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WO2009068212A1 - Control device and method for starting an internal combustion engine - Google Patents

Control device and method for starting an internal combustion engine Download PDF

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Publication number
WO2009068212A1
WO2009068212A1 PCT/EP2008/009783 EP2008009783W WO2009068212A1 WO 2009068212 A1 WO2009068212 A1 WO 2009068212A1 EP 2008009783 W EP2008009783 W EP 2008009783W WO 2009068212 A1 WO2009068212 A1 WO 2009068212A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switching means
starting device
control device
combustion engine
internal combustion
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/009783
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Konrad
Carsten Hildebrand
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen Aktiengesellschaft filed Critical Volkswagen Aktiengesellschaft
Publication of WO2009068212A1 publication Critical patent/WO2009068212A1/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N2300/00—Control related aspects of engine starting
    • F02N2300/10—Control related aspects of engine starting characterised by the control output, i.e. means or parameters used as a control output or target
    • F02N2300/106—Control of starter current

Definitions

  • the present invention relates to a method for starting an internal combustion engine of a vehicle and a control device for driving an electric starting device of an internal combustion engine of a vehicle
  • the starter is powered by a battery of the vehicle, eg a 12 volt battery.
  • the dimensioning of the starter depends on the moment required for starting the internal combustion engine at low ambient temperatures of z B -24 ° C and cold engine Under these conditions, the required torque is particularly high. Due to the proportionality of torque and the current absorbed by the starter, the dimensions of the starter also determine the required current consumption
  • start-stop tungsten where the engine is automatically switched off when, for example, the vehicle is stationary, no gear is engaged and the clutch is released, and in which the engine is automatically restarted when the clutch is kicked in these so-called start-stop vehicles thus occur very much Startup often on which due to the associated voltage dips to malfunction
  • start-stop vehicles will have such controllers or devices with upstream DC-DC converters, so-called DC / DC converters, that provide voltage stabilization.
  • DC-converters cause additional
  • these DC-DC converters generally have a limited capacity, so that when retrofitting electronic devices in the vehicle, such as a DVD player, the maximum efficiency of the current transformer can be exceeded and thus the additional electronic device either needs its own DC-DC converter for.stabihstechnik or must be connected to the non-stabilized electrical system, in which case the risk of Albertfu tion due to a voltage dip
  • the object of the present invention is therefore to provide a method and a device for starting an internal combustion engine of a vehicle, which avoids a voltage drop on the vehicle electrical system, is inexpensive and compact and still allows a safe start of the engine
  • the present invention provides a method of starting an internal combustion engine of a vehicle.
  • the internal combustion engine is coupled to an electric start device and is started by means of the electric start device.
  • the electric current supplied to the starting device is limited by limiting the current supplied to the electric starting device electric current, a voltage drop on the vehicle electrical system of the vehicle can be prevented, so that minimum voltages of control devices and electronic devices of the vehicle not be exceeded.
  • the electric current which is supplied to the starting device is limited in dependence on a temperature of the internal combustion engine.
  • the electric current can be limited if the temperature of the internal combustion engine is greater than or equal to a predetermined value, for example an operating temperature of the engine, whereas the electric current supplied to the starting device is not limited when the temperature of the internal combustion engine is below a predetermined value, which corresponds to a cold start of the engine, for example.
  • a predetermined value for example an operating temperature of the engine
  • the electric current supplied to the starting device is not limited when the temperature of the internal combustion engine is below a predetermined value, which corresponds to a cold start of the engine, for example.
  • the number of starts is much higher with warm combustion engine the number of cold starts, in this way, the likelihood of a fault on a control unit or electronic device of the vehicle due to a voltage dip can be significantly reduced because during the cold start of the engine many of the electronic devices, which are at risk from a voltage dip, not yet in operation, such as a navigation system or a music system of the vehicle, so that the voltage dip during cold start generally has no consequences
  • the electric current which is supplied to the starting device can also be limited in time.
  • the electric current supplied to the starting device can be limited only during a very short period of time at the start of the starting process, for example for a few hundred milliseconds.
