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Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Steuerung eines
Kraftfahrzeuganlassers.
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Die Erfindung betrifft im einzelnen Vorrichtungen zur Steuerung eines
Anlassers, die Regelungsmittel aufweisen, die ständig unter Spannung
stehen.
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Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist in Fig. 1 veranschaulicht,
in der mit M der Elektromotor eines Kraftfahrzeuganlassers und mit 1
das Leistungsschütz bezeichnet wird, das die Stromversorgung dieses
Elektromotors M steuert.
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Dieser Elektromotor M ist zwischen der Masse und einer Klemme +BAT
zum Anschluß an die Speisespannung der Batterie geschaltet:
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Das Leistungsschütz 1 besteht aus einem Relais, das einen Kontakt K,
der zwischen der Speiseklemme +BAT und dem Elektromotor M
geschaltet ist, sowie eine Spule B mit einer oder mehreren Wicklungen
umfaßt.
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Diese Spule B ist, zwischen der Klemme +BAT und der Masse, in
Reihe mit einem gesteuerten Schalter T1 geschaltet. Bei diesem
Schalter T1 handelt es sich beispielsweise um einen MOS FET-
Transistor, dessen Gate durch eine Regelungseinheit 2 über ihren
Ausgang S spannungsgesteuert wird.
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Diese Regelungseinheit 2 besteht im allgemeinen aus einem
Mikroprozessor, dessen Analogeingang e mit der Klemme +Bat über
den Anlaßschalter 3 des Fahrzeugs verbunden ist. Sie übernimmt
verschiedene Funktionen:
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- Analyse des geöffneten oder geschlossenen Zustands des
Anlaßschalters 3 und Regelung der Stromversorgungssequenz des
Elektromotors M in Abhängigkeit von dieser Information;
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- automatische Abschaltung des Anlassers, sobald der
Verbrennungsmotor gestartet ist.
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- Schutz des Anlassers vor eventuellen Überlastungen oder
Fehlbetätigungen.
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In Fig. 1 erfolgt die Stromversorgung dieser Regelungseinheit 2 über
eine Verbindung, die von der Verbindung, an der sich der Anlaßschalter
3 befindet, unabhängig ist. Dazu weist sie einen
Stromversorgungseingang "Va" auf, der direkt mit der Klemme +Bat
verbunden ist.
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Infolgedessen befindet sich die besagte Regelungseinheit 2 ständig
unter Spannung, und aus diesem Grund umfaßt sie üblicherweise ein
nicht dargestelltes, integriertes Standby- oder Bereitschaftssystem, das
eine Begrenzung des elektronischen Verbrauchs ermöglicht, wenn das
Fahrzeug nicht läuft, wodurch eine vorzeitige Entladung der Batterie
verhindert wird.
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Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen
Schaltungsanordnung stellt sich wie folgt dar. Wenn der Anlaßschalter
3, beispielsweise durch Betätigung des Zündschlüssels, geschlossen
wird, wird das Standby-System ausgeschaltet, und die
Regelungseinheit 2 nimmt ihre sämtlichen Funktionen wieder auf.
Wenn die verschiedenen Schutzfunktionen des Anlassers keine
Störung feststellen, gibt die Regelungseinheit 2 den Transistor "T1" frei,
um die Stromversorgung der Spule B des Leistungsschützes 1 zu
ermöglichen. Der Elektromotor M wird dann mit Strom versorgt. Wenn
die Regelungseinheit 2 das Starten des Verbrennungsmotors feststellt,
sperrt der Transistor T1, und der Anlasser kehrt in den Ruhezustand
zurück. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit schaltet das System wieder
in den Standby- oder Bereitschaftszustand.
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Derartige Strukturen weisen jedoch mehrere Nachteile auf. So kann es
insbesondere vorkommen, daß Störsignale oder ein beliebiger Ausfall
der Elektronik der Regelungseinheit 2 unvorhergesehenerweise das
Schließen des Schalters T1 bewirken.
