EP2729693A2 - Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines einspurvorgangs eines einspurritzels eines startermotors - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines einspurvorgangs eines einspurritzels eines startermotors

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EP2729693A2
EP2729693A2 EP12729939.4A EP12729939A EP2729693A2 EP 2729693 A2 EP2729693 A2 EP 2729693A2 EP 12729939 A EP12729939 A EP 12729939A EP 2729693 A2 EP2729693 A2 EP 2729693A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
profile
signal
zero crossing
monitoring
zero crossings
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12729939.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon CASEY
Tony Rocco
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SEG Automotive Germany GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02N11/10—Safety devices
    • F02N11/108—Safety devices for diagnosis of the starter or its components
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    • F02N11/0851—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by means for controlling the engagement or disengagement between engine and starter, e.g. meshing of pinion and engine gear
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/06—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the power supply or driving circuits for the starter
    • F02N2200/065—Relay current

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for monitoring a Einspurvorgangs Einspurritzels a starter motor for a vehicle drive, in which an armature of the starter motor is moved by a magnet.
  • Starter motors are known in which, during the starting process, a single-pinion gear of the starter motor is meshed with the aid of a solenoid in a ring gear of a vehicle drive, in particular an internal combustion engine.
  • a solenoid in a ring gear of a vehicle drive
  • the Einpurritzel closes during or before reaching aSteprurten end position of a contact bridge in the solenoid, whereby the electric starter motor is powered.
  • the Einpurritzel the starter motor and a corresponding sprocket in the vehicle drive are so rotated relative to each other that when activating a solenoid, the Einspurritzel slides directly into the sprocket.
  • a tooth of the pinion it is also possible for a tooth of the pinion to initially overlap completely or partially with a tooth of the toothed rim during the meshing process, thereby preventing direct meshing.
  • the starter motor starts to rotate and the Einpurritzel does not lash into the sprocket because of the tooth position. Rather, the teeth of the Einspurritzels and the teeth of the ring gear on each other slide away, so that the vehicle drive is not driven by the starter motor.
  • the object underlying the invention can therefore be seen to provide a method and an apparatus for monitoring a Einspurvorgangs a Einspuritzels a starter motor for a vehicle drive, which can be used to monitor a Einspurvorgang simplified.
  • a method of monitoring a meshing action of a single lance pinion of a starter motor for a vehicle drive wherein an armature of the starter motor is moved by a magnet.
  • a magnet coil signal is detected during energization of a magnet coil of the magnet in order to obtain a signal profile, in particular a current profile.
  • the magnet is for example an electromagnet.
  • a difference profile is generated. Zero crossings are determined in the differential profile, and the tracking is monitored based on the determined zero crossings.
  • a number of zero crossings in the differential profile is determined, as well as a direction of the zero crossings determined, in particular whether the zero crossings are positive or negative, ie run from a negative value to a positive value or vice versa. From the number and the course direction of the zero crossings can be deduced a course of the signal profile from which the quality of the Einspurvorgangs can be determined.
  • the determined quality or monitoring of the meshing operation also includes, for example, at least one of the following: a successfully executable meshing operation, a delayed meshing operation, an unsuccessful meshing operation, an unsuccessful meshing operation, a tooth-on-tooth -Stellung the Einspurritzels at the Einspurvorgang.
  • a quality of the Einspurvorgangs can be assessed with little effort.
  • the signal profile is detected by measuring a signal profile, in particular a current profile, at a starter relay of the starter motor.
  • the measurement of the signal profile or of the magnet coil signal can be effected, for example, at a terminal of the starter relay, via which the magnet, for example a solenoid, is supplied with current for attracting the armature, a shunt preferably being used as a measuring resistor for this purpose.
  • a terminal is a so-called terminal 50 of a vehicle electrical system.
  • the differentiation of the signal profile takes place, for example, after an analog-to-digital conversion of the signal profile.
  • the signal profile can be filtered in different embodiments prior to differentiation, for example in the analog domain, in the digital domain or in the analog and in the digital domain.
  • a filter for example, a recursive filter, in particular a filter with infinite impulse response, a so-called IIR filter can be used.
  • the signal profile is scaled before differentiating, for example to obtain uniform size ratios in the evaluation of the difference profile.
  • the scaling is performed, for example, on the basis of a value of a vehicle supply voltage provided by, for example, a vehicle battery. Such a voltage is provided for example by a so-called terminal 15 of a vehicle electrical system.
  • the filtering of the difference profile can be done alternatively or additionally to a filtering of the signal profile.
  • filters are designed as low-pass filters in order to be able to filter out superimposed noise or interference.
  • the procedure for determining the zero crossings and monitoring the meshing operation is, for example, according to the following description.
  • a first zero crossing is detected, which runs from a positive value to a negative value.
  • Such a first zero crossing results, for example, at a first local maximum in the signal profile.
  • a second zero crossing is detected in the difference profile, which is from a negative value to a positive value.
  • the second zero crossing is detected in time after the first zero crossing.
  • the second zero crossing results, for example, from a first local minimum in the signal profile.
  • Such a third zero crossing results, for example, from a second local minimum in the signal profile. Since it is assumed that the signal profile at the end of the Einspurvorgangs to a basic value, such as zero, falls back, follows from the second local minimum a subsequent, further, in particular third, local maximum, indicating an unsuccessful or feasible Einspurvorgang. Accordingly, in monitoring the meshing operation, the meshing operation is classified as being successful if no third zero crossing is detected and classified as unsuccessful when a third zero crossing is detected.
  • the detection of a third zero crossing in the differential profile is time-dependent. Accordingly, in one embodiment, the tracking operation is classified as being successful if no third zero crossing is detected within a predetermined time after the second zero crossing.
  • the predetermined time is determined, for example, on the basis of a time difference between the first zero crossing and the second zero crossing. The predetermined time is e.g. proportional to such a time difference.
  • the method in particular with the detection of the first and second zero crossing, in a state machine or a state machine can be performed.
  • the result of the determined quality or the monitoring of the meshing process for further, following actions can be evaluated. For example, at least one of the following is performed if the meshing operation is not classified as being successful: the signal profile is stored, for example, to be shared with other stored signal profiles later; an error counter is increased to be evaluated, for example, in a service or inspection of the starter motor as an indication of wear of the starter motor; the meshing process is aborted and / or restarted to prevent or reduce possible mechanical wear in the event of a faulty meshing operation; a warning message is issued given, for example, to a control electronics or the control electronics to a user.