  • the electric current supplied to the starting device can also be limited during a start-up of the starting device, ie the electric current is limited until a predetermined speed of the starting device is reached in both of the aforementioned case is avoided that takes place by the high starting current of the starting device, a voltage dip on the electrical system After the predetermined time or after reaching the predetermined speed of the current for the starting device is no longer limited, so that now, if necessary, the full moment to start the engine can be provided Since in general n after a start-up of the starting device, the current consumption of the starting device reduced anyway, thus a voltage dip be avoided on the electrical system and still ensure a reliable startup process
  • the electric current which is supplied to the starting device is limited such that a voltage of a vehicle electrical system does not drop below a predetermined value. This can be achieved, for example, by the electric current supplied to the starting device
  • the limitation can be set in one or more predetermined stages or continuously depending on the measured voltage. Such a method avoids the occurrence of voltage dips on the electrical system and at the same time provides the largest possible torque of the starting device for starting the internal combustion engine ready
  • the present invention further provides a control device for driving an electric starter of an internal combustion engine of a vehicle.
  • the control device comprises current limiting means for limiting the electric current supplied to the electric starter.
  • the current limiting means may be, for example, a resistor, an inductor, a negative temperature coefficient resistor or a combination of these
  • the current limitation during the starting operation is continuously reduced because the resistor with negative temperature coefficients heats up due to the current flowing therethrough and thus the resistance decreases.
  • the starting current can be easily achieved the starting device can be reduced and still a high moment are provided for starting the internal combustion engine
  • an inductance as a current limiting means is also by the property of the inductance to counteract rapid changes in the current flow, the current of the starting device after turning on the starting device limited and then increasingly limited with decreasing change in the current flow through the inductance This also leads to that at a suitable choice of the inductance is a voltage drop on the electrical system counteracted such that a malfunction of control devices and electronic devices of the vehicle can be avoided
  • the inductance can be moved as field winding into the starting device. This can be achieved, for example, by the starting device in its
  • Combustion engine required power of the startup device through this targeted
  • Deviation from the optimum operating point of the starting device by a change in the inductance of the current during operation is reduced
  • the control device furthermore comprises a switching means and a switching means control unit.
  • the switching means is coupled to the switching means control unit and can be switched by the switching means control unit between a first and a second switching state.
  • the switching means is coupled to the current limiting means such that in the first switching state of the In the second switching state of the switching means, the electric current supplied to the electric starting device is not guided by the current limiting means.
  • the switching means thus selectively enables the electric in response to a drive from the switching device control unit Starter zugebuchten electric power with the help of the current limiting means or the electric starting device This can be avoided by a suitable control of the switching means a voltage drop on the electrical system of the vehicle due to an operation of the Startvor ⁇ chtung
  • the control device may further comprise a temperature detecting means coupled to the switching means control unit for detecting a temperature of the internal combustion engine.
  • the switching means control unit is in this case configured to perform the If the detected temperature of the internal combustion engine is below a predetermined limit, which indicates, for example, a cold start, the switching means control unit may, for example, control the switching means of the control device so that no current limitation takes place during the entire starting process On the other hand, if the temperature indicates a temperature above the cold-start temperature, then the switching-means control unit can perform a starting operation using the current-limiting means
  • control device may comprise a timer, which is coupled to the Wegffen Kunststoffemheit, and with the aid of the Wegstoffstoffemheit the switching means in response to the timer drives
  • the Wegstoffstoffemheit first the current for the starting device by means of the current limiting means limit and after a predetermined time, for example, 200, 300, 400 or 500 ms, the switching means to control such that the starting device, an electric current is supplied, which is not limited by the current limiting means
  • the control device may further include a speed detecting means for detecting a rotational speed of the starting device.
  • the speed detecting means is coupled to the switching means control unit and the switching means controlling unit is configured to drive the switching means in response to the rotational speed of the starting device detected by the rotational speed detecting means by detecting the rotational speed of the starting device Since during this start-up phase, the current consumption of the starting device is particularly high, controls the Wegffen Kunststoffemheit in this phase, the switching means such that the current supplied to the starting device using the current limiting means is limited as soon as the start-up phase with the aid of the detected speed is completed, controls the Heidelbergstoffmaschineemheit the switching means such that the starting device supplied current is not limited by the current limiting means Thus, a voltage drop on the vehicle electrical system of the vehicle can be avoided
  • the present invention provides a vehicle with an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is started by means of an electric starting device coupled to the internal combustion engine.
  • the electrical starting device here comprises an embodiment of the starting devices described above
  • the figure shows schematically a control device according to the present invention.
  • the figure shows a control device 1 which is coupled to a starting device 2 of an internal combustion engine 3 of a vehicle.
