EP1645752A2 - Verfahren zum Ansteuern eines Starterrelais - Google Patents

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EP1645752A2
EP1645752A2 EP05017448A EP05017448A EP1645752A2 EP 1645752 A2 EP1645752 A2 EP 1645752A2 EP 05017448 A EP05017448 A EP 05017448A EP 05017448 A EP05017448 A EP 05017448A EP 1645752 A2 EP1645752 A2 EP 1645752A2
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EP
European Patent Office
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starter relay
starter
engine control
circuit
control unit
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Withdrawn
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EP05017448A
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EP1645752A3 (de
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Markus Armbrust
Walter Bleuel
Robert Girschick
Torsten Kanning
Michael Rötzer
Detlev Schäfer
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GM Global Technology Operations LLC
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Publication date
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    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits specially adapted for starting of engines
    • F02N11/087—Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
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    • F02N11/0825—Conditions for starting or stopping the engine or for deactivating the idle-start-stop mode related to prevention of engine restart failure, e.g. disabling automatic stop at low battery state
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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 relates to a method for driving a starter relay in a motor vehicle, wherein the starter relay is controlled by an engine control unit for starting a motor and the engine control unit is reset at a collapse of a battery voltage.
  • the starter relay is actuated again and thereby supplies the starter with working voltage.
  • this usually leads to a renewed collapse of the electrical system and a repetition of the process until the battery is finally empty.
  • These cycles take about 250 ms, so they are not interpreted by the user of the motor vehicle as a malfunction. The user merely realizes that the engine is not starting although there is still enough battery capacity for about 10 to 20 starts.
  • engine control units which are voltage-resistant to a drop in the supply voltage to 6 V, ie, that they still work properly at this low voltage and the starter relay is held in the attracted state to activate the starter.
  • additional circuits under the term “power boost circuit” are known, which compensate for a drop in the operating voltage up to 4.5 V and allow a correct startup.
  • these voltage-resistant motor control units or the additional power-boost circuits are In the purchase very expensive, which is why they are often omitted for cost reasons.
  • the object is achieved in that the starter relay is driven such a second start that a starter starts an engine of the motor vehicle.
  • the essence of the invention is that as soon as due to the collapse of the battery voltage, an engine control unit automatically shuts off or resets this is registered by an additionally present in the motor vehicle electronic circuit. As soon as the on-board voltage has recovered after usually 250 ms or the usual operating voltage is present again and the engine control unit re-activates the starter relay, this circuit is activated to prevent the starter relay from being reset due to a re-collapsing on-board voltage and the subsequent shutdown of the engine control unit becomes. With this additional circuit, the starter relay is controlled such that it remains in any case in the attracted state and thus the starter is still supplied with operating voltage, even if the engine control unit turns off. For this purpose, the necessary working voltage is supplied to the starter relay of the circuit.
  • this additional circuit can be configured in any manner that can be carried out by a person skilled in the art, but this is preferably done as described below.
  • This circuit can be present, for example, as an additional electronic component in the motor vehicle, inter alia, as a circuit in the vehicle electronics. In principle it is but also possible to implement this circuit in an existing engine control unit hardware and / or software.
  • the advantage of the invention is that the method can be carried out in a simple manner with a cost-effective circuit and can be dispensed with expensive additional circuits.
  • By controlling the starter relay a proper execution of a startup process is ensured even with an automatic reset of the engine control unit with decreasing battery capacity.
  • the control of the starter relay with a known to those skilled flip / flop circuit that switches between two states back and forth.
  • This circuit can either be provided as a separate circuit in the engine electronics or integrated in the engine control unit but also in another element of the vehicle electronics.
  • a suitably dimensioned flip-flop circuit, which controls the starter relay even when the engine control unit is reset so that the starter is still supplied with operating voltage, can be designed by the skilled person in a suitable manner.
  • the circuit is designed such that when terminating the boot process, z. B. when the ignition key is turned back after the start of the user back to the normal operating position, is reset to its original output value, in particular the starter relay no longer from the flip / flop circuit to control.
  • a corresponding signal can be forwarded, for example, from the ignition lock via data bus architectures in the motor vehicle to the circuit or the engine control unit.