  • an apparatus for monitoring a meshing operation of a single lance pinion of a starter motor for a vehicle drive in which an armature of the starter motor is moved by a magnet.
  • the device comprises a sensor which is set up to detect a magnetic coil signal during energization of a magnetic coil of the magnet in order to obtain a signal profile, in particular a current profile, and a processor which is set up to produce a differential profile by differentiating the signal profile, To determine zero crossings in the differential profile, and to monitor the meshing operation based on the determined zero crossings.
  • Such a device can be used, for example, advantageously in vehicles, in particular motor vehicles with internal combustion engines. By monitoring the meshing process on the basis of the specific zero crossings, this determination can be carried out reliably and with a short time delay, in particular already during the meshing process.
  • a device can be used advantageously in internal combustion engines with start-stop function, in which a quick and error-free starting process is important, especially in comparison with conventional internal combustion engines without start-stop function.
  • the device can also be used with other internal combustion engines, especially slow-speed engines, or engines with automatic transmissions, irrespective of whether a start-stop function is implemented for such engines.
  • the processor has, for example, a state machine which is set up to determine the zero crossings in the difference profile and to monitor the meshing process.
  • a state machine which is set up to determine the zero crossings in the difference profile and to monitor the meshing process.
  • an embodiment may be implemented in which a first and a second zero crossing are detected analogously to the method described above, and it is detected whether a third zero crossing is present in the difference profile.
  • the invention relates to a method for monitoring a meshing operation of a Einspurritzels a starter motor for a vehicle drive in which an armature of the starter motor is moved by a magnet, is replaced in the generation of a differential profile by differentiating the signal profile by observing the signal profile, to obtain an observation profile in which the determination of zero crossings in the difference profile is replaced by the determination of zero crossings in the observation profile and in which the monitoring of the tracking operation on the basis of the determined zero crossings by monitoring the Einspurvorgangs on the basis of the specific zero crossings in the Beo - lease profile is replaced.
  • the observation profile is advantageously obtained by Kalman filtering the signal profile or by using a real-time model of the mechanical kinematics and / or electrical parameters of the armature and / or the starter motor.
  • the invention relates to a device for monitoring a meshing operation of a Einspurritzels a starter motor for a vehicle drive in which an armature of the starter motor is moved by a magnet, the device comprising a sensor which is arranged, a magnetic coil signal during energization of a magnetic coil of the magnet to obtain a signal profile, in particular a current profile, and a processor adapted to generate an observation profile by observing the signal profile, to determine zero crossings in the observation profile, and to monitor the tracking operation on the basis of the determined zero crossings ,
  • the observation profile is advantageously obtained by Kalman filtering the signal profile or by using a real-time model of the mechanical kinematics and / or electrical parameters of the armature and / or the starter motor.
  • Show here 1 is a schematic flow diagram of a method for monitoring a meshing operation of a Einspurritzels
  • FIG. 3 is a schematic representation of a second example Einspurvorgangs
  • Fig. 6 is a schematic representation of an apparatus for monitoring a Einspurvorgangs a Einspurritzels
  • FIG. 1 shows a schematic flow diagram of a method for monitoring a meshing operation of a single-groove pinion.
  • the meshing process is started, for example, by an armature of the starter motor is brought about a solenoid in motion.
  • a solenoid coil of the solenoid is powered.
  • a magnetic coil signal is detected during energization of the magnet coil of the magnet in order to obtain a signal profile, in particular a current profile.
  • a difference profile is generated by differentiating the signal profile.
  • the signal profile may be filtered before differentiating, or the difference profile may be filtered, or filtering may be performed before and after differentiation.
  • the signal profile can be scaled before differentiating.
  • the scaling is performed, for example, on the basis of a value of a vehicle supply voltage provided by, for example, a vehicle battery. Such a voltage is provided for example by a so-called terminal 15 of a vehicle electrical system.
  • a step 107 zero crossings in the difference profile are determined and monitored in a step 109 on the basis of the specific zero crossings Einpurvorgang or a quality of Einspurvorgangs determined.
  • the quality of the Einspurvorgangs is, for example, how the Einspurvorgang runs.
  • the meshing process can be carried out neatly or quickly, so that there is a successfully carried out or feasible meshing process. If the Einspurvorgang but of such an ideal course deviates, can be determined as a property and an erroneous Einspurvorgang, with different gradations for such a faulty Einspurvorgang are possible.
  • Fig. 2 shows, for example, a schematically illustrated sequence of a successful Einspurvorgangs.
  • a tooth 210 of the single lobe pinion of a starter motor and teeth 220 of a ring gear of a vehicle drive to be started for example an internal combustion engine
  • a force in the direction of the arrow is exerted on the tooth 210, for example with the aid of the lifting magnet, in order to load it into the teeth 220 of the toothed ring.
  • the tooth 210 is positioned in such a way relative to the teeth 220 of the ring gear that a meshing can be done directly and without disabilities.
  • FIG. 2b the tooth 210 of the single-toothed sprocket is shown in the toothed state in the engaged state.
  • FIG. 3 an erroneous Einspurvorgang a tooth 310 of a Einspurritzels is shown in teeth 320 of a sprocket by way of example.
  • the tooth 310 In a starting position shown in FIG. 3 a, in which the tooth 310 is set in motion, it is positioned relative to the toothed rim such that the tooth 310 lies opposite one of the teeth 320.
  • the tooth 310 In this case, it can also be spoken of a tooth-on-tooth position of the Einspurritzels.
  • a meshing spring is overprinted by the teeth of the pinion, which leads to a slower retraction of the armature of the starter motor.
  • Such a slow retraction can on the one hand have a later meshing of the Einspurritzels in the sprocket result or index the so-called ratchets, so a continuous jumping of the pinion on the sprocket, which can prevent the starting process.
  • FIG. 4 shows a first exemplary signal profile 410 with differential profile 420 derived therefrom.
  • the signal profile 410 has two local maxima having. According to experience, such a signal profile can therefore be assigned to a successfully performed single track operation.
  • the difference profile 420 accordingly shows a negative-going zero crossing, which is detectable as a first zero crossing.
  • time t1 in difference profile 420, a positive zero crossing resulting from a first local minimum in signal profile 410 is to be detected.
  • Another zero crossing at time t2 which is negative, results from the second local maximum in the signal profile 410.
  • the signal profile 410 drops continuously, so that the differential profile 420 remains negative.
  • FIG. 5 shows a second exemplary signal profile 510 with a difference profile 520 derived therefrom.
