WO1996024149A1 - Schaltungsanordnung für ein einrückrelais - Google Patents

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WO1996024149A1
WO1996024149A1 PCT/DE1996/000019 DE9600019W WO9624149A1 WO 1996024149 A1 WO1996024149 A1 WO 1996024149A1 DE 9600019 W DE9600019 W DE 9600019W WO 9624149 A1 WO9624149 A1 WO 9624149A1
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WO
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operating current
relay
circuit arrangement
auxiliary relay
arrangement according
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PCT/DE1996/000019
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English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Schustek
Manfred Ackermann
Gerd Kirsten
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Priority to US08/817,855 priority patent/US5818679A/en
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    • 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
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means 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
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
    • F02N2200/047—Information about pinion position
    • 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
    • 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 circuit arrangement for an engagement relay according to the preamble of claim 1.
  • the high current (starter current which is required for starting an internal combustion engine by means of a starter) is, for example, up to approx. 1000 A in the case of passenger cars.
  • the current flowing through the relay coil of the engagement relay during the start is approx. 80 to 100 A.
  • this current which is relatively small compared to the starter current, is still too large to be activated directly via a starter switch (ignition lock) or to be switched via an electronic control unit.
  • the circuit arrangement according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the advantage that the auxiliary relay can be optimized, that is, in particular, can be reduced in size, so that the available installation space can also be reduced. Due to the fact that a control and / or regulating circuit influencing the operating current of the auxiliary relay is provided, it is advantageously possible to influence the operating current of the auxiliary relay in dependence on selectable criteria in such a way that for each operating state of the auxiliary relay only this actually takes on the necessary size so that the power loss occurring at the auxiliary relay is reduced as much as possible. This makes it possible to integrate the auxiliary relay into the engagement relay, so that a compact structural unit is created.
  • the control circuit provides a clocked one Contains control or current control circuit, the level of the operating current depending on certain operating states of the auxiliary relay being determinable via the clock frequency and / or the duty cycle.
  • the power loss of the auxiliary relay is reduced by means of this optimal adaptation of the operating current to the operating state of the auxiliary relay. This results in particular from a reduction in the operating current after the armature of the auxiliary relay has picked up or it has just started its movement along the movement path.
  • an optimal, controlled clocking of the operating current of the auxiliary relay enables the setting of a constantly large average operating current under different operating conditions, in particular different temperature conditions. It should be taken into account that at different temperatures, on the one hand, the characteristic curve of a return spring for the armature of the auxiliary relay and, on the other hand, the magnetization behavior of the auxiliary relay and the ohmic resistance of the coil change, with the result that the operating current of the auxiliary also changes relay changes.
  • the coil of the auxiliary relay is usually dimensioned according to the maximum operating current that occurs.
  • the auxiliary relay by controlling the operating current of the auxiliary relay according to the invention, it is possible to provide the auxiliary relay with a smaller, to operate constant large clocked operating current means so that the different operating conditions can be taken into account by choosing a current setpoint of a clock frequency and / or the clock ratio. As a result, the coil can now be designed for the maximum current at the highest operating temperature.
  • Figure 1 schematically shows a block diagram of a circuit arrangement according to the invention
  • FIG. 2 is a diagram of the course of
  • FIG. 3 shows some signal curves for different to 6 duty cycles of the clocked operating current of the auxiliary relay
  • FIGS 7 and 8 a second embodiment of the invention
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement, designated as a whole by 10, for an ar.
  • the circuit arrangement 10 has a switch-on element 12, for example Zür-cschio or Starttschaiter, which is connected to an electronic one.
  • Control unit 14 is connected.
  • the electronic control unit 14 has a control circuit 16 for an auxiliary relay 15 connected to the control unit 14.
  • the control circuit 16 is further associated with a temperature detection circuit 20 which is connected here ⁇ .i temperature sensors not shown here, which are arranged in the vicinity of the auxiliary relay 1c or in the engine compartment.
  • the control circuit 16 contains a trigger stage IS operating as a Schmitt trigger, the response values a) and b) of which can be changed and which. Feel the current profile at the output of control unit 14.
