EP1169569B1 - Schaltungsanordnung für einen starter eines kraftfahrzeug-verbrennungsmotors - Google Patents

Schaltungsanordnung für einen starter eines kraftfahrzeug-verbrennungsmotors Download PDF

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EP1169569B1
EP1169569B1 EP01911355A EP01911355A EP1169569B1 EP 1169569 B1 EP1169569 B1 EP 1169569B1 EP 01911355 A EP01911355 A EP 01911355A EP 01911355 A EP01911355 A EP 01911355A EP 1169569 B1 EP1169569 B1 EP 1169569B1
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computer
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circuit arrangement
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02N2250/00—Problems related to engine starting or engine's starting apparatus
    • F02N2250/02—Battery voltage drop at start, e.g. drops causing ECU reset

Definitions

  • the invention is based on a circuit arrangement for Control of a starter relay of a starter for one Motor vehicle internal combustion engine according to the type of Main claim.
  • a computer Control
  • the computer controls the Voltage and / or the current or the switch-on time for the Starter until the internal combustion engine has started.
  • the circuit arrangement according to the invention for controlling the Starting relay with the characteristic features of the Main claim has the advantage that the Starting process for the internal combustion engine continued even then can be, if a time-limited voltage drop at Start relay occurs. This has the advantage that also at a weak battery, if there is still enough energy left Spinning the internal combustion engine is available this can jump on. A workshop visit can at least be delayed.
  • the locking circuit is advantageously designed such They are also at such low voltages, where the Controlling computers can no longer be operated, works perfectly. That way you can For example, voltage dips to about 4 Volts are bridged indefinitely.
  • Electrolytic capacitors can be short-term Voltage dips, z. B 100 ms and longer, even up to 0 volts be bridged, the time through the appealing dimensioning is determined.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a Embodiment of the invention.
  • the figure shows a computer 19, which has an output STEN with a control input of a latch circuit 1 connected is. Furthermore, the computer 19 via a Reset IN input and another output Reset-OUT with the latch circuit 1 connected.
  • a voltage conditioning 21 is provided, the input side directly to the battery 20 is connected. Your control input is with the terminal Reset-IN, via which they turn on when undervoltage receives corresponding signal. She then receives over her Output line connected to an electrolytic capacitor C is buffered, the standby supply for the Latch circuit 1 and optionally the computer 19 upright.
  • the latch circuit 1 has a first NAND gate 12 and a second NAND gate 13.
  • the control input STEN is connected to an input of the first NAND gate 12, while the second input together with a reset line to a first input of the second NAND gate 13 out is.
  • the reset line is thereby from an AND gate 10th whose two inputs (Reset-IN and Reset-OUT) with the computer 19 are connected.
  • the Control input STEN with the two inputs of a Inverter operated third NAND gate 11, whose Output to the second input of the second NAND gate 13th is guided. For initialization is still the control input STEN via a resistor R to ground.
  • a Memory circuit 2 Downstream of the latch circuit 1 is a Memory circuit 2, which is essentially a flip-flop consisting of the two NAND gates 14 and 15 as well as the RC circuit with the resistor 17 and the capacitor 18 and a coupling resistor 16 has.
  • the Coupling resistor 16 is connected to the inverting output of second NAND gate 13 is connected and leads Signal via an input of the NAND gate 14.
  • the Resistor 17 and the capacitor 18 are this input connected in parallel with ground.
  • the inverting output the first NAND gate 12 is, however, to an input of the NAND gates 15 switched while the two free inputs the two NAND gates 14, 15 to the corresponding Outputs are switched crosswise.
  • the output of the NAND gate 15 is on the control input of an output stage.
  • the starter relay 4 is for this purpose with the Plus pole of a battery 20 connected.
  • the computer 19 controls via the control input STEN of the latch circuit 1 and the memory circuit 2, the power amplifier 3 such that the Starter relay 4 is powered and the solenoid of the starter and thus the main circuit for the Actuation of the starter closes.
  • Cancels for example turning on the main circuit for the starter Battery voltage together, then goes due to the Undervoltage the computer 19 automatically in a reset mode.
  • the undervoltage may last for a period of time occur because, for example, the battery too weak charged or too low a capacity at high temperatures having.
  • the intermediate saves Logic with the latch circuit 1 and the Memory circuit 2 the current state at the Control input STEN.
  • the RC circuit ensures that the Memory circuit after a re-connection of the battery or a change of the battery in a workshop (power fail) the relay is set to an inactive state.
  • the dimensioning of the circuit is designed such that For example, undervoltages up to 0 volts and over one Time span of about 100 ms or longer to be bridged can. With these conditions, given, usual Test cycles are successfully completed. Of course, at others have different dimensions Voltage dips can be bridged.