  • the signal profile 510 has three local maxima, so that experience has shown that the profiles shown can be assigned to an unsuccessful one-track operation.
  • the signal profile 510 and the difference profile 520 run similarly to the signal profile 410 and the difference profile 420 from FIG. 4. A corresponding description is therefore omitted in order to avoid repetitions.
  • the difference profile 520 has a further positive zero crossing at time t3, which can be detected as a third zero crossing.
  • the signal profile 510 accordingly has a further local minimum, followed by the third local maximum at time t4.
  • Such a third local maximum indicates an unsuccessful or feasible meshing operation.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a starter system with a starter control 601, a starter relay 603 and a starter motor 605.
  • the system further comprises a monitoring device 607 with a sensor 609 and a processor 61 1, wherein the sensor 609 is coupled to a measuring resistor or shunt 613 is.
  • the starter control 601 is coupled to the starter relay 603 to initiate a starting operation of the starter motor 605 via the starter relay 603.
  • the starter control 601 may be coupled to the monitoring device 607 to provide information about a startup procedure to be started to the device 607.
  • the sensor 609 detects a magnetic coil signal, in particular a current, at the starter relay 603 via the measuring resistor 613.
  • This magnetic coil signal is further processed in the processor 61 1 as a signal profile, in particular filtered and differentiated, in order to produce a differential profile, as shown, for example, in FIG. 4 and shown in FIG. 5.
  • the zero crossings in the signal profile are detected in the processor 61 1 in order to monitor the meshing process on the basis of the determined zero crossings.
  • a system as shown in FIG. 6, can be used advantageously, in particular, in a motor vehicle having an internal combustion engine.
  • a system is suitable for engines having a start-stop function in which the internal combustion engine is stopped during a stance phase of the vehicle, for example during a traffic light stop, and restarted when the driver drives on via the starter motor.
  • FIG. 7 shows an exemplary state machine, which is realized, for example, in or included in the processor 61 1.
  • the quality of the meshing process can be determined by the state machine in the processor 61 1 or the meshing process can be monitored.
  • the state 710 corresponds to a basic state of the system, for example before the beginning of a Einspurvorgangs, or after a Einspurvorgang is completed.
  • a first state 720 is changed in which it is checked whether a meshing process has begun, for example by evaluating the signal profile or the difference profile. For example, in state 720 it is analyzed whether the difference profile exceeds a specific limit value, so that there is an increasing profile in the signal profile.
  • the state 720 is changed to the state 730, otherwise a change back to the ground state 710.
  • a first zero crossing is detected in the difference profile that extends from a positive value to a negative value corresponding to the first local maximum in the signal profile. This corresponds, for example, to the time t0 in FIG. 4 or FIG. 5.
  • a jump to the next state 740 takes place, otherwise a jump back to the ground state 710, wherein the return can be performed time-dependent.
  • an attempt is first made to detect a second to zero crossing, which is temporally after the first zero crossing, and from a negative value to a positive value, corresponding to the time t1 in Fig.
  • a counter is started and searched for a third zero crossing in the difference profile, which runs from a negative value to a positive value. If no such second zero crossing can be detected, the system returns to the ground state 710.
  • the search or detection of the third zero crossing takes place for a predetermined time, which is determined for example from the time difference between the first and the second zero crossing. If no third zero crossing can be detected within the predetermined time, the system jumps to state 750, in which a successfully performed Einspurvorgang is classified. Further, in the
  • State 750 is given a corresponding signal to the monitoring device 607 and the starter control 601. Subsequently, a jump back to the ground state 710. If within the predetermined time, a third zero crossing is detected, which runs from a negative to a positive value, the state 760 is changed. In state 760, an unsuccessful meshing operation is classified, for example, due to a tooth-on-tooth position of the single-toothed pinion. Information about this state or the unsuccessful traceability process is further signaled, for example, to the monitoring device 607 or the starter control 601. Subsequently, the system changes to the ground state 710 again.
  • the invention provides a method and an apparatus which make it possible, in particular, to monitor a meshing operation of a single lobe of a starter motor in such a way that a quality of the meshing process can be determined reliably and in a short time, in particular if the meshing operation is free of errors or faulty is carried out.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors für einen Fahrzeugantrieb, bei dem ein Anker des Startermotors durch einen Magneten bewegt wird, mit: Erfassen (103) eines Magnetspulensignals bei einem Bestromen einer Magnetspule des Magneten, um ein Signalprofil, insbesondere ein Stromprofil, zu erhalten; Erzeugen (105) eines Differenzprofils durch Differenzieren des Signalprofils; Bestimmen (107) von Nulldurchgängen im Differenzprofil; und Überwachen (109) des Einspurvorgangs auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors für einen Fahrzeugantrieb, bei dem ein Anker des Startermotors durch einen Magneten bewegt wird.
Stand der Technik
Es sind Startermotoren bekannt, bei denen beim Startvorgang ein Einspurritzel des Startermotors mit Hilfe eines Hubmagneten in einen Zahnkranz eines Fahrzeugantriebs, insbesondere eines Verbrennungsmotors, eingespurt wird. Beispielsweise schließt das Einspurritzel beim oder vor dem Erreichen einer eingespurten Endposition eine Kontaktbrücke im Hubmagneten, wodurch der elektrische Startermotor mit Strom versorgt wird.
Im Idealfall sind das Einspurritzel des Startermotors und ein entsprechender Zahnkranz im Fahrzeugantrieb derart relativ zueinander verdreht angeordnet, dass bei einem Aktivieren eines Hubmagneten das Einspurritzel unmittelbar in den Zahnkranz hineingleitet. Jedoch ist es auch möglich, dass ein Zahn des Ritzels beim Einspurvorgang zu- nächst ganz oder teilweise mit einem Zahn des Zahnkranzes überlappt und dadurch das direkte Einspuren verhindert wird. Insbesondere bei einem verschlissenen Ritzel oder einem verschlissenen Zahnkranz kann es in einer solchen Situation dazu kommen, dass der Startermotor zu rotieren beginnt und das Einspurritzel wegen der Zahnstellung nicht in den Zahnkranz einspurt. Vielmehr können die Zähne des Einspurritzels und die Zähne des Zahnkranzes übereinander hinweg gleiten, so dass der Fahrzeugantrieb von dem Startermotor nicht angetrieben wird.
