DE60124370T2 - Method and device for controlling the power supply of an electric motor for a motor vehicle starter - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung der Stromversorgung von Kraftfahrzeuganlassern.The The present invention relates to methods and apparatus for controlling the power supply of motor vehicle starters.
Wie
in
Das
Ritzel
Ein
Einrückrelais
Außerdem steuert
das Einrückrelais
Diese
mechanischen Mittel umfassen eine Einrückgabel, die an ihrem oberen
Ende mit dem Tauchanker
Diese
Einspurvorrichtung umfasst einen Freilauf, der axial zwischen einer
Nabe und dem Ritzel
Die
Einrückgabel
ist zwischen ihren beiden Enden schwenkbar an einem Gehäuse gelagert,
das innen die mechanischen Mittel
Dies
erfolgt durch die Stromversorgung der Spule
Die
mechanischen Mittel
Dieser
im Innern eines Sacklochs des Tauchankers
Das
Einrückrelais
Es
kommt häufig
vor, dass das Ritzel
In
diesem Fall wird die sogenannte "Zahn-gegen-Zahn"-Feder zusammengedrückt, wodurch
es dem Tauchanker
Die
Drehbewegung des Ritzels
Der
Elektromotor M wird jedoch unmittelbar beim Schließen des
Einrückrelais
Wenn
sich im übrigen
der bewegliche Kontakt
Im Verlauf dieser Verschiebung erreicht die Ausgangswelle des Elektromotors M eine hohe Drehzahl, während der Anlasszahnkranz des Verbrennungsmotors unbeweglich bleibt.in the Course of this shift reaches the output shaft of the electric motor M a high speed while the starter ring gear of the internal combustion engine remains immovable.
Sobald das Ritzel am Anschlag zur Anlage kommt, ergibt sich ein heftiger Stoß im Anschluss an die Abbremsung des Ritzels und das Anlaufen des Verbrennungsmotors. Die Stärke dieses Stoßes ist abhängig von den mechanischen Trägheiten des Verbrennungsmotors und des Anlassers, von dessen Drehzahl zum Zeitpunkt des Stoßes, von der Torsionselastizität des Anlassers und des Verbrennungsmotors. Dadurch entstehen relativ laute Geräusche, Verschleißerscheinungen und die Gefahr einer Zerstörung des Zahnkranzes und des Ritzels.As soon as The pinion comes to rest against the stop, resulting in a violent Push in Connection to the deceleration of the pinion and the start of the internal combustion engine. The strenght this push depends on from the mechanical inertias of the internal combustion engine and the starter, from its speed to Time of impact, from the torsional elasticity the starter and the internal combustion engine. This creates relative loud noises, signs of wear and the danger of destruction of the sprocket and pinion.
Es ist versucht worden, diese Nachteile durch die Verwendung ausreichend widerstandsfähiger Materialien und durch eine ausreichende Auslegung der betroffenen mechanischen Teile zu beseitigen. Diese Lösung hat jedoch einen unverhältnismäßigen Kostenaufwand zur Folge.It An attempt has been made to adequately mitigate these disadvantages by using it more resistant Materials and through adequate design of the affected to eliminate mechanical parts. However, this solution has a disproportionate cost result.
Eine andere Lösung besteht darin, die Stromversorgung des Elektromotors des Anlassers zu begrenzen, solange sich das Ritzel nicht in Arbeitsposition befindet, und eine Stromversorgungsphase dieses Elektromotors mit einer höheren Leistung anzuwenden, sobald sich das Ritzel in Arbeitsposition befindet.A another solution consists in the power supply to the electric motor of the starter limit as long as the pinion is not in working position, and a power supply phase of this electric motor with a higher power as soon as the pinion is in working position.
Dies ist beispielsweise bei dem Anlasser der Fall, der in der FR-A-2 791 830 beschrieben wird, in der, solange das Ritzel seine Arbeitsposition nicht erreicht hat, ein Vergleich des Speisestroms des Elektromotors mit einem Schwellenwert stattfindet und die Stromversorgung des Elektromotors bei Überschreitung dieses Schwellenwerts verringert wird.This For example, in the case of the starter, the case of FR-A-2 791 830 is described in, as long as the pinion its working position has not reached, a comparison of the supply current of the electric motor with a threshold takes place and the power supply of the Electric motor when exceeded this threshold is reduced.