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Abstract

Erfindungsgemäss wird eine Schaltungsanordnung für einen Starter eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors vorgeschlagen, mit der das Startrelais (4) bei einem befristeten Spannungseinbruch (Unterspannung der Batterie) aktiviert bleibt. Zwischen einem Rechner (19) und einer Endstufe (3) zur Ansteuerung des Startrelais (4) ist eine Speicherschaltung (2) mit einer Verriegelungsschaltung (1) geschaltet, die bei Unterspannung der Batterie (20) den Status an einem Steuereingang STEN während des Spannungseinbruchs beibehält. Ein Rechner (19), der während des Spannungseinbruchs in einen Reset-Modus gegangen ist, wird nach Beendigung des Spannungseinbruchs reaktiviert und steuert die Verriegelungsschaltung (1) derart, dass nunmehr das Startrelais (4) über den Steuereingang STEN weiterhin angesteuert wird. Um bei Neuanschluss der Batterie einen definierten Ausganszustand des Flip-Flops (14, 15) zu erhalten, ist in der Speicherschaltung ein RC-Glied angeordnet.

Description

Stand der Technik
Die Efindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Startrelais eines Starters für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE 198 11 176 A1 ist schon eine Anordung und ein Verfahren bekannt, bei dem ein Rechner (Steuerung) den Starterstrom für das Andrehen des Starters nach dem Schließen der Kontakte eines Startrelais steuert (Zweistufenverfahren). Der Rechner steuert dabei die Spannung und/oder den Strom bzw. die Einschaltzeit für den Starter solange, bis der Verbrennungsmotor angesprungen ist. Liegt jedoch ein Störungsfall des Rechners vor, der insbesondere bei einer alten und schwachen Batterie, beispielsweise auch bei tiefen Temperaturen auftreten kann, dann führt dies zwangsläufig zum Abfall des Startrelais und damit zur unerwünschten Unterbrechung des Startvorganges. Der Verbrennungsmotor kann dann nicht mehr anspringen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Steuerung des Startrelais mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Anlaßvorgang für den Verbrennungsmotor auch dann fortgesetzt werden kann, wenn ein zeitlich begrenzter Spannungsabfall am Startrelais auftritt. Das hat den Vorteil, daß auch bei einer schwachen Batterie, sofern noch genügend Energie zum Durchdrehen des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht, dieser anspringen kann. Ein Werkstattbesuch kann zumindest verzögert werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß beim Auftreten eines Spannungseinbruchs die Speicherschaltung mit dem Flip-Flop den momentanen logischen Schaltzustand des Startrelais einfriert. Denn ein Spannungseinbruch kann dazu führen, daß der steuernde Rechner nicht mehr ausrechend mit Energie versorgt werden kann. In diesem Fall schaltet sich der Rechner in den Reset-Modus, um Fehlsteuerungen zu vermeiden. Erst wenn die Unterspannung beseitigt und der Rechner wieder die volle Kontrolle nach dem Spannungseinbruch übernommen hat, schaltet er wieder die Verriegelungsschaltung inaktiv und kann somit den normalen Steuermodus für den Betrieb des Startrelais fortsetzen.
Die Verriegelungsschaltung ist vorteilhaft so ausgebildet, das sie auch bei solchen niedrigen Spannungen, bei denen der Steuernde Rechner nicht mehr betrieben werden kann, einwandfrei funktioniert. Auf diese Weise können beispielsweise Spannungseinbrüche beispielsweise bis ca 4 Volt zeitlich unbegrenzt überbrückt werden. Durch Pufferung der Versorgungsspannung beispielsweise mit Elektrolytkondensatoren können kurzzeitige Spannungseinbrüche, z. B 100 ms und länger, auch bis 0 Volt überbrückt werden, wobei die Zeitdauer durch die einsprechende Dimensionierung bestimmt wird.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Beschreibung
Die Figur zeigt einen Rechner 19, der über einen Ausgang STEN mit einem Steuereingang einer Verriegelungsschaltung 1 verbunden ist. Desweiteren ist der Rechner 19 über einen Reset-IN - Eingang und einem weiteren Ausgang Reset-OUT mit der Verriegelungsschaltung 1 verbunden.
Um die Übersicht zu gewähren, sind nur die Schaltungsblöcke dargestellt, die im einzelnen die wesentlichen Funktionen wiedergeben.
Ergänzend wird noch darauf hingewiesen, daß zur Aufrechterhaltung der Funktion der Verriegelungsschaltung während des Spannungseinbruchs eine Spannungsaufbereitung 21 vorgesehen ist, die eingangsseitig direkt mit der Batterie 20 verbunden ist. Ihr Steuereingang ist mit der Klemme Reset-IN verbunden, über die sie bei Unterspannung ein entsprechendes Signal erhält. Sie erhält dann über ihre Ausgangsleitung, die mit einem Elektrolyt-Kondensator C gepuffert ist, die Standby-Versorgung für die Verriegelungsschaltung 1 und gegebenenfalls den Rechner 19 aufrecht.