Bei herkömmlichen Startermotoren wird beispielsweise über eine Funktion des Verbrennungsmotors überprüft, ob nach einer bestimmten Zeit ein Einspurvorgang abgeschlossen ist. Falls nach dieser bestimmten Zeit kein erfolgreicher Einspurvorgang detektiert werden kann, wird beispielsweise der Einspurvorgang abgebrochen und kann neu gestartet werden. Dies kann sich aber ungünstig auswirken auf den Be- trieb von Startermotoren in Start-Stopp-Systemen, bei denen ein Neustart des Fahrzeugantriebs in möglichst geringer Zeit erfolgen soll.
Offenbarung der Erfindung
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors für einen Fahrzeugantrieb anzugeben, mit welchen sich vereinfacht ein Einspurvorgang überwachen lässt.
Die Aufgabe wird gelöst mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen. Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors für einen Fahrzeugantrieb bereitgestellt, bei dem ein Anker des Startermotors durch einen Magneten bewegt wird. Hierbei wird ein Magnetspulensignal bei einem Bestromen einer Magnetspule des Magneten erfasst, um ein Signalprofil, insbesondere eines Stromprofil, zu erhalten. Der Magnet ist beispielsweise ein Elektromagnet. Durch Differenzieren des Signalprofils wird ein Differenzprofil erzeugt. Im Differenzprofil werden Nulldurchgänge bestimmt, und der Einspurvorgang wird auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge überwacht.
Beispielsweise wird eine Anzahl von Nulldurchgängen im Differenzprofil bestimmt so- wie eine Richtung der ermittelten Nulldurchgänge, insbesondere ob die Nulldurchgänge positiv oder negativ verlaufen, also von einem negativen Wert zu einem positiven Wert oder umgekehrt verlaufen. Aus der Anzahl und der Verlaufsrichtung der Nulldurchgänge kann auf einen Verlauf des Signalprofils rückgeschlossen werden, aus welchem sich die Qualität des Einspurvorgangs bestimmen lässt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird bei dem Überwachen des Einspurvorgangs ermittelt, ob der Einspurvorgang erfolgreich durchgeführt ist bzw. wird. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die ermittelte Qualität bzw. die Überwachung des Einspurvorgangs beispielsweise auch wenigstens eines der folgenden: ei- nen erfolgreich durchführbaren Einspurvorgang, einen verzögert ablaufenden Einspurvorgang, einen nicht erfolgreich durchgeführten Einspurvorgang, einen nicht erfolgreich durchführbaren Einspurvorgang, eine Zahn-auf-Zahn-Stellung des Einspurritzels bei dem Einspurvorgang. Somit kann mit geringem Aufwand eine Qualität des Einspurvorgangs beurteilt werden.
Beispielsweise erfolgt ein Erfassen des Signalprofils durch eine Messung eines Signal- profils, insbesondere eines Stromprofils, an einem Starterrelais des Startermotors. Die Messung des Signalprofils bzw. des Magnetspulensignals kann beispielsweise an einer Klemme des Starterrelais erfolgen, über die der Magnet, beispielsweise ein Hubmagnet, zur Anziehung des Ankers mit Strom versorgt wird, wobei hierfür vorzugsweise ein Shunt als Messwiderstand eingesetzt wird. Beispielsweise ist eine solche Klemme eine sogenannte Klemme 50 einer Fahrzeugelektrik.
Das Differenzieren des Signalprofils erfolgt beispielsweise nach einer Analog- Digitalwandlung des Signalprofils. Das Signalprofil kann in verschiedenen Ausführungsformen vor dem Differenzieren gefiltert werden, beispielsweise im analogen Be- reich, im digitalen Bereich oder im analogen und im digitalen Bereich. Als Filter kann beispielsweise ein rekursives Filter, insbesondere ein Filter mit unendlicher Impulsantwort, ein so genanntes IIR-Filter, eingesetzt werden.
Weiterhin ist es möglich, dass das Signalprofil vor dem Differenzieren skaliert wird, um beispielsweise einheitliche Größenverhältnisse bei der Auswertung des Differenzprofils zu bekommen. Die Skalierung erfolgt beispielsweise auf der Basis eines Werts einer Fahrzeugversorgungsspannung, die beispielsweise von einer Fahrzeugbatterie bereitgestellt wird. Eine solche Spannung wird beispielsweise von einer sogenannten Klemme 15 einer Fahrzeugelektrik bereitgestellt.
Weiterhin ist es in verschiedenen Ausführungsformen möglich, dass das Differenzprofil vor dem Bestimmen der Nulldurchgänge gefiltert wird, um die Bestimmung der Nulldurchgänge zu vereinfachen. Die Filterung des Differenzprofils kann alternativ oder zusätzlich zu einer Filterung des Signalprofils erfolgen. Insbesondere sind solche Filter als Tiefpassfilter ausgebildet, um überlagertes Rauschen oder Störungen herausfiltern zu können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird beim Bestimmen der Nulldurchgänge und dem Überwachen des Einspurvorgangs beispielsweise gemäß der folgenden Be- Schreibung vorgegangen. Im Differenzprofil wird ein erster Nulldurchgang detektiert, der von einem positiven Wert zu einem negativen Wert verläuft. Ein solcher erster Nulldurchgang ergibt sich beispielsweise bei einem ersten lokalen Maximum im Signalprofil. Ferner wird ein zweiter Nulldurchgang im Differenzprofil detektiert, der von einem negativen Wert zu einem positiven Wert verläuft. Insbesondere wird der zweite Nulldurchgang zeitlich nach dem ersten Nulldurchgang detektiert. Der zweite Nulldurchgang ergibt sich beispielsweise aus einem ersten lokalen Minimum im Signalprofil. Weiterhin wird detektiert, ob nach dem zweiten Nulldurchgang ein dritter Nulldurch- gang im Differenzprofil vorhanden ist, der von einem negativen Wert zu einem positiven Wert verläuft. Ein solcher dritter Nulldurchgang resultiert beispielsweise aus einem zweiten lokalen Minimum im Signalprofil. Da angenommen wird, dass das Signalprofil am Ende des Einspurvorgangs auf einen Grundwert, beispielsweise Null, zurückfällt, folgt aus dem zweiten lokalen Minimum ein anschließendes, weiteres, insbesondere drittes, lokales Maximum, welches auf einen nicht erfolgreich durchgeführten oder durchführbaren Einspurvorgang hinweist. Dementsprechend wird bei dem Überwachen des Einspurvorgangs der Einspurvorgang als erfolgreich durchführbar klassifiziert, wenn kein dritter Nulldurchgang detektiert wird, und als nicht erfolgreich durchführbar klassifiziert, wenn ein dritter Nulldurchgang detektiert wird.
