollers 100 auf einer Karte, wie vorstehend beschrieben, in der Nähe der Wicklung 2a deren Temperatur gemessen werden, indem auf der Karte ein mit dem Mikrocontroller verbundener Widerstand angebracht wird, der in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich ist, beispielsweise mit einem positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten.
Es können auch alle anderen Anordnungen in Betracht gezogen werden, die in der vorerwähnten FR00 08293 beschrieben sind.
Die Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung des Elektromotors des Anlassers umfaßt erfindungsgemäß eine erste elektronische Vorrichtung 1000, die durch eine Drahtleitung 2000 mit einer zweiten elektronischen Vorrichtung 3000 verbunden ist.
Diese zweite Vorrichtung 3000 umfaßt den Mikrocontroller 100, die Spule B und den Transistor T1, bei dem es sich hier um einen Leistungstransistor beispielsweise in der Ausführung als MOSFET-Transistor handelt.
Die erste Vorrichtung ist dazu bestimmt, die zweite Vorrichtung zu aktivieren, wenn der nachfolgend beschriebene Steuerschalter 21 geschlossen ist.
Diese zweite Vorrichtung ist vorteilhafterweise im Anlaßschütz in dem durch die Verschlußkappe und die Wicklung 2a begrenzten Zwischenraum aufgenommen. Hier ist die zweite Vorrichtung zwischen dem (in 1 nicht durch eine Bezugsnummer bezeichneten) ortsfesten Kern und dem beweglichen Kontakt 3 angeordnet. Dazu kann, wie dies in der FR99 09977 beschrieben ist, eine Dichtungstrennwand vorgesehen sein, die im Innern der auch als Trägerblock bezeichneten Verschlußkappe eine vordere Kammer, in der die auch als Kontaktklemmen bezeichneten Kontaktstifte und der bewegliche Kontakt 3 angeordnet sind, von einer hinteren Kammer trennt, in der die zweite elektronische Vorrichtung 3000 angeordnet ist. Zu weiteren Einzelheiten kann auf diese Druckschrift verwiesen werden.
Diese zweite Vorrichtung 3000 kann sich natürlich auch in einem Elektronikgehäuse befinden, das außerhalb des Anlaßschützes angebracht ist. In diesem Fall ist ein in unmittelbarer Nähe der heißen Teile des Anlaßschützes lokalisierter Temperaturfühler mit diesem separaten Elektronikgehäuse verbunden.
Die erste elektronische Vorrichtung 1000 ist hier außerhalb des Anlaßschützes angebracht.
Erfindungsgemäß ist die Drahtleitung 2000 bidirektional ausgeführt und zwischen der ersten und der zweiten elektronischen Vorrichtung angeordnet.
Diese erste elektronische Vorrichtung 1000 umfaßt einen Controller bzw. grundsätzlich eine elektronische Steuer- und Kontrolleinheit.
Diese erste Vorrichtung 1000, beispielsweise der Kontrollrechner für den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, umfaßt einen Controller 22, der mit einem Treiber 23 verbunden ist, der einen Transistor 123 steuert. Dieser Transistor 123, bei dem es sich beispielsweise um einen MOSFET-Transistor handelt, ist über einen Widerstand R1 mit der Drahtleitung 2000 verbunden.
Diese Drahtleitung 2000 ist zwischen dem Widerstand R1 und einer aus zwei Widerständen R2 und R3 bestehenden Teilerbrücke 24 angeschlossen.
Der Treiber 23, der Transistor 123 und der Controller oder Rechner 22 weisen jeweils einen Port auf, der an die Speiseklemme B+ zum Anschluß an die Batteriespannung angeschlossen ist.
Der Rechner 22 enthält innen einen Vergleicher 122 und umfaßt Ports, die mit einer Warnvorrichtung 20, mit einem Steuerschalter 21 und mit der Schaltung 24 verbunden sind. Zwischen der Masse und der Drahtleitung 2000 ist ein Filterkondensator C1 angeordnet. Dieser Vergleicher 122 ist nach zwei Spannungen V3 und V5 geführt.
Die Schaltung 24 ermöglicht es, die Vorrichtung 22 durch ihren Vergleicher 122 über den Zustand der Drahtleitung 2000 zu informieren, um die Warnvorrichtung 20 zu aktivieren oder nicht, je nachdem, ob diese Drahtleitung 2000 sich in einem hohen oder niedrigen logischen Zustand befindet.
Außerdem sind der Schalter 21 und eine Warnvorrichtung 20 in Parallelschaltung mit der Klemme B+ verbunden, das heißt mit dem Anschluß an die Batteriespannung.