Dies ist außerdem in der FR-A-2 679 717 der Fall, in der eine Spule verwendet wird, welche die Betätigung eines Speiseschützes zur Stromversorgung des Elektromotors und die Vorwärtsbewegung des Ritzels steuert, wobei die Spule über einen Transistor gespeist wird, der beispielsweise durch Impulse des Typs Pulsweitenmodulation gesteuert wird, wonach sich das Taktverhältnis der Impulse fortschreitend erhöht, um einen Effektivstrom in der Spule zu erzielen, der sich allmählich verändert.This is also in FR-A-2 679 717 the case in which a coil is used which the actuation a food contactor for the power supply of the electric motor and the forward movement of the pinion, the coil being fed by a transistor is, for example, by pulses of the type pulse width modulation is controlled, after which the duty cycle of the pulses progressively elevated, to achieve an RMS current in the coil that gradually changes.
Nach diesen verschiedenen Techniken lässt sich jedoch die Drehzahl des Motors nach wie vor nicht beherrschen.To these different techniques can be However, the speed of the engine still not dominate.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen, was in einfacher und wirtschaftlicher Weise geschehen soll.The The object of the invention is to eliminate these disadvantages, what should happen in a simple and economical way.
Sie hat daher ein Verfahren zur Steuerung der Stromversorgung eines Elektromotors eines Kraftfahrzeuganlassers zum Gegenstand, mit einem Ritzel, das zwischen einer Ruheposition und einer Arbeitsposition, in der es mit der Zahnung eines Anlasszahnkranzes des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs zusammenwirkt, beweglich ist, wobei im Laufe der Verschiebung des Ritzels von seiner Ruheposition bis zu seiner Arbeitsposition eine erste Phase der Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie mit einer verringerten Leistung stattfindet und, wenn sich das Ritzel in Arbeitsposition befindet, eine zweite Phase der Versorgung des Elektromotors mit einer höheren Leistung stattfindet, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens bei der ersten Versorgungsphase des Elektromotors die Versorgung des Elektromotors in Abhängigkeit von seiner Drehzahl gesteuert wird.she has therefore a method for controlling the power supply of a Electric motor of a motor vehicle starter to the object, with a pinion, that between a resting position and a working position, in the it with the teeth of a starter ring gear of the internal combustion engine the vehicle interacts, is movable, and in the course of the shift of the pinion from its rest position to its working position a first phase of supplying the electric motor with electrical energy takes place with a reduced power and, when the pinion in working position, a second phase of supply of the Electric motor with a higher Performance takes place, essentially characterized in that at least during the first supply phase of the electric motor, the supply of the electric motor in dependence is controlled by its speed.
Die Drehzahl des Motors, die von einer Reihe nicht beherrschbarer Parameter abhängig bleibt, wie etwa Temperatur, Teileverschleiß, Viskosität der benutzten Schmiermittel usw., bleibt daher beherrscht.The Speed of the motor, which is a series of uncontrollable parameters dependent remains, such as temperature, parts wear, viscosity of the lubricants used etc., therefore remains controlled.
Dieses Verfahren kann außerdem eines oder mehrere der folgenden Merkmale, für sich genommen oder nach allen technisch möglichen Kombinationen, aufweisen:
- – Insoweit das bewegliche Ritzel unter der Einwirkung eines Elektromagneten von seiner Ruheposition zu seiner Arbeitsposition verschoben wird, findet die erste Versorgungsphase nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums nach Aktivierung des Elektromagneten statt.
- – Der Zeitraum ist kleiner oder gleich ungefähr einer Sekunde.
- – Die zweite Versorgungsphase des Elektromotors findet im Anschluss an eine Verzögerungszeit statt, nachdem das Ritzel seine Arbeitsposition erreicht hat.
- – Die Verzögerungszeit liegt zwischen ungefähr 2 und 200 Millisekunden.
- – Die Verzögerungszeit wird in Abhängigkeit von der Winkelverschiebung der Welle des Elektromotors bestimmt.
- - Inasmuch as the movable pinion is moved under the action of an electromagnet from its rest position to its working position, the first supply phase takes place after a predetermined period of time after activation of the electromagnet.