Beispielsweise ist die Detektion eines dritten Nulldurchgangs im Differenzprofil zeitabhängig. Dementsprechend wird in einer Ausführungsform der Einspurvorgang als erfolgreich durchführbar klassifiziert, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach dem zweiten Nulldurchgang kein dritter Nulldurchgang detektiert wird. Die vorbestimmte Zeit wird beispielsweise auf der Basis einer zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Nulldurchgang und dem zweiten Nulldurchgang ermittelt. Die vorbestimmte Zeit ist z.B. proportional zu einer solchen zeitlichen Differenz.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren, insbesondere mit der De- tektion des ersten und zweiten Nulldurchgangs, in einer Zustandsmaschine oder einem Zustandsautomaten durchgeführt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Ergebnis der ermittelten Qualität bzw. der Überwachung des Einspurvorgangs für weitere, folgende Aktionen ausgewertet werden. Beispielsweise wird wenigstens eines der folgenden ausgeführt, wenn der Einspurvorgang nicht als erfolgreich durchführbar klassifiziert wird: Das Signalprofil wird gespeichert, beispielsweise, um es später mit weiteren gespeicherten Signalprofilen gemeinsam auszuwerten; ein Fehlerzähler wird erhöht, um beispielsweise bei einem Service oder einer Inspektion des Startermotors als Hinweis auf einen Verschleiß des Startermotors ausgewertet zu werden; der Einspurvorgang wird abgebrochen und/oder neu gestartet, um eine mögliche mechanische Abnutzung bei einem fehlerhaften Einspurvorgang zu verhindern bzw. zu verringern; eine Warnmeldung wird aus- gegeben, beispielsweise an eine Steuerelektronik oder über die Steuerelektronik an einen Nutzer.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum Überwachen eines Einspur- Vorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors für einen Fahrzeugantrieb bereitgestellt, bei dem ein Anker des Startermotors durch einen Magneten bewegt wird. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor, der eingerichtet ist, ein Magnetspulensignal bei einem Bestromen einer Magnetspule des Magneten zu erfassen, um ein Signalprofil, insbesondere ein Stromprofil, zu erhalten, und einen Prozessor, der eingerichtet ist, ein Differenzprofil durch Differenzieren des Signalprofils zu erzeugen, Nulldurchgänge im Differenzprofil zu bestimmen, und den Einspurvorgang auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge zu überwachen.
Eine derartige Vorrichtung lässt sich beispielsweise vorteilhaft bei Fahrzeugen, insbe- sondere Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, einsetzen. Durch die Überwachung des Einspurvorgangs auf Basis der bestimmten Nulldurchgänge kann diese Ermittlung zuverlässig und mit geringer zeitlicher Verzögerung, insbesondere bereits während des Einspurvorgangs, erfolgen. Damit lässt sich eine derartige Vorrichtung vorteilhaft bei Verbrennungsmotoren mit Start-Stopp-Funktion einsetzen, bei denen ein schneller und fehlerfreier Startvorgang von Bedeutung ist, insbesondere im Vergleich mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren ohne Start-Stopp-Funktion.
Die Vorrichtung kann jedoch auch mit anderen Verbrennungsmotoren, insbesondere langsam auslaufenden Motoren, oder Motoren mit Automatikgetrieben verwendet wer- den, unabhängig davon, ob eine Start-Stopp-Funktion für solche Motoren implementiert ist.
Verschiedene Ausgestaltungsformen der Vorrichtung, insbesondere des Sensors und des Prozessors, ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens, welche sich mit dem Sensor und dem Prozessor realisieren lassen.
Insbesondere weist der Prozessor beispielsweise eine Zustandsmaschine auf, die eingerichtet ist, die Nulldurchgänge im Differenzprofil zu bestimmen und den Einspurvorgang zu überwachen. Insbesondere kann in einer solchen Zustandsmaschine eine Ausführungsform implementiert sein, bei der analog zum oben beschriebenen Verfahren ein erster und ein zweiter Nulldurchgang detektiert werden, und detektiert wird, ob ein dritter Nulldurchgang im Differenzprofil vorhanden ist. Gemäß einem alternativen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors für einen Fahrzeugantrieb, bei dem ein Anker des Startermotors durch einen Magneten bewegt wird, bei dem Erzeugen eines Differenzprofils durch Differenzieren des Signalprofils durch das Beobachten des Signalprofils ersetzt ist, um ein Beobachtungsprofil zu erhalten, bei dem das Bestimmen von Nulldurchgängen im Differenzprofil durch das Bestimmen von Nulldurchgängen im Beobachtungsprofil ersetzt ist, und bei dem das Überwachen des Einspurvorgangs auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge durch das Überwachen des Einspurvorgangs auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge im Beo- bachtungsprofil ersetzt ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Beobachtungsprofil wird in vorteilhafter Weise durch eine Kaiman-Filterung des Signalprofils oder durch eine Verwendung eines Echtzeitmodels der mechanischen Kinematik und/oder elektrischer Parameter des An- kers und/oder des Startermotors erhalten.
Gemäß einem alternativen Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors für einen Fahrzeugantrieb, bei dem ein Anker des Startermotors durch einen Magneten bewegt wird, die Vorrichtung umfassend einen Sensor, der eingerichtet ist, ein Magnetspulensignal bei einem Bestromen einer Magnetspule des Magneten zu erfassen, um ein Signalprofil, insbesondere ein Stromprofil, zu erhalten, und einen Prozessor, der eingerichtet ist, ein Beobachtungsprofil durch Beobachten des Signalprofils zu erzeugen, Nulldurchgänge im Beobachtungsprofil zu bestimmen, und den Einspurvorgang auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge zu überwachen.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Beobachtungsprofil wird in vorteilhafter Weise durch eine Kaiman-Filterung des Signalprofils oder durch eine Verwendung eines Echtzeitmodels der mechanischen Kinematik und/oder elektrischer Parameter des An- kers und/oder des Startermotors erhalten.