Der Steuerschalter 21 ist hier der Steuerschalter des Zündschlüssels für das Lenkradschloß des Fahrzeugs. Als Variante handelt es sich um ein durch den Zündschlüssel betätigtes Relais oder eine elektronische Kontaktkarte.
Als Variante handelt es sich um ein Relais, das durch den auch als Motorkontrollmodul bezeichneten Rechner 22 betätigt wird.
Die Warnvorrichtung 20 besteht hier aus einer am Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordneten Lampe. Als Variante handelt es sich um eine am Armaturenbrett angeordnete Anzeige oder um jede andere Hinweisvorrichtung.
Hier wird die erste Vorrichtung 1000 genutzt, die Warnmittel umfaßt. Diese Vorrichtung 1000 führt noch andere Vorgänge zur Kontrolle des Verbrennungsmotors aus.
Die erste Vorrichtung 1000 und die zweite Vorrichtung 3000 sind mit der Masse verbunden.
Die zweite Vorrichtung 3000 umfaßt außerdem eine als Informationsvorrichtung bezeichnete elektronische Vorrichtung 31 für Wärmeschutzinformationen, eine Steuersignalvorrichtung 32 und eine als Haltevorrichtung bezeichnete Vorrichtung zur Aufrechterhaltung des Wärmeschutzes 33.
Der Mikrocontroller 100 weist zwei Ports P'3, P'1 auf, die mit der Informationsvorrichtung 31 bzw. mit der Steuersignalvorrichtung 32 verbunden sind. Ein weiterer Port des Mikrocontrollers 100 ist mit dem Transistor T1 verbunden, der seinerseits an die Spule B und an die Masse angeschlossen ist, wobei eine (nicht durch eine Bezugsnummer bezeichnete) Freilaufdiode zwischen den Klemmen der an die Klemme B+ angeschlossenen Spule B geschaltet ist. Der Mikrocontroller 100 weist darüber hinaus eine als Wärmeschutzvorrichtung bezeichnete Schutzvorrichtung auf, die es ermöglicht, eine Information an die Informationsvorrichtung 31 zu senden.
Wenn beispielsweise der Motor M des Anlassers während einer im voraus bestimmten Dauer gelaufen ist, sendet der Mikrocontroller 100 über seinen betroffenen Port P'3 eine Information an die Schutzinformationsvorrichtung 31, die daraufhin einen Transistor 34 durchschaltet, der mit einem Ausgangsport der Vorrichtung 31 verbunden ist. Dieser Transistor 34 ist, hier über einen Widerstand 35, mit der Drahtleitung 2000 verbunden.
Die Steuersignalvorrichtung 32 ist ebenfalls mit dem Widerstand 35 verbunden, ebenso wie die Haltevorrichtung 33. Die Haltevorrichtung 33 ist über einen ihrer Ports mit der Drahtleitung 2000 und über den anderen ihrer Ports mit einem Eingang P2 der Steuersignalvorrichtung 32 verbunden.
Die Haltevorrichtung 33 ist über ihren Port P3 mit dem Port P3 der Schutzinformationsvorrichtung 31 verbunden, wobei sie beispielsweise nach der Anlassertemperatur gesteuert wird.
Die Ports P3 sind mit dem als Wärmeschutzport bezeichneten Port P'3 des Mikrocontrollers verbunden.
Wie vorstehend erwähnt, ist die Steuersignalvorrichtung 32, hier über ihren Port P1, mit dem Port P'1 verbunden, der als Aktivierungsport des Mikrocontrollers bezeichnet wird. Die Vorrichtungen 31 und 32 sind über ihren Port P4 miteinander verbunden.
Diese Vorrichtungen 31, 32 umfassen hier jeweils einen Vergleicher, von dem ein Eingang mit dem Eingang des anderen Vergleichers verbunden ist. Die Ausgänge dieser Vergleicher sind mit dem Transistor 34 bzw. mit dem Widerstand 35 verbunden.
Wenn daher der Steuerschalter 21, beispielsweise anhand des Zündschlüssels, geschlossen wird, sendet die erste Vorrichtung 1000 über die Drahtleitung 2000 eine Information an die zweite Vorrichtung 3000, wobei der Transistor 123 durchgeschaltet ist, wodurch die Aktivierung des Mikrocontrollers 100 und anschließend die Steuerphase der Spule 2a bewirkt wird.
Das Potential der Drahtleitung ändert sich dann zwischen 12 V und 24 V.
Während dieser Aktivierungs- und Steuerphase des Schalters K über die Spule 2a bleibt der Transistor 34 geöffnet.