  • the control unit 14 has further circuit parts, which are not relevant here, which are necessary for the functioning of the motor vehicle. Switching contacts of the auxiliary relay 18, not shown here, are connected to the windings of an engagement relay 22, whose switching contacts, also not shown, switch the main circuit of a starter device 24 on and off.
  • the mode of operation of the circuit arrangement 10 is to be briefly explained on the basis of the merely schematic representation.
  • the switching contacts of the auxiliary relay 18 connect the relay coil of the engagement relay 22 to an operating voltage, so that the armature of the engagement relay 22 is the main current contact the starting device 24 closes and connects it to a voltage source, in the motor vehicle generally the motor vehicle battery.
  • the relatively high starter current which can be approximately 1000 A, flows through the main current contacts of the starting device 24.
  • a switching current of approximately 80 to 100 A flows via the switching contacts of the auxiliary relay 18, which connects the relay coil of the engagement relay 22 to the voltage source up to 40 A.
  • control circuit 16 which on the one hand carries out the timing of the operating circuit: in the control device 14 and on the other hand the lowering of the drive current I, is not to be considered in more detail here.
  • the trigger stage 19 it also contains a time stage t Zeit for switching the trigger stage from the higher response values ai and bl for switching off (a1) and switching on (bl) the operating current Ij. s t ⁇ - - 1 - never ⁇ their response values a2 and b2.
  • the setpoint of the operating current I is reduced from 25 A to 12 A after t2 ⁇ 30 ms.
  • the time period t2 until the current Lowering is predetermined so that the relay armature surely lifts tl from its rest position at an earlier point in time.
  • the temperature detection circuit 20 makes it possible to lower the limit values of the operating current I s via the variable response values a and b of the trigger stage 19 with increasing temperature.
  • the time t2 until the operating current is reduced can be shortened as the temperature increases. In this way it is possible to compensate for the temperature-dependent friction of the moving relay armature and, if necessary, a temperature-dependent spring force of the armature return spring.
  • FIGS. 3 to 6 show signal profiles for the clocking of the operating current I.
  • the signal curve can be represented here by exact square-wave signals with a precise duty cycle, that is to say the clock frequency.
  • the control circuit 16 can, for example, contain function generators designed accordingly.
  • FIG. 3 for example at a clock frequency of 2 kHz, the signal curve is shown with a 30% duty cycle, that is to say related to a time unit (Period) the operating current I is switched on in 30% of this time unit, while it is switched off for the remaining 70%.
  • FIG. 4 there is a signal curve with a 60% duty cycle
  • FIG. 5 a signal curve with a .
  • the pulse duty factor can be changed as a function of certain operating parameters of the auxiliary relay 18.
  • the duty cycle can be changed as a function of an operating temperature of the auxiliary relay 18 in order to maintain the predetermined operating current.
  • the lowering of the operating current I can be achieved by reducing the duty cycle and can be changed as a function of temperature.
  • a trigger stage 19 of the control circuit 16 can be used to apply the operating current I to an auxiliary relay 18 in the moment of activation for approximately 30 seconds with a 60% clocking, in the example of a selected duty cycle, while at time t2 (FIG. 2 ) the duty cycle is changed to 30%.
  • the energy requirement of the coil of the auxiliary relay 18 can thus be drastically reduced by simply generating the square-wave signals of the trigger stage 19.
  • the clocking of the operating current I can be adapted in a simple manner to the respective operating conditions become.
  • the pulse duty factor can be 90% at the moment of switching on, while it is switched to 50% at time t2.
  • the clocking can take place with 100% at the moment of switching on, while at time t2, a switchover to a 60-second clocking takes place.
  • the point in time t2 for the switchover of the duty cycle can also be influenced.
  • the time t2 can be 30 msec
  • the time t2 can be 25 msec
  • for a heated auxiliary relay 18 the time t2 can be 15 msec.
  • auxiliary relay 18 can thus be set with a constant mean operating current despite different operating states, in particular different operating temperatures.
  • clocking the operating current I is also - As mentioned - causes a reduction in the power loss of the auxiliary relay 18.
  • auxiliary starter relay it is also possible to reduce the coil winding of the auxiliary relay 18 in the event that no greater spring forces are to be overcome, since overall less energy input is required for the function. Due to the resulting smaller installation space, a better integration of the auxiliary relay 18 into the engagement relay 22 is also possible.