- - The period is less than or equal to about one second.
- - The second supply phase of the electric motor takes place after a delay time after the pinion has reached its working position.
- - The delay time is between about 2 and 200 milliseconds.
- - The delay time is determined as a function of the angular displacement of the shaft of the electric motor.
Außerdem hat die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung eines Elektromotors eines Kraftfahrzeuganlassers zum Gegenstand, umfassend mit der Versorgungsbatterie des Fahrzeugs verbundene Schaltmittel, Mittel zur Erfassung der Position eines beweglichen Ritzels zum Antrieb eines Anlasszahnkranzes des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs und eine Steuereinheit, die in der Lage ist, die Versorgung des Elektromotors zu steuern entsprechend einer ersten Phase der Versorgung des Motors mit elektrischer Energie mit einer verringerten Leistung, in deren Verlauf das Ritzel des Anlassers von einer Ruheposition zu einer Arbeitsposition verschoben wird, in der es mit dem Anlasszahnkranz zusammenwirkt, und einer zweiten Phase der Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie mit einer höheren Leistung, wenn sich das Ritzel in seiner Arbeitsposition befindet, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Messung der Drehzahl des Motors des Anlassers umfasst, die mit der Steuereinheit verbunden sind, um die Versorgung des Elektromotors in Abhängigkeit von seiner Drehzahl wenigstens im Laufe der ersten Versorgungsphase zu steuern.Besides, has the invention a device for controlling the power supply an electric motor of a motor vehicle starter to the subject, comprising switching means connected to the supply battery of the vehicle, Means for detecting the position of a movable pinion for Driving a starter ring gear of the internal combustion engine of the vehicle and a control unit capable of supplying the Electric motor to control according to a first phase of supply of the motor with electrical energy with a reduced power, in the course of which the pinion of the starter from a rest position moved to a working position in which it is with the starter ring gear cooperates, and a second phase of the supply of the electric motor with electric power with a higher power when the pinion is in its working position, essentially characterized in that it comprises means for measuring the rotational speed of the engine of the starter, which are connected to the control unit to supply the Electric motor depending from its speed at least during the first supply phase to control.
Diese Vorrichtung kann vorteilhafterweise durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale ergänzt werden:
- – Die Schaltmittel bestehen aus einem Wechselrichter, dessen Schaltzellen durch von der Steuereinheit gelieferte Steuersignale gespeist werden, deren Frequenz in Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors moduliert wird.
- – Die Schaltmittel bestehen aus einem zwischen der Versorgungsbatterie des Fahrzeugs und dem Elektromotor in Reihe geschalteten Schalter, wobei Mittel einen Vergleich der Drehzahl des Motors mit einem minimalen Schwellenwert, von dem an der Motor gespeist wird, und mit einem maximalen Schwellenwert, von dem an die Versorgung des Motors abgeschaltet wird, vornehmen.
- – Die Mittel zur Messung der Drehzahl des Motors bestehen aus einem Messwertgeber.
- – Die Mittel zur Messung der Drehzahl des Motors bestehen aus Mitteln zur Verarbeitung der durch den Läufer des Elektromotors induzierten Ströme.
- – Sie umfasst Erfassungsmittel für das Ritzel, um dessen Positionierung in Arbeitsposition zu erfassen, die mit der Steuereinheit verbunden sind, um die Anwendung der zweiten Versorgungsphase zu bewirken.
- – Sie umfasst Mittel zur Messung der Winkelverschiebung der Antriebswelle des Anlassers und Mittel zum Vergleich des gemessenen Werts der Winkelverschiebung mit einem Schwellenwert, von dem an die Anwendung der zweiten Versorgungsphase freigegeben wird.
- - The switching means consist of an inverter whose switching cells are fed by supplied by the control unit control signals whose frequency is modulated in dependence on the rotational speed of the electric motor.
- The switching means consist of a switch connected in series between the supply battery of the vehicle and the electric motor, wherein means is a comparison of the speed of the motor with a minimum threshold value supplied to the motor and a maximum threshold value from which the Supply the motor is switched off, make.
- - The means for measuring the speed of the motor consist of a transmitter.
- - The means for measuring the speed of the motor consist of means for processing the currents induced by the rotor of the electric motor.