Die Verriegelungsschaltung 1 weist ein erstes NAND-Gatter 12 und ein zweites NAND-Gatter 13 auf. Der Steuereingang STEN ist mit einem Eingang des ersten NAND-Gatters 12 verbunden, während der zweite Eingang zusammen mit einer Reset-Leitung auf einen ersten Eingang des zweiten NAND-Gatters 13 geführt ist. Die Reset-Leitung wird dabei von einem AND-Gatter 10 gespeist, dessen beide Eingänge (Reset-IN und Reset-OUT) mit dem Rechner 19 verbunden sind. Desweiteren ist der Steuereingang STEN mit den beiden Eingängen eines als Inverter betrieben dritten NAND-Gatters 11 verbunden, dessen Ausgang auf den zweiten Eingang des zweiten NAND-Gatters 13 geführt ist. Zur Initialisierung ist noch der Steuereingang STEN über einen Widerstand R auf Masse gelegt.
Der Verriegelungsschaltung 1 nachgeschaltet ist eine Speicherschaltung 2, die im wesentlichen ein Flip-Flop bestehend aus den beiden NAND-Gattern 14 und 15 sowie aus der RC-Schaltung mit dem Widerstand 17 und dem Kondensator 18 und einem Koppelwiderstand 16 aufweist. Der Koppelwiderstand 16 ist an den invertierenden Ausgang des zweiten NAND-Gatters 13 angeschlossen und führt dessen Signal über einen Eingang des NAND-Gatters 14. Der Widerstand 17 sowie der Kondensator 18 sind diesem Eingang gegen Masse parallel geschaltet. Der invertierende Ausgang des ersten NAND-Gatters 12 ist dagegen auf einen Eingang des NAND-Gatters 15 geschaltet, während die zwei freien Eingänge der beiden NAND-Gatter 14, 15 auf die entsprechenden Ausgänge kreuzweise geschaltet sind. Der Ausgang des NAND-Gatters 15 ist auf den Steuereingang einer Endstufe 3 geschaltet und steuert über deren Ausgang das Startrelais 4, das wiederum über nicht dargestellte Kontakte einerseits den Hauptstromkreis zum Starter schließt und andererseits das Antriebsritzel in das Schwungrad des Verbrennungsmotors einkoppelt. Das Startrelais 4 ist zu diesem Zweck mit dem Pluspol einer Batterie 20 verbunden.
Im folgenden wird die Funktionsweise dieser Anordnung näher erläutert.
Im normalen Betriebsmodus, wenn die volle Batteriespannung der Batterie 20 zur Verfügung steht, steuert der Rechner 19 über den Steuereingang STEN der Verriegelungsschaltung 1 und die Speicherschaltung 2 die Endstufe 3 derart, daß das Startrelais 4 mit Strom versorgt wird und den Einrückmagnet des Starters betätigt und somit den Hauptstromkreis für die Betätigung des Starters schließt. Bricht beispielsweise nach dem Anschalten des Hauptstromkreises für den Starter die Batteriespannung zusammen, dann geht infolge der Unterspannung der Rechner 19 automatisch in einen Reset-Modus. Die Unterspannung kann für einen gewissen Zeitraum auftreten, weil beispielsweise die Batterie zu schwach geladen oder eine zu geringe Kapazität bei großer Kälte aufweist. In diesem Fall speichert die zwischengeschaltete Logik mit der Verriegelungsschaltung 1 und der Speicherschaltung 2 den momentanen Zustand an dem Steuereingang STEN. Dieser am Steuereingang STEN anstehende Spannungspegel wird mit dem Flip-Flop 14, 15 derart gespeichert, daß die Endstufe 3 weiterhin über den Steuereingang angesteuert bleibt. Das Startrelais 4 behält somit seinen aktuellen Zustand bei. Die Verriegelung wird erst wieder aufgehoben, wenn die Batteriespannung wieder ansteht und der Rechner 19 die Kontrolle über die Ansteuerung des Startrelais 4 übernommen hat. Nach seiner Initialisierung legt er an den Steuereingang STEN wieder den Sollzustand an. Erst danach nimmt der Rechner 19 das Signal Reset-OUT zurück, sodaß nun die Endstufe 3 wieder direkt über den Steuereingang STEN angesteuert wird. Der Eingang Reset-IN ist das Signal, das bei Unterspannung den Rechner 19 in den Reset-Zustand bringt. Über diese Leitung erkennt also der Rechner 19, daß eine Unterspannung vorliegt, und schaltet sich zum Schutz gegen Fehlfunktionen in den Reset-Modus.
Mit dem Signal Reset-OUT meldet der Rechner, daß er sich im Reset-Zustand befindet. Dieses Signal wird aktiv aufgrund eines entsprechenden Programmes durch den Rechner zurückgenommen. Damit ist sichergestellt, daß der Steuereingang STEN in den gewünschten Zustand gebracht wird, bevor das Signal an den Ausgang Reset-OUT zurückgenommen wird. Dadurch wird vorteilhaft eine zwischenzeitliche Unterbrechung der Ansteuerung für das Startrelais 4 unterbunden.
Mit der RC-Beschaltung wird sichergestellt, daß die Speicherschaltung nach einem Neuanschluß der Batterie oder einem Wechsel der Batterie in einer Werkstatt (power fail) das Relais in einen inaktiven Zustand gesetzt wird.
Die Dimensionierung der Schaltung ist derart ausgelegt, daß beispielsweise Unterspannungen bis zu 0 Volt und über einer Zeitspanne von ca. 100 ms oder länger überbrückt werden können. Mit diesen Bedingungen können vorgegebene, übliche Prüfzyklen erfolgreich absolviert werden. Natürlich sind bei einer anders ausgelegten Dimensionierung auch andere Spannungseinbrüche überbrückbar.