Die vor- und nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele gelten sinngemäß mit den genannten Ersetzungen auch für die alternativen Aspekte der Erfindung. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen Fig. 1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ersten beispielhaften Einspurvorgangs,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten beispielhaften Einspurvorgangs,
Fig. 4 ein erstes beispielhaftes Signalprofil mit Differenzprofil,
Fig. 5 ein zweites beispielhaftes Signalprofil mit Differenzprofil,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels, und
Fig. 7 eine beispielhafte Zustandsmaschine.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels. In einem Schritt 101 wird der Einspurvorgang gestartet, beispielsweise indem ein Anker des Startermotors über einen Hubmagneten in Bewegung gebracht wird. Dazu wird beispielsweise eine Magnetspule des Hubmagneten mit Strom versorgt. In einem folgenden Schritt 103 wird ein Magnetspulensignal bei einem Bestromen der Magnetspule des Magneten erfasst, um ein Signalprofil, insbesondere ein Stromprofil, zu erhalten. In einem Schritt 105 wird ein Differenzprofil durch Differenzieren des Signalprofils erzeugt. Das Signalprofil kann vor dem Differenzieren gefiltert werden oder das Differenzprofil kann gefiltert werden, oder eine Filterung wird vor und nach dem Differenzieren durchgeführt. Weiterhin kann das Signalprofil kann vor dem Differenzieren skaliert werden. Die Skalierung erfolgt beispielsweise auf der Basis eines Werts einer Fahrzeugversorgungsspannung, die beispielsweise von einer Fahrzeugbatterie bereitgestellt wird. Eine solche Spannung wird beispielsweise von einer sogenannten Klemme 15 einer Fahrzeugelektrik bereitgestellt. In einem Schritt 107 werden Nulldurchgänge im Differenzprofil bestimmt und in einem Schritt 109 auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge der Einspurvorgang überwacht bzw. eine Qualität des Einspurvorgangs ermittelt.
Die Qualität des Einspurvorgangs besteht beispielsweise darin, wie der Einspurvorgang abläuft. Beispielsweise kann der Einspurvorgang ordentlich bzw. zügig durchgeführt werden, so dass ein erfolgreich durchgeführter bzw. durchführbarer Einspurvorgang vorliegt. Falls der Einspurvorgang aber von einem derartigen, idealen Verlauf abweicht, kann als Eigenschaft auch ein fehlerbehafteter Einspurvorgang ermittelt werden, wobei verschiedene Abstufungen für einen solchen fehlerhaften Einspurvorgang möglich sind. Fig. 2 zeigt beispielsweise einen schematisch dargestellten Ablauf eines erfolgreichen Einspurvorgangs. Dabei sind beispielhaft ein Zahn 210 des Einspurritzels eines Startermotors und Zähne 220 eines Zahnkranzes eines zu startenden Fahrzeugantriebs, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, dargestellt. In der Darstellung der Fig. 2a wird beispielsweise mit Hilfe des Hubmagneten eine Kraft in Richtung des Pfeils auf den Zahn 210 ausgeübt, um diesen in die Zähne 220 des Zahnkranzes einzuspuren. Der Zahn 210 ist dabei derart relativ zu den Zähnen 220 des Zahnkranzes positioniert, dass ein Einspuren unmittelbar und ohne Behinderungen erfolgen kann. Dementsprechend ist in Fig. 2b der Zahn 210 des Einspurritzels im eingespurten Zustand im Zahnkranz dargestellt.
In Fig. 3 ist beispielhaft ein fehlerbehafteter Einspurvorgang eines Zahnes 310 eines Einspurritzels in Zähne 320 eines Zahnkranzes dargestellt. In einer in Fig. 3a gezeigten Ausgangsstellung, bei der der Zahn 310 in Bewegung gesetzt wird, ist dieser relativ zum Zahnkranz so positioniert, dass sich der Zahn 310 mit einem der Zähne 320 ge- genüberliegt. Dies resultiert beispielsweise in einer Anordnung, wie sie in Fig. 3b dargestellt ist, bei der der Zahn 310 an einen der Zähne 320 anstößt. In diesem Fall kann auch von einer Zahn-auf-Zahn-Stellung des Einspurritzels gesprochen werden. Man kann hierbei erkennen, dass es nicht zu einem unmittelbaren Einspuren des Einspurritzels kommt. Vielmehr wird der Einspurvorgang zumindest verzögert ablaufen, insbe- sondere im Vergleich mit einem ideal ablaufenden Einspurvorgang. Zudem ist es in dieser Konstellation möglich, dass der Einspurvorgang nicht erfolgreich durchgeführt werden kann.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann es bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung erforder- lieh sein, dass von den Zähnen des Ritzels eine Einspurfeder überdruckt wird, was zu einem langsameren Einfahren des Ankers des Startermotors führt. Ein solches langsames Einfahren kann zum einen ein späteres Einspuren des Einspurritzels in den Zahnkranz zur Folge haben oder aber das sogenannte Ratschen indizieren, also ein kontinuierliches Springen des Ritzels auf den Zahnkranz, welches den Startvorgang verhindern kann.
Fig. 4 zeigt ein erstes beispielhaftes Signalprofil 410 mit daraus abgeleitetem Differenzprofil 420. Dabei ist zu erkennen, dass das Signalprofil 410 zwei lokale Maxima aufweist. Ein solches Signalprofil kann daher erfahrungsgemäß einem erfolgreich durchgeführten Einspurvorgang zugeordnet werden. Zum Zeitpunkt tO, an dem das Signalprofil 410 sein erstes lokales Maximum aufweist, zeigt das Differenzprofil 420 dementsprechend einen negativ verlaufenden Nulldurchgang, der als ein erster Null- durchgang detektierbar ist. Zum Zeitpunkt t1 ist im Differenzprofil 420 ein positiv verlaufender Nulldurchgang zu detektieren, der aus einem ersten lokalen Minimum im Signalprofil 410 resultiert. Ein weiterer Nulldurchgang zum Zeitpunkt t2, der negativ verläuft, resultiert aus dem zweiten lokalen Maximum im Signalprofil 410. Nach dem Zeitpunkt t2 fällt das Signalprofil 410 kontinuierlich ab, so dass das Differenzprofil 420 negativ bleibt. Bei einem beispielhaft gewählten Zeitpunkt tx, bis zu dem sich die Signalverläufe des Signalprofils 410 und des Differenzprofils 420 im Wesentlichen kontinuierlich weiter verlaufen sind, kann angenommen bzw. klassifiziert werden, dass der Einspurvorgang erfolgreich abgelaufen ist. Eine Wahl des Zeitpunkts tx, insbesondere eines zeitlichen Abstands des Zeitpunkts tx zum Zeitpunkt t2, ergibt sich beispielsweise auf der Basis einer zeitlichen Differenz zwischen den Zeitpunkten t2 und tO.