- - It comprises detection means for the pinion to detect its positioning in working position, which are connected to the control unit to effect the application of the second supply phase.
- It comprises means for measuring the angular displacement of the drive shaft of the starter and means for comparing the measured value of the angular displacement with a threshold value from which the application of the second supply phase is released.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die nur als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angeführt wird. Darin zeigen im einzelnen:Further Objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following description, by way of example only and with reference on the attached Drawings cited becomes. In it show in detail:
die
bereits erwähnte
Wie
in
Dazu
ist die Steuereinheit
Im übrigen ist
der Drain der Schaltzellen
Was
die Schaltzellen
Im übrigen ist
die Vorrichtung zur Stromversorgung des Elektromotors
Darüber hinaus
ist eine Steuerleitung, die mit einem durch den Zündschlüssel betätigten Schalter K
versehen ist, einerseits an einen Eingang e der Steuereinheit
In
diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass das Messorgan
Was
den Anlasser betrifft, so ist er unter Bezugnahme auf
Die
Antriebswelle des Elektromotors ist mit einem Ritzel
In
dieser
Der
vorstehend beschriebene Anlasser wird durch einen (nicht dargestellten)
Detektor vervollständigt,
der am Ende des Verstellwegs des Ritzels
Im folgenden soll die Funktionsweise des Anlassers und der Vorrichtung zur Stromversorgung des Anlassers, die vorstehend beschrieben wurden, eingehender dargelegt werden.in the Following is the operation of the starter and the device for powering the starter described above be set out.
Wie
zuvor erwähnt,
steuert die Steuereinheit die Schaltzellen des Wechselrichters
Sobald
der Benutzer den Schalter K durch Betätigung seines Zündschlüssels geschlossen
hat, bewirkt daher die Steuereinheit
Unmittelbar
nach dem Schließen
des Schalters K startet die Steuereinheit
Vorzugsweise
umfasst die Steuereinheit
Es
ist festzustellen, dass im Laufe dieser ersten Phase die Steuereinheit
Sobald
das Ritzel
Diese
zweite Phase findet statt, sobald das Ritzel
Es
ist jedoch zu beachten, dass als Variante die Mittel zur Erfassung
der Positionierung des Ritzels in seiner Arbeitsposition durch einen
geeigneten Algorithmus zur Analyse der Stromaufnahme des Elektromotors
ersetzt werden können,
der in die Steuereinheit
Im übrigen kann diese zweite Versorgungsphase mit voller Leistung auch stattfinden, nachdem der Anker des Elektromotors einen vorbestimmten Winkelabstand zurückgelegt hat, wobei dieser Abstand einem Winkelabstand entspricht, von dem an das Ritzel im ungünstigsten Fall den Anschlag erreicht hat.For the rest, can this second supply phase with full power also take place after the armature of the electric motor has a predetermined angular distance traveled has, wherein this distance corresponds to an angular distance of which to the pinion in the most unfavorable Case has reached the stop.
Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde davon
ausgegangen, dass der Elektromotor
Es
folgt nun unter Bezugnahme auf die
Nach
dieser Ausführungsart
umfasst die Stromversorgungsvorrichtung im wesentlichen eine Steuereinheit
Die
Steuereinheit
Ein
Geber
Ein
erster Vergleicher
Im übrigen führt ein
zweiter Vergleicher
Bei
der Verschiebung des beweglichen Ritzels von seiner Ruheposition
bis zu seiner Arbeitsposition steuert die Steuereinheit
Wie
dies in
Parallel
dazu, und wie vorstehend erwähnt, steuert
die Steuereinheit den Elektromagneten
Dabei startet sie insbesondere die zweite Versorgungsphase II des Motors M nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums nach der Positionierung des Ritzels in seiner Arbeitskonfiguration, wobei diese Positionierung mittels eines geeigneten Gebers erfasst oder aus der Winkelverschiebung des Ankers des Motors abgeleitet werden kann.In particular, it starts the second supply phase II of the motor M after a predetermined period of time after the positioning of the pinion in its working configuration, wherein the se positioning can be detected by means of a suitable encoder or derived from the angular displacement of the armature of the motor.
Darüber hinaus
bewirkt die Steuereinheit
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