Claims (10)

  1. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Startrelais eines Starters für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor, mit einer Batterie (20), die mit dem Startrelais (4) elektrisch verbunden ist und mit einem Rechner (19), der im Steuerkreis des Startrelais (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rechner (19) und dem Startrelais (4) eine Speicherschaltung (2) angeordnet ist, die während einer zeitlich begrenzten Unterspannung der Batterie (20) zur Aufrechterhaltung des vorhandenen Steuersignales (STEN) für das Startrelais (4) ausgebildet ist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschaltung (2) ein Flip-Flop (14, 15) aufweist.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flip-Flop (14, 15) mittels einer RC-Schaltung (17, 18) derart setzbar ist, daß das Startrelais (4) beim Wiederanlegen der Batteriespannung, insbesondere nach einem 'power fail' in den inaktiven Zustand gesetzt wird.
  4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rechner (19) und der Speicherschaltung (2) eine Verriegelungsschaltung (1) angeordnet ist.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsschaltung (1) den momentanen logischen Zustand an einem Steuereingang (STEN) erfaßt und diesen mit Hilfe der Speicherschaltung (2) speichert.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsschaltung (1) ausgebildet ist, die Ansteuerung für das Startrelais (4) aufrecht zu erhalten, wenn sich der Rechner (19) in einem Reset-Modus befindet.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (19) die Verriegelungsschaltung (1) inaktiv schaltet, wenn die Unterspannung der Batterie (20) beendet ist.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (19) ein Programm aufweist, mit dem die Verriegelungsschaltung (1) und/oder die Speicherschaltung (2) steuerbar sind.
  9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungs- und Speicherschaltung (1, 2) einen Spannungseinbruch bis ca. 0 Volt überbrücken.
  10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Spannungen bis ca. 4 V zeitlich unbegrenzt und Spannungen unter 4 V zeitlich begrenzt überbrückbar sind.
EP01911355A 2000-02-10 2001-01-17 Schaltungsanordnung für einen starter eines kraftfahrzeug-verbrennungsmotors Expired - Lifetime EP1169569B1 (de)

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