Fig. 5 zeigt ein zweites beispielhaftes Signalprofil 510 mit einem daraus abgeleiteten Differenzprofil 520. Das Signalprofil 510 weist drei lokale Maxima auf, so dass die dargestellten Profile erfahrungsgemäß einem nicht erfolgreich durchgeführten Einspurvor- gang zugeordnet werden können. Bis zum Zeitpunkt t2 verlaufen das Signalprofil 510 und das Differenzprofil 520 ähnlich wie das Signalprofil 410 und das Differenzprofil 420 aus Fig. 4. Auf eine entsprechende Beschreibung wird daher verzichtet um Wiederholungen zu vermeiden. Also liegt zum Zeitpunkt t2 ein zweites lokales Maximum im Signalprofil 510 mit einem zugehörigen negativ verlaufenden Nulldurchgang im Differenz- profil 520 vor. In Abweichung zu den Signalverläufen des erfolgreich durchgeführten Einspurvorgangs weist das Differenzprofil 520 zum Zeitpunkt t3 einen weiteren positiv verlaufenden Nulldurchgang auf, der sich als dritter Nulldurchgang detektieren lässt. Zum Zeitpunkt t3 weist das Signalprofil 510 dementsprechend ein weiteres lokales Minimum auf, dem zum Zeitpunkt t4 das dritte lokale Maximum folgt. Ein solches drittes lokales Maximum weist auf einen nicht erfolgreich durchgeführten oder durchführbaren Einspurvorgang hin.
Aus Übersichtsgründen ist auch in dem Diagramm in Fig. 5 der Zeitpunkt tx dargestellt, vor dem der zweite positiv verlaufende Nulldurchgang detektiert werden soll, um einen nicht erfolgreich durchgeführten oder durchführbaren Einspurvorgang feststellen zu können. Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Startersystems mit einer Startersteuerung 601 , einem Starterrelais 603 und einem Startermotor 605. Das System umfasst ferner eine Überwachungsvorrichtung 607 mit einem Sensor 609 und einem Prozessor 61 1 , wobei der Sensor 609 mit einem Messwiderstand oder Shunt 613 gekoppelt ist.
Die Startersteuerung 601 ist mit dem Starterrelais 603 gekoppelt, um über das Starterrelais 603 einen Startvorgang des Startermotors 605 auszulösen. Die Startersteuerung 601 kann mit der Überwachungsvorrichtung 607 gekoppelt sein, um eine Information über einen zu startenden Startvorgang an die Vorrichtung 607 zu liefern. Der Sensor 609 erfasst über den Messwiderstand 613 ein Magnetspulensignal, insbesondere einen Strom, am Starterrelais 603. Dieses Magnetspulensignal wird in dem Prozessor 61 1 als Signalprofil weiter verarbeitet, insbesondere gefiltert und differenziert, um ein Differenzprofil zu erzeugen, wie es beispielsweise in Fig. 4 und in Fig. 5 dargestellt ist. Weiterhin werden in dem Prozessor 61 1 die Nulldurchgänge im Signalprofil detektiert, um auf Basis der ermittelten Nulldurchgänge den Einspurvorgang zu überwachen.
Hierbei wird insbesondere das in Verbindung mit den vorherigen Figuren beschriebene Verfahren verwendet, was an dieser Stelle nicht weiter erläutert wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Ein System, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, lässt sich insbesondere in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor vorteilhaft einsetzen. Insbesondere eignet sich ein solches System für Motoren mit einer Start-Stopp-Funktion, bei denen der Verbrennungsmotor während einer Standphase des Fahrzeugs, beispielsweise während eines Ampelstopps, gestoppt wird und bei einem Weiterfahrwunsch eines Fahrers über den Startermotor erneut gestartet wird.
Fig. 7 zeigt eine beispielhafte Zustandsmaschine, die beispielsweise in dem Prozessor 61 1 realisiert ist bzw. von diesem umfasst ist. Durch die Zustandsmaschine kann in dem Prozessor 61 1 die Qualität des Einspurvorgangs bestimmt werden bzw. der Ein- spurvorgang überwacht werden. Der Zustand 710 entspricht einem Grundzustand des Systems, beispielsweise vor dem Beginn eines Einspurvorgangs, oder nachdem ein Einspurvorgang abgeschlossen ist. Vom Grundzustand 710 wird zu einem ersten Zustand 720 gewechselt, bei dem überprüft wird, ob ein Einspurvorgang begonnen hat, beispielsweise durch Auswertung des Signalprofils oder des Differenzprofils. Bei- spielsweise wird im Zustand 720 analysiert, ob das Differenzprofil einen bestimmten Grenzwert überschreitet, so dass ein ansteigender Verlauf im Signalprofil vorliegt. Wenn ein solches Ansteigen detektiert wird, wird vom Zustand 720 zum Zustand 730 gewechselt, ansonsten erfolgt ein Wechsel zurück zum Grundzustand 710. Im Zustand 730 wird ein erster Nulldurchgang im Differenzprofil detektiert, der von einem positiven Wert zu einem negativen Wert verläuft, entsprechend dem ersten lokalen Maximum im Signalprofil. Dies entspricht beispielsweise dem Zeitpunkt tO in Fig. 4 bzw. Fig. 5. Wenn der erste Nulldurchgang detektiert wird, erfolgt ein Sprung zum nächsten Zustand 740, ansonsten ein Sprung zurück zum Grundzustand 710, wobei der Rück- sprung zeitabhängig durchgeführt werden kann. Im Zustand 740 wird zunächst versucht, einen zweiten zu Nulldurchgang detektieren, der zeitlich nach dem ersten Nulldurchgang liegt, und von einem negativen Wert zu einem positiven Wert verläuft, ent- sprechend dem Zeitpunkt t1 in Fig. 4 bzw. Fig. 5. Wenn der zweite Nulldurchgang detektiert ist, wird ein Zähler gestartet und nach einem dritten Nulldurchgang im Differenzprofil gesucht, der von einem negativen Wert zu einem positiven Wert verläuft. Wenn kein solcher zweiter Nulldurchgang detektiert werden kann, wird zum Grundzustand 710 zurückgesprungen.