  • the flip / flop circuit for controlling the starter relay an optical and / or acoustic display, wherein the display means are controlled for example by a central control unit for controlling all functions in the motor vehicle, which in turn is connected via data buses to the circuit.
  • a voice message "low battery” may be output.
  • a corresponding message can be output on a display of an on-board computer or a flashing or flashing signal.
  • the already existing battery light may flash several times to alert the user to the weakening battery. This can then recharge the battery either by a long drive on the highway or visit a workshop to change the battery.
  • An important advantage of the invention is that, by the timely information (warning) of the user, the overall electronic system - especially the engine control units - designed less voltage resistant and thus both defines the warning areas and costs can be saved. By using the available information also a consumer shutdown and thus a simplified battery management is possible.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Ansteuern eines Starterrelais in einem Kraftfahrzeug, wobei das Starterrelais von einem Motorsteuergerät zum Starten angesteuert wird und bei einem Zusammenbruch einer Batteriespannung das Motorsteuergerät zurückgesetzt wird, wird bei einem zweiten Starten das Starterrelais derart angesteuert, dass ein Anlasser einen Motor des Kraftfahrzeugs startet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ansteuern eines Starterrelais in einem Kraftfahrzeug, wobei das Starterrelais von einem Motorsteuergerät zum Starten eines Motors angesteuert und bei einem Zusammenbruch einer Batteriespannung das Motorsteuergerät zurückgesetzt wird.
  • Aus der Praxis der Kraftfahrzeugtechnik ist es bekannt, dass bei einem Startvorgang eines Kraftfahrzeugs, der üblicherweise durch das Drehen eines Zündschlüssels oder durch das Betätigen eines Starterknopfs ausgelöst wird, ein Motorsteuergerät ein Starterrelais ansteuert. Dabei wird dem Starterrelais von dem Motorsteuergerät eine Arbeitsspannung zugeführt, um das Starterrelais zu aktivieren, worauf das Starterrelais "anzieht". Durch das Aktivieren des Starterrelais wird der eigentliche Anlasser des Motors des Kraftfahrzeugs mit einer Arbeitsspannung versorgt, um den Startvorgang auszuführen.
  • Hierbei ist bekannt, dass im Einschaltmoment ein erheblicher Strom durch den Anlasser fließt, der die Bordnetzspannung zusammenbrechen lässt. Besonders bei tiefen Temperaturen erhöht sich der Innenwiderstand der Batterie, und der Spannungseinbruch wird dadurch verstärkt. Bricht die Bordnetzspannung auf einen bestimmten Wert ein, kann der Startvorgang durch die Motorelektronik nicht mehr ausgeführt werden. Dies tritt insbesondere auch bei älteren Batterien auf, die sich dem Ende Ihrer Lebensdauer nähern.
  • Bei älteren Kraftfahrzeugen konnte der Nutzer das Nachlassen der Batteriekapazität an einem schwächer werdenden Startergeräusch bzw. einer geringeren Umdrehungszahl des Anlassers feststellen. Bei modernen Kraftfahrzeugen ist dies nicht mehr möglich, da heutige Anlasser über höhere Drehzahlen verfügen und der Anlasser über das Starterrelais nur noch indirekt mit der Zündung verbunden ist. Falls durch den durch den Anlasser aus dem Bordnetz gezogenen Strom das Bordnetz zusammenbrechen sollte, wird dies vom Motorsteuergerät festgestellt wonach sich das Motorsteuergerät selbsttätig zurück setzt (englisch: to reset). Dementsprechend wird der Startvorgang abgebrochen. Das bedeutet, dass das Starterrelais nicht mehr angesteuert sowie der Anlasser nicht mehr mit Arbeitsspannung versorgt und der Startvorgang vorzeitig beendet wird. Sobald die Spannung im Bordnetz wieder auf die übliche Betriebsspannung angestiegen ist, wird dies vom Motorsteuergerät festgestellt und der Startvorgang wiederholt, d. h. das Starterrelais wird erneut angesteuert und dadurch der Anlasser wiederum mit Arbeitsspannung versorgt. Dies führt allerdings in der Regel zu einem erneuten Zusammenbrechen des Bordnetzes und einer Wiederholung des Vorgangs bis die Batterie endgültig leer ist. Diese Zyklen dauern ca. 250 ms, weshalb sie vom Nutzer des Kraftfahrzeugs nicht als Fehlfunktion interpretiert werden. Der Nutzer stellt lediglich fest, dass der Motor nicht startet, obwohl noch ausreichend Batteriekapazität für ca. 10 bis 20 Startvorgänge vorhanden wäre.