  • the timing of an auxiliary starter relay is not only possible with the aid of the control circuit explained in FIGS. 1 and 2, but can also be implemented with a control and regulating circuit according to FIGS. 7 and 8.
  • the operation of the control relay Ström by a controller 17 via a clock pulse stage in the control unit 14 'clocked such that the adjusting is in proportion to the average current timing is controlled to ei ⁇ nen predetermined desired value so n.
  • the actual value of the operating current I j . s t sensed.
  • the setpoint can now be lowered as a function of time after the relay has been switched on or with the help of another sensor 21 depending on the position of the auxiliary relay.
  • the winding is designed so that, for. B. at 0 C and regulation on Isl, a duty cycle of 60% is sufficient for a relay armature movement ⁇ duty cycles with the same relay armature position and Is2 z. B. 40%, at Is3 z. B. 20%).
  • the duty cycle of the relay currents regulated above results in a duty cycle of 100% for Isl (66% for Is2, 33% for Is3) due to the higher winding resistance.
  • the relay current is therefore regulated independently of disturbance variables (such as temperature, battery voltage etc.), but depending on the state of the relay armature (e.g. position, speed) and the magnetic force requirement.
  • the controller automatically sets the duty cycle correctly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Einrückrelais für eine Andrehvorrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem eine Relaisspule des Einrückrelais betätigenden Hilfsrelais. Es ist vorgesehen, daß eine den Betriebsstrom (I) des Hilfsrelais (18) beeinflussende, insbesondere taktende Steuer- und/oder Regelschaltung (16) vorgesehen ist, um dessen Verlustleistung zu reduzieren.

Description

Schaltungsanordnung für ein Einrückrelais
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Einrückrelais nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Es ist bekannt, in Kraftfahrzeugen Einrückrelais für eine Andrehvorrichtung einer Brennkraftmaschine ein¬ zusetzen. Diese Einrückrelais dienen dazu, einen ho¬ hen Strom mit einem verhältnismäßig niedrigen Steuer¬ strom zu schalten. Der hohe Strom (Starterstrom, der für das Andrehen einer Brennkraftmaschine mittels Starter erforderlich ist), beträgt beispielsweise bei Personenkraftwagen bis zu ca. 1000 A. Der während des Startvorgangs über die Relaisspule des Einrückrelais fließende Strom beträgt demgegenüber beispielsweise ca. 80 bis 100 A. Dieser gegenüber dem Starterstrom relativ kleine Strom ist jedoch immer noch zu groß, um direkt über einen Startschalter (Zündschloß) oder über ein elektronisches Steuergerät geschaltet zu werden. Hierzu ist unter anderem aus der DE 37 37 430 C bekannt, dem Einrückrelais ein Hilfsrelais zuzu¬ ordnen, das mittels des Starterschalters des Kraft¬ fahrzeugs betätigbar ist. Hierbei ist nachteilig, daß für das zusätzliche Hilfsrelais nicht nur ein zusätz¬ licher Bauraum im Kraftfahrzeug zur Verfügung ge¬ stellt werden muß, sondern daß dieses einen zusätz¬ lichen Verbraucher mit einer entsprechend großen Ver¬ lustleistung darstellt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß das Hilfsrelais optimiert, das heißt, insbeson¬ dere hinsichtlich seiner Baugröße verkleinert werden kann, so daß der zur Verfügung stehende Einbauraum ebenfalls verkleinerbar ist. Dadurch, daß eine den Betriebsstrom des Hilfsrelais beeinflussende Steuer- und/oder Regelschaltung vorgesehen ist, ist es vor¬ teilhaft möglich, den Betriebsstrom des Hilfsrelais in Abhängigkeit wählbarer Kriterien so zu beeinflus¬ sen, daß dieser für jeden Betriebszustand des Hilfs¬ relais nur die tatsächlich notwendige Größe annimmt, so daß die am Hilfsrelais auftretende Verlustleistung so stark wie möglich reduziert wird. Dadurch ist es möglich, das Hilfsrelais in das Einrückrelais zu in¬ tegrieren, so daß eine kompakte Baueinheit entsteht.