Die Suche bzw. Detektion des dritten Nulldurchgangs erfolgt für eine vorbestimmte Zeit, die sich beispielsweise aus dem zeitlichen Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Nulldurchgang bestimmt. Wenn innerhalb der vorbestimmten Zeit kein dritter Nulldurchgang detektiert werden kann, wird zum Zustand 750 gesprungen, in dem ein erfolgreich durchführbarer Einspurvorgang klassifiziert wird. Ferner wird im
Zustand 750 ein entsprechendes Signal an die Überwachungsvorrichtung 607 bzw. die Startersteuerung 601 gegeben wird. Anschließend wird zum Grundzustand 710 zurückgesprungen. Wenn innerhalb der vorbestimmten Zeit ein dritter Nulldurchgang detektiert wird, der von einem negativen zu einem positiven Wert verläuft, wird zum Zustand 760 gewechselt. In dem Zustand 760 wird ein nicht erfolgreich durchführbarer Einspurvorgang klassifiziert, beispielsweise aufgrund einer Zahn-auf-Zahn-Stellung des Einspurritzels. Eine Information über diesen Zustand bzw. den nicht erfolgreich durchführbaren Ein- spurvorgang wird weiter signalisiert, beispielsweise an die Überwachungsvorrichtung 607 bzw. die Startersteuerung 601. Anschließend wird wiederum zum Grundzustand 710 gewechselt.
Zusammenfassend stellt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit, wel- che es insbesondere ermöglichen, dass ein Einspurvorgang eines Einspurritzels eines Startermotors derart überwacht wird, dass zuverlässig und in kurzer Zeit eine Qualität des Einspurvorgangs festgestellt werden kann, insbesondere ob der Einspurvorgang fehlerfrei oder fehlerbehaftet durchgeführt wird.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors für einen Fahrzeugantrieb, bei dem ein Anker des Startermotors durch einen Magneten bewegt wird, mit:
Erfassen (103) eines Magnetspulensignals bei einem Bestromen einer Magnetspule des Magneten, um ein Signalprofil, insbesondere ein Stromprofil, zu erhalten; Erzeugen (105) eines Differenzprofils durch Differenzieren des Signalprofils;
Bestimmen (107) von Nulldurchgängen im Differenzprofil; und
Überwachen (109) des Einspurvorgangs auf der Basis der bestimmten Nulldurchgän- ge.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei bei dem Überwachen (109) ermittelt wird, ob der Einspurvorgang erfolgreich durchführbar ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor dem Erzeugen (105) des Differenzprofils das Signalprofil gefiltert wird, insbesondere mit einem rekursiven Filter gefiltert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor dem Erzeugen (105) des Differenzprofils das Signalprofil skaliert wird, insbesondere auf der Basis eines Werts einer Fahrzeugversorgungsspannung.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (107) der Nulldurchgänge folgende Schritte umfasst:
Detektieren eines ersten Nulldurchgangs im Differenzprofil, der von einem positiven Wert zu einem negativen Wert verläuft;
Detektieren, insbesondere nach dem ersten Nulldurchgang, eines zweiten Nulldurch- gangs im Differenzprofil, der von einem negativen Wert zu einem positiven Wert verläuft; und Detektieren, ob nach dem zweiten Nulldurchgang ein dritter Nulldurchgang im Differenzprofil vorhanden ist, der von einem negativen Wert zu einem positiven Wert verläuft; wobei bei dem Überwachen (109) der Einspurvorgang als erfolgreich durchführbar klassifiziert wird, wenn kein dritter Nulldurchgang detektiert wird, und als nicht erfolgreich durchführbar klassifiziert wird, wenn ein dritter Nulldurchgang detektiert wird.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Einspurvorgang als er- folgreich durchführbar klassifiziert wird, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach dem zweiten Nulldurchgang kein dritter Nulldurchgang detektiert wird.
7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die vorbestimmte Zeit auf der Basis einer zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Nulldurchgang und dem zweiten Nulldurchgang ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Differenzprofil vor dem Bestimmen (107) der Nulldurchgänge gefiltert wird.
9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Erzeugen (105) eines Differenzprofils durch Differenzieren des Signalprofils durch das Beobachten des Signalprofils ersetzt ist, um ein Beobachtungsprofil zu erhalten, bei dem das Bestimmen (107) von Nulldurchgängen im Differenzprofil durch das Bestimmen von Nulldurchgängen im Beobachtungsprofil ersetzt ist, und bei dem das Überwachen (107) des Einspurvorgangs auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge durch das Überwachen des Einspurvorgangs auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge im Beobachtungsprofil ersetzt ist.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem das Beobachtungsprofil durch eine Kaiman Filterung des Signalprofils oder durch eine Verwendung eines Echtzeitmodels der chanischen Kinematik und/oder elektrischer Parameter erhalten wird.
1 1. Vorrichtung (607) zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors für einen Fahrzeugantrieb, bei dem ein Anker des Startermotors durch einen Magneten bewegt wird, die Vorrichtung umfassend einen Sensor (609), der eingerichtet ist, ein Magnetspulensignal bei einem Bestromen einer Magnetspule des Magneten zu erfassen, um ein Signalprofil, insbesondere ein Stromprofil, zu erhalten, und einen Prozessor (61 1 ), der eingerichtet ist, ein Differenzprofil durch Differenzieren des Signalprofils zu erzeugen; Nulldurchgänge im Differenzprofil zu bestimmen; und den Einspurvorgang auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge zu überwachen.
12. Vorrichtung (607) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Prozessor (61 1 ) eine Zustandsmaschine aufweist, die eingerichtet ist, die Nulldurchgänge im Differenzprofil zu bestimmen und den Einspurvorgang zu überwachen.
13. Vorrichtung (607) zum Überwachen eines Einspurvorgangs eines Einspurritzels eines Startermotors für einen Fahrzeugantrieb, bei dem ein Anker des Startermotors durch einen Magneten bewegt wird, die Vorrichtung umfassend einen Sensor (609), der eingerichtet ist, ein Magnetspulensignal bei einem Bestromen einer Magnetspule des Magneten zu erfassen, um ein Signalprofil, insbesondere ein Stromprofil, zu erhalten, und einen Prozessor (61 1 ), der eingerichtet ist, ein Beobachtungsprofil durch Beobachten des Signalprofils zu erzeugen; Nulldurchgänge im Beobachtungsprofil zu bestimmen; und den Einspurvorgang auf der Basis der bestimmten Nulldurchgänge zu überwachen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Beobachtungsprofil durch eine Kalman- Filterung des Signalprofils oder durch eine Verwendung eines Echtzeitmodels der mechanischen Kinematik und/oder elektrischer Parameter erhalten wird.
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