Wenn der Elektromotor des Anlassers M während der vorgenannten bestimmten Dauer gelaufen ist, schaltet sich die Schutzvorrichtung ein, so daß der Mikrocontroller die Stromversorgung des Elektromotors durch Öffnen des Transistors T1 unterbricht, während er eine Wärmeschutzinformation an die Schutzinformationsvorrichtung 31 sendet, die daraufhin das Eingangssignal der Steuervorrichtung 32 sperrt, indem sie den Transistor 34 aktiviert, so daß die Drahtleitung unter 12 V, beispielsweise auf 3 oder 4 V absinkt. Diese Spannung ist von den in 4 dargestellten Widerständen abhängig. Der Vergleicher 122 des Rechners 22 sendet dann über seinen Ausgang eine Information an die Warnvorrichtung 20, um diese zu aktivieren.
Der Vergleicher der Informationsvorrichtung umfaßt einen Eingang mit wenigstens einer Schwelle. Dieser Eingang ist dazu bestimmt, durch die Wärmeschutzvorrichtung geändert zu werden.
Der Fahrer wird dann gewarnt, indem die Kontrolleuchte aufleuchtet.
Die Drahtleitung 2000 ist somit bidirektional ausgeführt und läßt daher einen elektrischen Strom einerseits in einer Richtung zur Stromversorgung der Spule über die Vorrichtung 32 und den Mikrocontroller 100 und andererseits in der anderen Richtung zur Stromversorgung der Warnvorrichtung über die Schaltung 24 und den Rechner 22 fließen, wenn die Wärmeschutzvorrichtung und die Informationsvorrichtung 31 aktiviert sind. Dies findet zum Beispiel nach mehreren erfolglosen Versuchen zum Anlassen oder Wiederanlassen des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs statt, und/oder wenn der Elektromotor M während einer vorbestimmten Dauer gelaufen ist. Die in den Mikrocontroller 100 integrierte Schutzvorrichtung ist daher für diese Dauer und für die Temperatur empfindlich. Als Variante ist sie für die Batteriespannung empfindlich. Die Lösung ist einfach und wirtschaftlich.
Der Fahrer unterbricht normalerweise die Aktivierung des Anlassers, wenn die Lampe weiter leuchtet.
Diese bleibt jedoch dank der Haltevorrichtung 33 weiterhin eingeschaltet, die eine Spannung an der Drahtleitung 2000 vorgibt, um die Warnvorrichtung 20 aktiv zu halten, während der Schalter 21 geöffnet ist.
Wenn die Temperatur des Elektromotors des Anlassers zurückgegangen ist, deaktiviert der Mikrocontroller 100, nachdem er eine Information über die Temperatur der Wicklung 2a und daher des Elektromotors M erhält, das Wärmeschutzinformationssignal an die Vorrichtung 33. Die Vorrichtungen 31, 33 sind daraufhin deaktiviert, so daß sich die Vorrichtung 20 abschaltet.
Der Fahrer kann den Anlasser dann erneut starten.
Die bestimmte Dauer der Wärmeschutzvorrichtung ist natürlich länger als die vorgenannte bestimmte oder vorbestimmte Zeit.
Wie verständlich geworden sein dürfte, ermöglicht die Schutzinformationsvorrichtung 31, wenn sie durch die in den Mikrocontroller 100 integrierte Schutzvorrichtung aktiviert wird, eine Absenkung der Spannung der Steuervorrichtung, damit der Rechner 22 die Warnvorrichtung 20 aktiviert. Normalerweise fällt die Spannung der Steuersignalvorrichtung höher aus, und der Transistor 123 ist durchgeschaltet, wenn der Steuerschalter geschlossen ist.
Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung des Anlassers eine erste 1000 und eine zweite elektronische Vorrichtung 3000, die durch eine eineindeutige Drahtleitung miteinander verbunden sind, wobei die zweite elektronische Vorrichtung die Stromversorgung der Spule B zur Steuerung des Elektromotors des Anlassers ansteuert, wenn der Schalter 21 geschlossen ist, und eine Wärmeschutzinformationsvorrichtung 31 umfaßt, die, wenn sie aktiviert wird, eine Absenkung der Spannung der Steuervorrichtung ermöglicht, um eine Warnvorrichtung über einen elektronischen Rechner zu aktivieren, den die erste elektronische Vorrichtung umfaßt.
Bei dem elektrischen Strom, der in der Drahtleitung in beiden Richtungen fließt, handelt es sich hier um einen Analogstrom oder als Variante um einen Logikstrom.
Die erste elektronische Vorrichtung kann natürlich vom Modul für die Motorkontrolle des Kraftfahrzeugs getrennt ausgeführt sein.
Diese erste elektronische Vorrichtung kann auf der Seite der zweiten elektronischen Vorrichtung im Anlaßschütz des Anlassers angeordnet sein.