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vor¬ gesehen, daß die Steuerschaltung eine getaktete Steuer- bzw. Stromregelschaltung enthält, wobei über die Taktfrequenz und/oder über das Tastverhältnis die Höhe des Betriebsstromes in Abhängigkeit von be¬ stimmten Betriebszuständen des Hilfsrelais festlegbar ist. Hierdurch wird es vorteilhaft möglich, den Be¬ triebsstrom des Hilfsrelais sich ändernden Betriebs¬ bedingungen, beispielsweise einer Betriebstemperatur und/oder einer Ankerstellung des Hilfsrelais, anzu¬ passen. Mittels dieser jeweils optimalen Anpassung des Betriebsstroms an den Betriebszustand des Hilfs¬ relais wird die Verlustleistung des Hilfsrelais re¬ duziert. Dies ergibt sich insbesondere aus einer Ab¬ senkung des Betriebsstroms, nachdem der Anker des Hilfsrelais angezogen hat beziehungsweise dieser ge¬ rade seine Bewegung entlang des Bewegungsweges begon¬ nen hat. Weiterhin ist vorteilhaft, daß durch eine optimale, gesteuerte Taktung des Betriebsstroms des Hilfsrelais die Einstellung eines konstant großen Betriebsstrommittelwertes bei unterschiedlichen Be¬ triebsbedingungen, insbesondere unterschiedlichen Temperaturverhältnissen, möglich ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bei unterschiedlichen Tempera¬ turen sich einerseits die Kennlinie einer Rückzugs¬ feder für den Anker des Hilfsrelais und andererseits das Magnetisierungsverhalten des Hilfsrelais sowie der ohmsche Widerstand der Spule ändern, mit der Folge, daß sich auch der Betriebsstrom des Hilfs¬ relais ändert. Die Spule des Hilfsrelais ist in der Regel nach dem maximal auftretenden Betriebsstrom zu dimensionieren. Durch die erfindungsgemäße Steuerung des Betriebsstroms des Hilfsrelais wird es jedoch möglich, das Hilfsrelais mit einem kleineren, konstant großen getakteten Betriebsstroπunittel ert zu betreiben, so daß den unterschiedlichen Betriebsbedingungen über eine Wahl eines Stromsollwertes einer Taktfrequenz und/oder des Taktverhältnisses Rechnung getragen werden kann. Dadurch kann die Spule nunmehr für den Maximalstrom bei der höchsten Betriebstemperatur ausgelegt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausfuhrungsbei¬ spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er¬ läutert. Es zeigen:
Figur 1 schematisch ein Blockschaltbild einer erfindungsgemaßen Schaltungsanordnung;
Figur 2 ein Diagramm des Verlaufs von
Soll- und Istwert des Betriebsstromes des Hilfsrelais;
Figur 3 einige Signalverläufe für verschiedene bis Figur 6 Tastverhältnisse des getakteten Betriebsstroms des Hilfsrelais;
Figur 7 und 8 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Schaltungsanordnung für eine Ar.drehvorrichtung einer Brennkraftmaschine. Die Schaltungsanordnung 10 weist ein Einschalteleme t 12, zum Eeispiel Zür-cschio oder Startschaiter auf, das mit einem elektronischer. Steu¬ ergerät 14 verbunden ist. Das elektronische Steuerge¬ rät 14 weist eine Steuerschaltur.g 16 für ein ir.i dem Steuergerat 14 verbundenes Hilfsrelais 15 auf. Der Steuerschaltung 16 ist weiterhin eine Terr.perεturer- fassungsschaltunc 20 zugeordnet, die π.i hier nic dargestellten Temperatursensoren, die in der Nahe des Hilfsrelais lc oder im Motorraum angeordnet sind, verbunden ist. Die Steuerschaltung 16 enthält eine als Schmitt-Trigger arbeitende Triggerstufe IS, deren Ansprechwerte a) und b) veränderbar sind und die der. Stromverlauf am Ausgang des Steuergerätes 14 ab¬ fühlen.