  • An on-board network 4 supplies the control device 1 and other electrical or electronic devices 5, 6 of the vehicle with electrical power Energy from a vehicle battery 7
  • the control device 1 comprises a current limiting means 8, a switching means 9, a switching means control unit 10, a further switching means 11, a temperature detecting means 12, a rotational speed detecting means 13 and a timer 14
  • the starting device 2 is supplied with power from the battery 7 via the vehicle electrical system 4 and via the control device 1.
  • the switching means 9 and the further switching means 11 are in the illustrated embodiment relays, which are controlled by the switching means control unit 10
  • the switching contacts of the switching means 9 and the further switching means are connected in parallel to the switching contact of the switching means 9.
  • the current limiting means 8 is a resistor.
  • the starting device 2 When the switching contact of the further switching means 11 is closed, the starting device 2 becomes supplied with power from the battery 7 Depending on the switching position of the switching means 9, the current flows either with open switching contact of the switching means 9 via the resistor 8 or with closed contact of the switching means 9 directly via the switching contact of the scarf This means that it is possible to operate the starting device 2 optionally in dependence on the position of the switching means 9 with or without current-limiting means 8
  • the control device 1 further comprises a temperature detecting means 12 which is coupled to the engine 3 of the vehicle and a temperature of the The speed detection means 13 is coupled to the electric starting device 2 and detects the current speed of the starting device 2 and provides it to the switching means control unit 10 as a measured value. Furthermore, the timer 14 is connected to the switching means control unit 10 to realize timed operations in the switch means control unit
  • control device 1 can also be used on vehicles without such a start-stop system
  • a starting procedure can be initiated manually by the driver of the vehicle by pressing the ignition key or a start button or automatically by a start-stop automatic.
  • This initiation of the starting operation is signaled to the control device 1 via a control signal 15
  • the switching means control unit 10 now decides whether the starting device 2 is operated using the current limiting means 8 or the starting device 2 directly without using the current limiting means 8 Accordingly, in operation with current limiting means 8 only the further switching means 11 is actuated and in operation without the use of the current limit ungsffens 8, both the switching means 9 and the further switching means 1 1 is actuated
  • Em possible threshold value for actuating the switching means 9 may, for example, a comparison value for the engine temperature in the range of 10-40 0 C include Below this predetermined threshold value, the switching means 9 is operated to a At a motor temperature above the predetermined threshold, the switching means 9 is not driven, since in this case a reduced by the current limiting means 8 torque of the
  • the switching means 9 if it has not been operated, also operated to avoid overheating of the current limiting means 8
  • speed thresholds Be
  • threshold values in the range from one third to two thirds of the rated speed of the starting device 2 are suitable for setting the switching means 9.
  • Possible tent threshold values for actuating the switching means 9 are, for example, threshold values in a range of 100-1000 ms
  • the control device 1 shown above can also be realized without the timer 14 and / or without the speed detection means 13. In this case, it must be ensured in another way that the current limiting means 8 can not be overheated and thus destroyed during a long-lasting starting operation Such a resistor reduces its resistance as the temperature increases, thereby reducing the power dissipated at the resistor and thus protecting the resistor from overheating.
  • an inductor may also be used as the current limiting means 8 are used, whereby the starting current of the starting device 2 is limited due to the inductive property of the inductance In this case, it is even possible to dispense additionally on the switching means 9
  • switching means 9 shown in the figure and current limiting means 8 further switching means and current limiting means in series be switched to use, for example, temperature, time or speed controlled different current limiting means or a different number of current limiting means to control the current limit for the starting device 2 in more detail.
  • the switching means 9 and the further switching means 11 are designed as relays.
  • these switching means may also comprise power semiconductors with a suitable drive.
  • the combination of current limiting means 8 and switching means 9 can also be realized by a power semiconductor, which is optionally used by a suitable control as current limiting means or allows a current to pass substantially indefinitely.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a method for starting an internal combustion engine (3) of a vehicle, the internal combustion engine (3) being started by means of an electric starter device (2) that is coupled to the internal combustion engine (3). The invention is characterized in that the electric current supplied to the starter device (2) is limited.