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Dieser Vorgang tritt zwar selten auf, hat jedoch erhebliche Risiken zur
Folge. Wenn das Fahrzeug steht und ein Gang eingelegt ist, kann sich
insbesondere das durch den Anlasser angetriebene Fahrzeug von
selbst bewegen. Oder wenn die Handbremse angezogen oder wenn
kein Gang eingelegt ist, kann der Anlasser bis zur Zerstörung laufen,
und es besteht die Gefahr, daß die übermäßigen Erhitzungen, die
dadurch entstehen könnten, den Beginn eines Brands im Fahrzeug
verursachen.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu
beseitigen.
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Dazu schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung eines
Kraftfahrzeuganlassers mit einer Regelungseinheit vor, die ständig
unter Spannung steht und von der ein Eingang mit einem
Anlaßsteuerorgan verbunden ist, wobei die besagte Regelungseinheit
die Stromversorgung des Elektromotors des Anlassers insbesondere in
Abhängigkeit von dem Signal steuert, das sie an dem besagten
Eingang empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem
komplementäre Mittel umfaßt, welche die Ansteuerung der
Stromversorgung des Elektromotors durch die besagte
Regelungseinheit verhindern, wenn das Signal, das durch die besagte
Regelungseinheit an ihrem mit dem Steuerorgan verbundenen Eingang
empfangen wird, nicht effektiv einem Anlaßsteuersignal entspricht.
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Diese Vorrichtung wird vorteilhafterweise durch die verschiedenen
nachfolgenden Merkmale, für sich genommen oder in allen ihren
technisch möglichen Kombinationen, ergänzt:
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- Die Regelungseinheit empfängt an ihrem Eingang, der mit dem
Steuerorgan verbunden ist, eine Spannung, die sich, je nachdem ob
das Anlassen durch das besagte Organ angesteuert wird oder nicht,
auf einem hohen Pegel oder auf einem niedrigen Pegel befindet, und
die komplementären Mittel umfassen Mittel, welche die Ansteuerung
der Stromversorgung des Elektromotors durch die besagte
Regelungseinheit nur dann zulassen, wenn sich die Spannung an dem
besagten Eingang auf ihrem Pegel befindet, welcher der
Anlaßsteuerung durch das Steuerorgan entspricht.
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- Die Regelungseinheit erzeugt eine Ausgangsspannung, deren Pegel
einen Schalter steuert, der seinerseits die Stromversorgung des
Elektromotors des Anlassers steuert, wobei die komplementären Mittel
die Steuerspannung des besagten Schalters auf einem Pegel halten,
der die Stromversorgung des Elektromotors verhindert, wenn sich die
Spannung am Eingang der Regelungseinheit auf einem Pegel befindet,
der dem Nichtvorliegen einer Anlaßsteuerung durch das Steuerorgan
entspricht.
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- Die komplementären Mittel umfassen Mittel in der Ausführung mit
Logikgatter(n), die eingangsseitig die Eingangsspannung der
Regelungseinheit und die Steuerspannung an deren Ausgang
empfangen.
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- Die Eingangsspannung der Regelungseinheit befindet sich bei einer
Anlaßsteuerung durch das Steuerorgan auf einem hohen Pegel, wobei
der Schalter, der die Stromversorgung des Elektromotors steuert,
geschlossen ist, wenn sich seine Steuerspannung auf einem hohen
Pegel befindet, wobei die komplementären Mittel ein NICHT UND-
Logikgatter umfassen, das eingangsseitig die Eingangsspannung der
Regelungseinheit und die Steuerspannung an deren Ausgang
empfängt, wobei die Ausgangsspannung des besagten Gatters die
Basis eines Transistors ansteuert, der zwischen der Masse und einem
Punkt geschaltet ist, der außerdem mit dem Ausgang der
Regelungseinheit verbunden ist und dessen Spannung den Schalter
steuert.
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- Es sind Widerstandsmittel zwischen dem besagten Steuerpunkt des
Schalters und dem Ausgang der Regelungseinheit eingefügt.