Das Steuergerät 14 besitzt weitere, hier nicht rele¬ vante Schaltungsteile, die für die Funktion des Kraftfahrzeugs notwendig sind. Hier nicht darge¬ stellte Schaltkontakte des Hilfsrelais 18 sind mit den Wicklungen eines Einrückrelais 22 verbunden, des¬ sen ebenfalls nicht dargestellte Schaltkontakte den Hauptstromkreis einer Andrehvorrichtung 24 ein- und ausschalten. Anhand der lediglich schematischen Darstellung soll die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung 10 kurz er¬ läutert werden. Bei Betätigung des Einschaltelementes 12 wird die Spule des Hilfsrelais 18 über das elek¬ tronische Steuergerät 14 bestromt. Die Bestromung der Spule des Hilfsrelais 18 erfolgt in noch zu erläu¬ ternder Weise über die Steuerschaltung 16 für den Betriebsstrom des Hilfsrelais 18. Die Schaltkontakte des Hilfsrelais 18 verbinden die Relaisspule des Einrückrelais 22 mit einer Betriebsspannung, so daß der Anker des Einrückrelais 22 die Hauptstromkontakte der Andrehvorrichtung 24 schließt und diese mit einer Spannungsquelle, im Kraftfahrzeug in der Regel der Kraftfahrzeugbatterie, verbindet. Über die Haupt¬ stromkontakte der Andrehvorrichtung 24 fließt hierbei der relativ hohe Starterstrom, der ca. 1000 A be¬ tragen kann. Über die Schaltkontakte des Hilfsrelais 18, die die Relaisspule des Einrückrelais 22 mit der Spannungsquelle verbindet, fließt ein Schaltstrom in Höhe von ca. 80 bis 100 A. Über die Spule des Hilfsrelais 18 fließt der von der Steuerschaltung 16 des Steuergerätes 14 beeinflußte Betriebstrom I von bis zu 40 A.
In der Figur 2 ist der Sollwert und Istwert des Betriebsstromes im Ausführungsbeispiel für die Steu¬ erung des Betriebsstromes I nach Figur 1 dargestellt. Hierbei wird der Sollwert Isoll des Betriebsstromes zum Zeitpunkt t2 von der Steuerschaltung 16 auf einen niedrigeren Wert abgesenkt. Hierdurch wird erreicht, daß sich der in der linken Darstellung vereinfacht wiedergegebene Istwert des Betriebsstrom I.st ein- stellt. Hiermit wird den physikalischen Gegebenheiten Rechnung getragen, daß zum Kalten des Ankers des Hilfsrelais 18 eine geringere magnetische Flußeichte ausreichend ist, als für den Anzug des Ankers erfor¬ derlich ist. Durch die Absenkung des Eetriebs- stromes I um ca. 50 % läßt sich die Verlustleistung auf ca. 25 % reduzieren, da für den geschlossenen Magnetkreis ein geringerer Strom für die erforder¬ liche magnetische Flußdichte ausreichend ist. Dieser geringere Eetriebsstrom I fließt durch den Spulen¬ widerstand der Spule und erzeugt somit eine geringere Verlustleistung in Form von W rmeenergie gegenüber dem höherer. Eetriebsstrom I vor dem Zeitpunkt t2.
Der konkrete Aufbau der Steuerscnaltur.g 16, die ei¬ nerseits die Taktung des Betriebsstrc s : im Steu¬ ergerät 14 und andererseits die Absenkung des Ee- triebsstro s I durchführt, soll hier nicht näher betrachtet werden. Sie enthält jedoch außer der Triggerstufe 19 noch eine Zεitstufe f r d e Zeit t∑ zum umschalten der Triggerstufe von den höheren An¬ sprechwerten ai und bl zum Ausschalten (al) und Ein¬ schalten (bl) des Eetriebstro es Ij.st ε - --1 - nie¬ deren Ansprechwerte a2 und b2. Im Beispielsfalle wird der Sollwert des Betriebsstromes I nach t2~30 ms von 25 A auf 12 A abgesenkt. Für die Steuerschaltung 16 bietet sich der Einsatz allgemein bekannter Multivi- bratoren, Präzisions-Schmitt-Trigger oder andere ge¬ eignete Oszillatorschaltungen, vorzugsweise auch Microprozessoren an. Die Zeitspanne t2 bis zur Strom- absenkung ist so vorgegeben, daß der Relaisanker mit Sicherheit zu einem früheren Zeitpunkt tl von seiner Ruhelage abhebt. Über die Temperaturerfassungsschal¬ tung 20 ist es möglich, die Grenzwerte des Betriebs¬ stromes Iis über die veränderbaren Ansprechwerte a und b der Triggerstufe 19 mit steigender Temperatur abzusenken. Außerdem kann damit auch die Zeitspanne t2 bis zum Absenken des Betriebsstromes mit zu¬ nehmender Temperatur verkürzt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die temperaturabhängige Reibung des bewegten Relaisankers sowie gegebenenfalls eine temperaturabhängige Federkraft der Ankerrückstellfe¬ der zu kompensieren.