Description

Steuervorrichtung und Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors Control device and method for starting an internal combustion engine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs und eine Steuervorrichtung zum Ansteuern einer elektrischen Startvorrichtung eines Verbrennungsmotors eines FahrzeugsThe present invention relates to a method for starting an internal combustion engine of a vehicle and a control device for driving an electric starting device of an internal combustion engine of a vehicle
Zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs werden elektrische Gleichstrommaschinen, so genannte Starter, eingesetzt Der Starter wird von einer Batterie des Fahrzeugs, z B einer 12 Volt Batterie, gespeist Die Dimensionierung des Starters richtet sich nach dem zum Starten des Verbrennungsmotors benotigten Moment bei tiefen Umgebungstemperaturen von z B -24°C und betriebskaltem Verbrennungsmotor Unter diesen Bedingungen ist das benotigte Moment besonders hoch Aufgrund der Proportionalität von Moment und von dem Starter aufgenommenem Strom wird durch die Dimensionierung des Starters auch die benotigte Stromaufnahme festgelegtThe starter is powered by a battery of the vehicle, eg a 12 volt battery. The dimensioning of the starter depends on the moment required for starting the internal combustion engine at low ambient temperatures of z B -24 ° C and cold engine Under these conditions, the required torque is particularly high. Due to the proportionality of torque and the current absorbed by the starter, the dimensions of the starter also determine the required current consumption
Obwohl das benotigte Moment zum Starten des Verbrennungsmotors bei höheren Umgebungstemperaturen und bei betriebswarmem Verbrennungsmotor erheblich geringer als bei den zuvor beschriebenen Bedingungen eines Kaltstarts ist, ist jedoch aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Starters das durch den Starter erzeugte Moment und damit der von dem Starter aufgenommene Strom bei betriebswarmem Verbrennungsmotor ähnlich hoch wie bei dem zuvor beschriebenen Kaltstart, obwohl ein geringeres Moment und somit ein geringerer Strom zum Starten des betriebswarmen Verbrennungsmotors genügen wurdeAlthough the torque required to start the engine is significantly lower at higher ambient temperatures and with the engine at a warmer than the cold start conditions described above, due to the physical characteristics of the starter, the torque generated by the starter and thus the power consumed by the starter is present warm engine similar high as in the cold start described above, although a lower torque and thus a smaller current to start the warm engine was sufficient
Der von dem Starter aufgenommene hohe Strom fuhrt zu einem starken Spannungseinbruch im Bordnetz des Fahrzeugs, so dass Mindestspannungen für Steuergerate und elektrische oder elektronische Einrichtungen des Fahrzeugs unterschritten werden können Dieses Problem tritt besonders bei Fahrzeugen mit einer so genannten Start-Stop-Vomchtung auf, bei denen der Verbrennungsmotor automatisch abgeschaltet wird, wenn beispielsweise das Fahrzeug steht, kein Gang eingelegt ist und die Kupplung losgelassen wird, und bei denen der Verbrennungsmotor automatisch wieder gestartet wird, sobald die Kupplung getreten wird Bei diesen so genannten Start-Stop-Fahrzeugen treten somit sehr häufig Startvorgange auf, welche durch die damit verbundenen Spannungseinbruche zu Fehlfunktionen an Steuergeraten oder elektrischen und elektronischen Vorrichtungen des Fahrzeugs fuhren können Um derartige Störungen zu verhindern, werden bei Start-Stop-Fahrzeugen solche Steuergerate oder Vorrichtungen mit vorgeschalteten Gleichstromwandlern, so genannten DC/DC-Wandlern, Betrieben, welche eine Spannungsstabihsierung bereitstellen Derartige Gleichstromwandler verursachen jedoch zusätzliche Kosten, benotigen einen zusätzlichen Einbauraum und verbrauchen zusätzlich Energie Darüber hinaus besitzen diese Gleichstromwandler im Allgemeinen eine begrenzte Leistungsfähigkeit, so dass bei Nachrüstungen von elektronischen Vorrichtungen in dem Fahrzeug, wie z B einem DVD- Player, die maximale Leistungsfähigkeit des Stromwandlers überschritten werden kann und somit die zusatzliche elektronische Vorrichtung entweder einen eigenen Gleichspannungswandler zur Spannungsstabihsierung benotigt oder an das nicht stabilisierte Bordnetz angeschlossen werden muss, wobei dann die Gefahr einer Fehlfunktion durch einen Spannungseinbruch bestehtThe high current consumed by the starter leads to a strong voltage dip in the electrical system of the vehicle, so that minimum voltages for control devices and electrical or electronic devices of the vehicle can be exceeded. This problem occurs especially in vehicles with a so-called start-stop tungsten where the engine is automatically switched off when, for example, the vehicle is stationary, no gear is engaged and the clutch is released, and in which the engine is automatically restarted when the clutch is kicked in these so-called start-stop vehicles thus occur very much Startup often on which due to the associated voltage dips to malfunction In order to prevent such disturbances, however, start-stop vehicles will have such controllers or devices with upstream DC-DC converters, so-called DC / DC converters, that provide voltage stabilization. Such DC-converters, however, cause additional In addition, these DC-DC converters generally have a limited capacity, so that when retrofitting electronic devices in the vehicle, such as a DVD player, the maximum efficiency of the current transformer can be exceeded and thus the additional electronic device either needs its own DC-DC converter for Spannungsstabihsierung or must be connected to the non-stabilized electrical system, in which case the risk of Fehlfu tion due to a voltage dip