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- Die Eingangsspannung der Regelungseinheit befindet sich bei einer
Anlaßsteuerung durch das Steuerorgan auf einem hohen Pegel, wobei
der Schalter, der die Stromversorgung des Elektromotors steuert,
geschlossen ist, wenn sich seine Steuerspannung auf einem hohen
Pegel befindet, wobei die komplementären Mittel eine Inverterschaltung
umfassen, die eingangsseitig die Eingangsspannung der
Regelungseinheit empfängt und deren Ausgangsspannung die Basis
eines Transistors ansteuert, der zwischen der Masse und einem Punkt
geschaltet ist, der außerdem mit dem Ausgang der Regelungseinheit
verbunden ist und dessen Spannung den Schalter steuert.
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- Das Steuerorgan ist ein Anlaßschalter.
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- Das Steuerorgan besteht aus einer zweiten Regelungseinheit, die an
die erste Regelungseinheit einen Anlaßbefehl in Form eines kodierten
Signals überträgt, und die besagte Vorrichtung umfaßt Dekodiermittel,
die zwischen dem Eingang der ersten Regelungseinheit und der
zweiten Regelungseinheit eingefügt sind und die dieses kodierte Signal
in ein Spannungssignal umwandeln.
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Die Erfindung betrifft außerdem einen Kraftfahrzeuganlasser, der eine
Steuervorrichtung der vorgenannten Art umfaßt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung, die lediglich zur Veranschaulichung dient
und keine einschränkende Wirkung besitzt und die unter Bezugnahme
auf die beigefügten Figuren zu lesen ist. Darin zeigen im einzelnen:
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- die bereits analysierte Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
Steuervorrichtung für einen Anlasser nach einem bekannten Stand der
Technik;
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- die Fig. 2 bis 4 ähnliche Darstellungen wie Fig. 1 zur
Veranschaulichung von drei möglichen Ausführungsarten gemäß der
Erfindung.
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Die in Fig. 2 veranschaulichte Steuervorrichtung umfaßt, ebenso wie
die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, folgende Bestandteile:
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- ein Schütz 1, das einen Leistungskontakt K und eine Spule B umfaßt,
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- einen Schalter T1, der die Stromversorgung der Spule B steuert,
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- eine Regelungseinheit 2, die den Schalter T1 steuert.
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Von der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung
unterscheidet sie sich hauptsächlich dadurch, daß sie Mittel 4 umfaßt,
die es ermöglichen, die Ansteuerung des Schließens des Schalters T1
zu verhindern, wenn der Anlaßschalter 3 nicht geschlossen ist.
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Im einzelnen ermöglichen es diese Mittel 4, am Gate des Transistors
T1 eine hohe Schließspannung nur dann vorzugeben, wenn sich
sowohl die durch die Regelungseinheit 2 an ihrem Ausgang "s"
erzeugte Steuerspannung als auch die Spannung an ihrem Eingang "e"
auf einem hohen Pegel befinden. Dadurch kann überprüft werden, ob
das Anlassen tatsächlich bewußt herbeigeführt werden soll.
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Bei dem in dieser Fig. 2 veranschaulichten Beispiel umfassen diese
Mittel 4 ein Logikgatter "N" des Typs NICHT UND (NAND gemäß der
üblicherweise verwendeten angelsächsischen Terminologie), das
eingangsseitig die Spannungen am Eingang "e" und den Ausgang "s"
der Regelungseinheit 2 empfängt. Der Ausgang dieses Logikgatters N
steuert die Basis eines bipolaren npn-Transistors T2, dessen Kollektor
mit dem Gate des Transistors T1 verbunden ist und dessen Emitter an
die Masse angeschlossen ist.
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Nur in dem Fall, in dem sich die Eingangsspannung "e" und die
Ausgangsspannung "S" auf einem hohen Pegel befinden, entsperrt sich
der Transistor T2, wodurch die Vorspannung des Gates des
Leistungstransistors T1 ermöglicht wird. In allen anderen Fällen ist T2
durchgeschaltet, wodurch T1 im gesperrten Zustand gehalten wird.
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Die Mittel 4 ermöglichen daher die positive Vorspannung des Gates
des Transistors T1 nur dann, wenn der Anlaßschalter geschlossen ist.