  • Zur Lösung dieses Problems sind Motorsteuergeräte bekannt, die bis zu einem Abfall der Versorgungsspannung auf 6 V spannungsfest sind, d. h. , dass sie auch noch bei dieser geringen Spannung korrekt arbeiten und das Starterrelais im angezogenen Zustand zur Aktivierung des Anlassers gehalten wird. Des Weiteren sind Zusatzschaltungen unter dem Begriff "Power-Boost-Schaltung" bekannt, die einen Abfall der Betriebsspannung auf bis zu 4,5 V kompensieren und einen korrekten Startvorgang ermöglichen. Diese spannungsfesten Motorsteuergeräte bzw. die zusätzlichen Power-Boost-Schaltungen sind jedoch in der Anschaffung sehr teuer, weshalb aus Kostengründen häufig auf sie verzichtet wird.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ansteuern eines Starterrelais der eingangs genannten Art zu schaffen, das kostengünstig sowie zuverlässig zu realisieren ist, und bei dem auch bei nachlassender Batteriekapazität ein Startvorgang korrekt ausgeführt wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem zweiten Starten das Starterrelais derart angesteuert wird, dass ein Anlasser einen Motor des Kraftfahrzeugs startet.
  • Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass sobald aufgrund des Zusammenbrechens der Batteriespannung ein Motorsteuergerät sich selbsttätig abschaltet oder zurücksetzt dies von einer zusätzlich im Kraftfahrzeug vorhandenen elektronischen Schaltung registriert wird. Sobald sich nach üblicherweise 250 ms die Bordspannung erholt hat bzw. wieder die übliche Betriebsspannung vorliegt und das Motorsteuergerät das Starterrelais erneut ansteuert, wird diese Schaltung aktiviert, um zu verhindern, dass das Starterrelais aufgrund einer erneut zusammenbrechenden Bordspannung und der nachfolgenden Abschaltung des Motorsteuergeräts ebenfalls zurückgesetzt wird. Mit dieser zusätzlichen Schaltung wird das Starterrelais derart angesteuert, dass es auf jeden Fall im angezogenem Zustand verbleibt und somit der Anlasser weiterhin mit Betriebsspannung versorgt wird, auch wenn sich das Motorsteuergerät abschaltet. Hierzu wird dem Starterrelais von der Schaltung die notwendige Arbeitsspannung zugeführt.
  • Im Rahmen der Erfindung kann diese zusätzliche Schaltung in beliebiger vom Fachmann ausführbarer Weise ausgestaltet werden, bevorzugt erfolgt dies jedoch wie im Folgenden beschrieben. Diese Schaltung kann beispielsweise als zusätzliches elektronisches Bauteil im Kraftfahrzeug vorhanden sein u. a. als Schaltung in der Fahrzeugelektronik. Prinzipiell ist es aber auch möglich, diese Schaltung in einem bereits vorhandenen Motorsteuergerät hard- und/oder softwaremäßig zu implementieren.
  • Es versteht sich, dass ein manueller Abbruch eines Startvorgangs durch Zurückdrehen des Zündschlüssels und ein unmittelbar darauf erfolgendes erneutes Starten von der Schaltung erkannt wird, da in diesem Fall die Spannung im Bordnetz gerade nicht unter einen vorzugsweise einstellbaren Grenzwert fällt und es somit nicht notwendig ist, die Schaltung zu aktivieren.
  • Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Verfahren in einfacher Weise mit einer kostengünstigen Schaltung durchführbar ist und auf teure Zusatzschaltungen verzichtet werden kann. Durch das Ansteuern des Starterrelais ist auch bei einem selbsttätigen Zurücksetzen des Motorsteuergeräts bei geringer werdender Batteriekapazität eine ordnungsgemäße Durchführung eines Startvorgangs gewährleistet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Ansteuerung des Starterrelais mit einer dem Fachmann bekannten Flip/Flop-Schaltung, die zwischen zwei Zuständen hin und her schaltet. Diese Schaltung kann entweder als separate Schaltung in der Motorelektronik vorgesehen sein oder in das Motorsteuergerät aber auch in ein anderes Element der Fahrzeugelektronik integriert werden. Eine entsprechend dimensionierte Flip/Flop-Schaltung, die das Starterrelais auch bei zurückgesetztem Motorsteuergerät derart ansteuert, dass der Anlasser weiterhin mit Betriebsspannung versorgt wird, kann vom Fachmann in geeigneter Weise ausgelegt werden.
  • Bevorzugt ist die Schaltung derart ausgelegt, dass beim Beenden des Startvorgang, z. B. wenn der Zündschlüssel nach erfolgtem Start vom Nutzer wieder in die normale Betriebsstellung zurückgedreht wird, wieder auf ihren ursprünglichen Ausgangswert zurückgesetzt wird, um insbesondere das Starterrelais nicht mehr von der Flip/Flop-Schaltung anzusteuern. Dabei kann ein entsprechendes Signal beispielsweise vom Zündschloss über Datenbus-Architekturen im Kraftfahrzeug an die Schaltung bzw. das Motorsteuergerät weitergeleitet werden.
  • Mit dieser Schaltung ist gewährleistet, dass auch bei geringer Batteriekapazität ein Startvorgang erfolgreich durchgeführt wird, ohne dass der Nutzer des Kraftfahrzeugs hiervon Kenntnis erhält. Um ihn dennoch auf die geringer werdende Batteriekapazität aufmerksam zu machen erfolgt nach einer Aktivierung der Flip/Flop-Schaltung zur Ansteuerung des Starterrelais eine optische und/oder akustische Anzeige, wobei die Anzeigemittel beispielsweise von einem zentralen Steuergerät zur Steuerung aller Funktionen im Kraftfahrzeug angesteuert werden, das wiederum über Datenbusse mit der Schaltung verbunden ist. Z. B. kann eine Sprachmitteilung "Batterie schwach" ausgegeben werden. In gleicher Weise kann eine entsprechende Mitteilung auf einem Display eines Bordcomputers ausgegeben werden oder ein Blink- oder Leuchtsignal. Z. B. kann die bereits vorhandene Batterieleuchte mehrmals aufblinken, um den Nutzer auf die schwächer werdende Batterie aufmerksam zu machen. Dieser kann dann entweder durch eine längere Autobahnfahrt die Batterie wieder aufladen oder eine Werkstatt zum Batteriewechsel aufsuchen.
  • Ein wichtiger Vorteil der Erfindung ist, dass, durch die rechtzeitige Information (Warnung) des Nutzers, das elektronische Gesamtsystem - insbesondere die Motorsteuergeräte - weniger spannungsfest ausgelegt und damit sowohl die Warnbereiche definiert und Kosten eingespart werden können. Durch Nutzung der vorliegenden Informationen wird auch eine Verbraucherabschaltung und damit ein vereinfachtes Batteriemanagement möglich.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Ansteuern eines Starterrelais in einem Kraftfahrzeug, wobei das Starterrelais von einem Motorsteuergerät zum Starten angesteuert wird und bei einem Zusammenbruch einer Batteriespannung das Motorsteuergerät zurückgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zweiten Starten das Starterrelais derart angesteuert wird, dass ein Anlasser einen Motor des Kraftfahrzeugs startet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Starterrelais mit einer Flip/Flop-Schaltung durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung beim Beenden des Startvorgangs zurückgesetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierung der Flip/Flop-Schaltung einem Nutzer des Kraftfahrzeugs optisch und/oder akustisch angezeigt wird.
EP05017448A 2004-10-07 2005-08-11 Verfahren zum Ansteuern eines Starterrelais Withdrawn EP1645752A3 (de)

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