In den Figuren 3 bis 6 sind Signalverläufe für die Taktung des Betriebsstromes I dargestellt. Der Si¬ gnalverlauf ist hier durch exakte Rechtecksignale mit einem genauen Tastverhältnis, also der Taktfrequenz, darstellbar. Für die Bereitstellung der Rechteck¬ signale - kann die Steuerschaltung 16 beispielsweise entsprechend ausgelegte Funktionsgeneratoren enthal¬ ten. In Figur 3 ist beispielsweise bei einer Taktfrequenz von 2 kHz der Signalverlauf mit einem 30%igen Tastverhältnis dargestellt, das heißt, bezo¬ gen auf eine Zeiteinheit (Periode) ist der Betriebs¬ strom I in 30 % dieser Zeiteinheit eingeschaltet, während er für die übrigen 70 % ausgeschaltet ist. Entsprechend ist in Figur 4 ein Signalverlauf mit einem 60%igen Tastverhältnis, in Figur 5 ein Signal¬ verlauf mit einem.90%igen Tastverhältnis und in Figur 6 ein Signalverlauf mit einem 100%igen Tastverhältnis dargestellt. Entsprechend dem gewählten Tastverhält- nis ergibt sich eine von der Linienführung des Be¬ triebsstroms I übergriffene Fläche und damit be¬ kannterweise die der Spule zugeführte Energie. Je kleiner die Taktung, das heißt das Tastverhältnis Ein/Aus, gewählt ist, um so kleiner ist die zugeführ¬ te Energie und damit die in der Spule auftretende Verlustleistung.
Damit ist es mittels der Taktung des Betriebsstroms I auch möglich, das Tastverhältnis in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern des Hilfsrelais 18 zu verändern. So kann beispielsweise das Tastverhältnis in Abhängigkeit einer Betriebstemperatur des Hilfs¬ relais 18 zur Aufrechterhaltung der vorgegebenen Be¬ triebsstromstärke verändert werden. Gleichzeitig kann die Absenkung des Betriebsstroms I über eine Ver¬ kleinerung des Tastverhältnisses realisiert sowie temperaturabhängig verändert werden.
So kann von einer Triggerstufe 19 der Steuerschaltung 16 in lediglich beispielhaft herausgegriffenen Tast¬ verhältnissen der Betriebsstrom I bei einem Hilfs¬ relais 18 im Einschaltmoment für ca. 30 sec mit ei¬ ner 60%igen Taktung beaufschlagt werden, während zum Zeitpunkt t2 (Figur 2) das Tastverhältnis auf 30 % umgestellt wird. Somit läßt sich durch einfache Ge¬ nerierung der Rechtecksignale der Triggerstufe 19 der Energiebedarf der Spule des Hilfsrelais 18 drastisch verringern. Durch eine Kopplung der Steuerschaltung 16 mit der Temperaturerfassungsschaltung 20 kann die Taktung des Betriebsstroms I in einfacher Weise an die jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen angepaßt werden. So ist es beispielsweise zweckmäßig, bei einem kalten Relais im Einschaltmoment den Betriebs¬ strom I mit einer 60%igen Taktung und zum Zeitpunkt t2 mit einer 30%igen Taktung bereitzustellen. Bei einem sich in normaler Betriebstemperatur befindenden Hilfsrelais 18 kann das Tastverhältnis im Einschalt¬ moment 90 % betragen, während es zum Zeitpunkt t2 auf 50 % umgeschaltet wird. Bei einem beispielsweise erwärmten Hilfsrelais 18 kann im Einschaltmoment die Taktung mit 100 % erfolgen, während zum Zeitpunkt t2 auf eine 60lige Taktung umgeschaltet wird. Mittels der Steuerschaltung 16 und der Temperaturerfassungs- schaltung 20 kann darüber hinaus der Zeitpunkt t2 für die Umschaltung der Tastverhältnisse beeinflußt wer¬ den. So kann beispielsweise für ein kaltes Hilfs¬ relais 18 der Zeitpunkt t2 bei 30 msec, für ein nor¬ mal erwärmtes Hilfsrelais 18 der Zeitpunkt t2 bei 25 msec und für ein erwärmtes Hilfsrelais 18 der Zeit¬ punkt t2 bei 15 msec liegen.