Zusammengefaßt empfängt und erzeugt die erste elektronische Vorrichtung 1000 zahlreiche Informationen, insbesondere bezüglich der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs sowie in bezug auf den Zustand des Zündschlüssels 21. Wenn der Steuerschalter 21 geschlossen wird, aktiviert diese erste Vorrichtung über die Drahtleitung 2000 nach dem Schließen des Schalters 123 die zweite elektronische Vorrichtung, die eine Steuersignalvorrichtung 32 umfaßt, welche den durch die erste Vorrichtung ausgegebenen Anlaßbefehl empfängt und ein Steuersignal für den Mikrocontroller 100 formt, um den Anlasser zu aktivieren.
Wenn sich die Schutzvorrichtung einschaltet, sperrt die Schutzinformationsvorrichtung 31 die Vorrichtung 32 und erzeugt eine Spannung, die es ermöglicht, die Warnvorrichtung bzw. die Warnvorrichtungen zu aktivieren, welche die erste elektronische Vorrichtung umfaßt.
Wenn der Steuerschalter bei aktivierter Schutzvorrichtung des Anlassers geöffnet ist, schaltet sich die Haltevorrichtung ein, um eine Spannung zu erzeugen, die es ermöglicht, die Warnvorrichtung bzw. die Warnvorrichtungen zu aktivieren.
Die elektronische Vorrichtung 1000 ist natürlich nicht auf das Elektronikgehäuse der Motorkontrolle beschränkt. Es kann sich um jedes andere im Kraftfahrzeug vorhandene Elektronikgehäuse handeln, wie beispielsweise um einen Kupplungsrechner, um einen Rechner zur Sicherung des Fahrzeugs ...
[Text zu den Figuren]
2

Clé de contact: Zündschlüssel
Circuit de commande du contacteur: Steuerschaltung des Anlaßschützes

3

Rapport cyclique: Taktverhältnis
Temps: Zeit

Claims

Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung eines Elektromotors (M) eines Anlassers, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend einen Leistungskontakt (K), der die Stromversorgung des Elektromotors (M) des Anlassers steuert, eine Steuerschaltung (100) zur Steuerung des Leistungskontakts (K), sowie einen Steuerschalter (21) zwischen der Steuerschaltung (100) und einer Stromversorgung (B+) zum Anschluß an die Batteriespannung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste elektronische Vorrichtung (1000) umfaßt, die einerseits mit dem Steuerschalter (21) und andererseits über eine Drahtleitung (2000) mit einer die Steuerschaltung (100) umfassenden zweiten elektronischen Vorrichtung (3000) verbunden ist, daß eine Warnvorrichtung (20) zwischen der Stromversorgung (B+) zum Anschluß an die Batteriespannung und der ersten elektronischen Vorrichtung (1000) geschaltet ist, und daß die zweite elektronische Vorrichtung (3000) wenigstens zwei mit der Steuerschaltung (100) verbundene Vorrichtungen (31, 32) umfaßt, und zwar einerseits eine Schutzinformationsvorrichtung (31), die durch eine Schutzvorrichtung des Anlassers aktiviert wird, welche die Steuerschaltung (100) umfaßt, und andererseits eine Steuersignalvorrichtung (32), so daß die Schutzinformationsvorrichtung (31) in der Lage ist, durch die Drahtleitung (2000) die erste elektronische Vorrichtung zu aktivieren, um über diese erste elektronische Vorrichtung (1000) die Warnvorrichtung (20) zu aktivieren, wenn die Schutzvorrichtung aktiv ist, während die Steuersignalvorrichtung (32) in der Lage ist, die Steuerschaltung (100) zu aktivieren, wenn die Schutzvorrichtung inaktiv ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignal- (32) und Schutzinformationsvorrichtungen (31) miteinander verbunden sind, so daß die Schutzinformationsvorrichtung (31), wenn sie aktiv ist, die Steuersignalvorrichtung (32) sperren kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnvorrichtung (20) und der Steuerschalter (21) zwischen der Stromversorgungsleitung (B+) zum Anschluß an die Batterie und der ersten elektronischen Vorrichtung (1000) parallel geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite elektronische Vorrichtung (3000) mit einer Informationshaltevorrichtung (33) versehen ist, um die Warnvorrichtung (20) aktiv zu halten, wenn der Steuerschalter (21) geöffnet ist, und zwar solange der Anlasser bei Abschaltung der Schutzvorrichtung des Anlassers nicht zu seinen normalen Betriebsbedingungen zurückgekehrt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationshaltevorrichtung (33) mit der Steuerschaltung (100) verbunden ist, in welche die Schutzvorrichtung des Anlassers integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung des Anlassers für die Temperatur des Anlassers und für eine bestimmte oder vorbestimmte Dauer der Drehung des Elektromotors (M) des Anlassers empfindlich ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektronische Vorrichtung zum Kontrollmodul für den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs gehört.