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bereitzustellen, welche einen Spannungseinbruch auf dem Bordspannungsnetz vermeidet, kostengünstig und kompakt ist und trotzdem einen sicheren Start des Verbrennungsmotors ermöglichtThe object of the present invention is therefore to provide a method and a device for starting an internal combustion engine of a vehicle, which avoids a voltage drop on the vehicle electrical system, is inexpensive and compact and still allows a safe start of the engine
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 und eine Steuervorrichtung zum Ansteuern einer elektrischen Startvorrichtung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs nach Anspruch 7 gelost Die abhangigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausfuhrungsformen der ErfindungThis object is achieved according to the invention by a method for starting an internal combustion engine of a vehicle according to claim 1 and a control device for controlling an electric starting device of an internal combustion engine of a vehicle according to claim 7. The dependent claims define preferred and advantageous embodiments of the invention
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bereit Der Verbrennungsmotor ist mit einer elektrischen Startvorrichtung gekoppelt und wird mit Hilfe der elektrischen Startvorπchtung gestartet Dabei wird der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung zugeführt wird, begrenzt Durch ein Begrenzen des der elektrischen Startvorrichtung zugefuhrten elektrischen Stroms kann ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz des Fahrzeugs verhindert werden, so dass Mindestspannungen von Steuergeraten und elektronischen Vorrichtungen des Fahrzeugs nicht unterschritten werden Damit können Störungen an Steuergeraten und elektronischen Vorrichtungen des Fahrzeugs wahrend eines Startvorgangs des Verbrennungsmotors verhindert werden Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung wird der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung zugeführt wird, in Abhängigkeit von einer Temperatur des Verbrennungsmotors begrenzt So kann der elektrische Strom beispielsweise begrenzt werden, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors großer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, welcher beispielsweise einer Betriebstemperatur des Motors entspricht, wohingegen der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung zugeführt wird, nicht begrenzt wird, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors unter einem vorbestimmten Wert liegt, was beispielsweise einem Kaltstart des Motors entspricht Indem der der Startvorrichtung zugefuhrte elektrische Strom in Abhängigkeit von der Motortemperatur begrenzt wird, steht bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors das volle Drehmoment der Startvorrichtung zum Starten des Verbrennungsmotors zur Verfugung, wohingegen bei betriebswarmem Motor nur ein reduziertes Drehmoment zum Starten des Motors bereitgestellt wird Da bei betriebswarmem Motor ohnehin ein geringeres Moment der Startvorrichtung ausreichend ist, um den Verbrennungsmotor zu starten, wird auf diese Art und Weise ein zuverlässiges Starten sichergestellt Da insbesondere bei Start-Stop- Fahrzeugen die Anzahl der Startvorgange bei betriebswarmen Verbrennungsmotor erheblich hoher ist als die Anzahl der Kaltstarts, kann auf diese Art und Weise die Wahrscheinlichkeit einer Störung an einem Steuergerat oder einer elektronischen Vorrichtung des Fahrzeugs aufgrund eines Spannungseinbruchs erheblich verringert werden Da wahrend des Kaltstarts des Verbrennungsmotors viele der elektronischen Vorrichtungen, welche durch einen Spannungseinbruch gefährdet sind, noch nicht in Betrieb, wie z B ein Navigationssystem oder eine Musikanlage des Fahrzeugs, so dass der Spannungseinbruch beim Kaltstart im Allgemeinen folgenlos bleibtThe present invention provides a method of starting an internal combustion engine of a vehicle. The internal combustion engine is coupled to an electric start device and is started by means of the electric start device. The electric current supplied to the starting device is limited by limiting the current supplied to the electric starting device electric current, a voltage drop on the vehicle electrical system of the vehicle can be prevented, so that minimum voltages of control devices and electronic devices of the vehicle not be exceeded. Thus, disturbances to control devices and electronic devices of the vehicle can be prevented during a startup of the internal combustion engine According to one embodiment of the invention, the electric current which is supplied to the starting device is limited in dependence on a temperature of the internal combustion engine. For example, the electric current can be limited if the temperature of the internal