Es wird also klar, daß durch das Tastverhältnis und den Umschaltzeitpunkt des Tastverhältnisses zwischen dem Anzugsbereich und dem Haltebereich des Hilfs¬ relais 18 eine Ansteuerung des Hilfsrelais 18 möglich ist, die eine drastische Energieeinsparung ermög¬ licht.
Insgesamt wird somit ein Betrieb des Hilfsrelais 18 trotz unterschiedlicher Betriebszustände, insbeson¬ dere unterschiedlicher Beriebstemperaturen, mit einem konstanten Betriebsstrommittelwert einstellbar. Durch die Taktung des Betriebsstroms I wird darüber hinaus - wie erwähnt - eine Reduzierung der Verlustleistung des Hilfsrelais 18 bewirkt.
Durch den konstanten Betriebsstrommittelwert bei un¬ terschiedlichen Temperaturverhältnissen ergibt sich die Möglichkeit, auf die konstruktive Gestaltung des Hilfsrelais 18 Einfluß zu nehmen. Einerseits ergibt sich die Möglichkeit, die Federkraft der Rückstell¬ feder für den Anker des Hilfsrelais 18 zu erhöhen, da das Hilfsrelais 18 nicht mehr auf den ungünstigst an¬ zunehmenden Betriebsfall, nämlich auf den maximalen Betriebsstrom I bei höchster Temperatur ausgelegt zu werden braucht. Durch Erhöhung der Federkraft für den Anker des Hilfsrelais 18 läßt sich die Prellneigung der Schaltkontakte verringern, so daß hiermit eine Erhöhung der Lebensdauer der Kontakte erreichbar ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, daß durch diese Erhöhung der Federkraft und damit Verringerung der Prellneigung ein Einbau des Hilfsrelais 18 in ein Gehäuse des Einrückrelais 22 möglich wird. Die wäh¬ rend der Schaltvorgänge des Einrückrelais 22 auf¬ tretenden Beschleunigungen beziehungsweise Stöße an der Startvorrichtung, die in Bereichen bis zu 5000 bis 10000 g liegen können, können somit von der stär¬ keren Federkraft der Rückstellfeder des Hilfsrelais 18 besser abgefangen werden.
Darüber hinaus ist es auch möglich, für den Fall, daß keine größeren Federkräfte überwunden werden sollen, die Spulenwicklung des Hilfsrelais 18 zu verringern, da insgesamt ein geringerer Energieeintrag zur Funk¬ tion notwendig ist. Durch den sich hieraus ergebenden geringeren Einbauraum ist ebenfalls eine bessere Integration des Hilfsrelais 18 in das Einrückrelais 22 möglich. Die Taktung eines Starterhilfsrelais ist nicht nur mit Hilfe der in Fig. 1 und 2 erläuterten Steuerschaltung möglich, sondern läßt sich auch mit einer Steuer- und RegelSchaltung gemäß Figuren 7 und 8 realisieren. Dort wird der Betriebs- ström des Steuerrelais von einem Regler 17 über eine Takt¬ stufe im Steuergerät 14' derart getaktet, daß der sich im Verhältnis der Taktung einstellende Strommittelwert auf ei¬ nen vorgegebenen Sollwert son geregelt wird. Dazu wird am Hilfsrelais 18 der durch die Taktung sich ständig ändernde Istwert des Betriebsstromes Ij.st abgefühlt. Die Absenkung des Sollwertes kann nun zeitabhängig nach dem Einschalten des Relais erfolgen oder mit Kilfe eines weiteren Sensors 21 abhängig von der Lage des Hilfsrelais-An ers .