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Im übrigen ist ein Widerstand R zwischen dem Ausgang "s" und dem
Gate des Transistors T1 geschaltet, so daß das Logikgatter N
eingangsseitig effektiv die am Ausgang "s" erzeugte Spannung
empfängt, auch wenn T2 durchgeschaltet ist.
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Es können natürlich auch andere Ausführungsvarianten in Betracht
gezogen werden.
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So umfassen insbesondere bei der in Fig. 3 veranschaulichten
Ausführungsvariante die Mittel 4 kein NICHT UND-Gatter, sondern eine
Inverterschaltung I, die zwischen dem Eingang "e" der
Regelungseinheit 2 und der Basis des Transistors T2 geschaltet ist.
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Diese Inverterschaltung I hält das Gate von T1 auf dem Pegel 0,
solange der Anlaßschalter 3 geöffnet ist, und zwar unabhängig von
dem jeweiligen Spannungspegel des Ausgangs "s".
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Wenn der Anlaßschalter 3 geschlossen wird, schaltet der Ausgang der
besagten Inverterschaltung I in den niedrigen Zustand, so daß der
Transistor T2 dann gesperrt ist. Das Gate T1 des Transistors T1 wird
daraufhin durch die Spannung am Ausgang "s" der Regelungseinheit 2
gesteuert.
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Im übrigen ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung auch bei den
Fällen zur Anwendung kommt, in denen die Regelungseinheit 2 nicht
durch den Anlaßschalter, sondern durch Steuersignale gesteuert wird,
die durch eine andere Regelungseinheit an sie übertragen werden, die
beispielsweise die Diebstahlsicherung und die Motorsteuerung regelt.
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Eine in diesem Sinne gestaltete Variante ist in Fig. 4 veranschaulicht
worden, in der ein Anlassermotor M sowie eine Steuervorrichtung
dargestellt worden sind, die, ebenso wie die Steuervorrichtungen der
vorangehenden Figuren, ein Schütz 1, das einen Leistungskontakt K
und eine Spule B enthält, sowie einen Schalter 11, der die
Stromversorgung der Spule B steuert, und eine Regelungseinheit 2
umfaßt, die den Schalter T1 steuert.
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Die besagte Regelungseinheit 2 wird ihrerseits durch eine zweite
Regelungseinheit 5 gesteuert, die den Anlaßbefehl in Form eines
kodierten Signals an sie überträgt.
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Dazu sind hinter der Regelungseinheit 2 Dekodiermittel 6 vorgesehen,
die an einen Eingang "e" der Regelungseinheit 2 eine Spannung
übertragen, die sich auf dem niedrigen Pegel befindet, solange das
dem Anlaßbefehl entsprechende Signal nicht empfangen wird, während
es sich andernfalls auf einem hohen Pegel befindet. Diese
Dekodiermittel 6 sind vorzugsweise ausreichend entwickelt, um
gegebenenfalls eine Fehlerdiagnose an den durch die
Regelungseinheit 5 übertragenen Signalen zu ermöglichen.
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Die Steuervorrichtung umfaßt außerdem Mittel 4, welche die positive
Vorspannung des Gates des Transistors T1 nur dann ermöglichen,
wenn der Anlaßbefehl effektiv durch die Regelungseinheit 5 übertragen
wird, das heißt, wenn sich die Spannung am Eingang "e" auf ihrem
hohen Pegel befindet.
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Bei dem in dieser Fig. 4 veranschaulichten Beispiel sind diese Mittel in
der Art der unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Mittel
ausgeführt. Sie umfassen eine Inverterschaltung I, die an ihrem
Eingang die durch den Dekodierer 6 am Eingang "e" eingespeiste
Spannung empfängt. Die Ausgangsspannung dieser Inverterschaltung I
steuert die Basis eines bipolaren npn-Transistors, dessen Emitter mit
der Masse verbunden ist und dessen Kollektor an das Gate des
Transistors T1 angeschlossen ist.
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Der Zustand des Ausgangs des Dekodierers ist, wie bei Variante 1
beschrieben, an eine Inverterschaltung "I" angeschlossen.