Nach dem beigefügten Diagramm (Figur 8) ist vorgesehen, daß vor Bewegungsbeginn des Relaisankers auf den Sollstrom Isl, bei bewegtem Anker auf den kleineren Sollstrom Is2 und bei vollständig eingespurtem Relaisanker auf den nochmals klei¬ neren Sollstrom Is3 geregelt wird.
Die Wicklung ist so ausgelegt, daß z. B. bei 0 C und Rege¬ lung auf Isl ein Tastverhältnis von 60 % sicher für eine Re- laiSankerbewegung ausreicht {Tastverhältnisse bei gleicher Relaisankerlage und Is2 z. B. 40 %, bei Is3 z. B. 20 %) . Bei der maximalen Wicklungstemperatur (z. B. + 100 C) ergibt sich dann bei den wie oben geregelten Relaisströmen aufgrund des höheren Wicklungswiderstandes ein Tastverhältnis von 100 % bei Isl (66 % bei Is2, 33 % bei Is3) .
Der Relaisstrom wird also grundsätzlich unabhängig von Stör¬ größen (wie z. B. Temperatur, Batteriespannung etc.) , aber abhängig vom Zustand des Relaisankers (z. B. Position, Ge¬ schwindigkeit) und vom Magnetkraftbedarf geregelt. Das Tast- verhältnis wird hierbei vom Regler automatisch richtig ein¬ gestellt. Insgesamt ergibt sich eine vom Relaisanker-Kraftbedarf ab¬ hängige Relaisstromregelung insbesondere mit den Vorteilen
- thermische Entlastung
- verkleinerte Stöße beim Ankerauf rall, verringertes Prel¬ len
- erhöhte Funktionssicherheit (höhere Ankeranzugskraft)
- vergrößerte Relaislebensdauer

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung für ein Einruckrelais für eine Andrehvorrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem eine Relaisspule des Einrückrelais betätigenden Hilfsrelais, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Be¬ triebsstrom (I) des Hilfsrelais (18) beeinflussende Steuer- und/oder Regelschaltung (16, 16') vorgeseher. ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Steuer- und/oder Regelschaltung (16, 16') eine Taktstufe für eine getaktete Strom¬ schaltung enthält.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und/oder Regelschaltung (16, 16') eine Triggerstufe (19) für eine Taktung des Betriebsstroms (I) mit einem bestimmten, beeinflußbaren Tastverhältnis auf¬ weist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastver¬ hältnis des Betriebsstroms (I) über der Zeit ver¬ änderlich ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der getaktete Betriebsstrom (I) nach Erreichen eines wählbaren Zeitpunktes (t2) abgesenkt wird.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der getaktete Betriebsstrom (I) nach Bewegungsbeginn des Ankers des Hilfsrelais (18) aus der Ruhelage und/oder beim Erreichen der Arbeits¬ stellung abgesenkt wird.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesenkte Betriebsstrom (I) ein kleineres Tastverhältnis als der nicht abgesenkte Betriebsstrom (I) aufweist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung des Tastverhältnisses in Abhängigkeit der Betriebs¬ temperatur des Hilfsrelais (18) und/oder des Motors erfolgt.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Zeitpunkt (t2) für die Absen¬ kung des Tastverhältnisses in Abhängigkeit einer Be¬ triebstemperatur des Hilfsrelais (18) und/oder des Motors veränderbar ist. 15
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastver¬ hältnis des getakteten Betriebsstromes (I) in Ab¬ hängigkeit von der Ankerstellung des Hilfsrelais (18) veränderbar ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Hilfsrelais (18) bei maximal zulässiger Betriebstemperatur die erforderliche An¬ zugskraft bei einem Tastverhältnis des getakteten Be¬ triebsstromes (I) von 100 % erzeugt.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der getaktete Betriebsstrom (I) über die Steuer- und/oder Regelschaltung (16, 16') von einem ersten Sollwert dsoll' nach einer Zeit (tl, t2, t3) auf mindestens einen weiteren, niederer. Sollwert abzuregein ist.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Absenkung des getakteten Be¬ triebsstromes (I) in Abhängigkeit der Einschaltzeit (tl, t3) oder der Ankerposition des Hilfsrelais (18) in zwei Schritten erfolgt.
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