combustion engine is greater than or equal to a predetermined value, for example an operating temperature of the engine, whereas the electric current supplied to the starting device is not limited when the temperature of the internal combustion engine is below a predetermined value, which corresponds to a cold start of the engine, for example. By limiting the electric current supplied to the starting device depending on the engine temperature is, is at a cold start of the engine, the full torque of the starting device for starting the engine at your disposal, whereas when the engine is warm engine only a reduced torque to start the engine Since, when the engine is warm, a lesser moment of the starter is anyway sufficient to start the engine, a reliable starting is ensured in this way. Especially for start-stop vehicles, the number of starts is much higher with warm combustion engine the number of cold starts, in this way, the likelihood of a fault on a control unit or electronic device of the vehicle due to a voltage dip can be significantly reduced because during the cold start of the engine many of the electronic devices, which are at risk from a voltage dip, not yet in operation, such as a navigation system or a music system of the vehicle, so that the voltage dip during cold start generally has no consequences
Der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung zugeführt wird, kann auch zeitlich gesteuert begrenzt werden So kann beispielsweise der der Startvorrichtung zugefuhrte elektrische Strom nur wahrend eines sehr kurzen Zeitraums am Anfang des Startvorgangs, beispielsweise für einige hundert Millisekunden, begrenzt werden Der der Startvorrichtung zugefuhrte elektrische Strom kann überdies auch wahrend eines Anlaufs der Startvorrichtung begrenzt werden, d h der elektrische Strom wird so lange begrenzt, bis eine vorbestimmte Drehzahl der Startvorrichtung erreicht ist In beiden der zuvor genannten Falle wird vermieden, dass durch den hohen Anlaufstrom der Startvorrichtung ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz stattfindet Nach der vorbestimmten Zeit bzw nach Erreichen der vorbestimmten Drehzahl wird der Strom für die Startvorrichtung nicht mehr begrenzt, so dass nun, falls erforderlich, das volle Moment zum Starten des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden kann Da sich im Allgemeinen nach einem Anlauf der Startvorrichtung die Stromaufnahme der Startvorrichtung ohnehin verringert, kann somit ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz vermieden werden und trotzdem ein zuverlässiger Startvorgang sichergestellt werdenThe electric current which is supplied to the starting device can also be limited in time. For example, the electric current supplied to the starting device can be limited only during a very short period of time at the start of the starting process, for example for a few hundred milliseconds. The electric current supplied to the starting device can also be limited during a start-up of the starting device, ie the electric current is limited until a predetermined speed of the starting device is reached in both of the aforementioned case is avoided that takes place by the high starting current of the starting device, a voltage dip on the electrical system After the predetermined time or after reaching the predetermined speed of the current for the starting device is no longer limited, so that now, if necessary, the full moment to start the engine can be provided Since in general n after a start-up of the starting device, the current consumption of the starting device reduced anyway, thus a voltage dip be avoided on the electrical system and still ensure a reliable startup process
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird der elektrische Strom, welcher der Startvorrichtung zugeführt wird, derart begrenzt, dass eine Spannung eines Bordnetzes des Fahrzeugs nicht unter einem vorbestimmten Wert absinkt Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der der Startvorrichtung zugefuhrte elektrische Strom in Abhängigkeit einer gemessenen Spannung des Bordnetzes begrenzt wird Die Begrenzung kann dabei in ein oder mehreren vorbestimmten Stufen oder kontinuierlich in Abhängigkeit der gemessenen Spannung eingestellt werden Ein derartiges Verfahren vermeidet das Auftreten von Spannungseinbruchen auf dem Bordnetz und stellt gleichzeitig ein möglichst großes Moment der Startvorrichtung zum Starten des Verbrennungsmotors bereitAccording to another embodiment of the method of the present invention, the electric current which is supplied to the starting device is limited such that a voltage of a vehicle electrical system does not drop below a predetermined value. This can be achieved, for example, by the electric current supplied to the starting device The limitation can be set in one or more predetermined stages or continuously depending on the measured voltage. Such a method avoids the occurrence of voltage dips on the electrical system and at the same time provides the largest possible torque of the starting device for starting the internal combustion engine ready
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Steuervorrichtung zum Ansteuern einer elektrischen Startvorrichtung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bereit Die Steuervorrichtung umfasst Strombegrenzungsmittel zum Begrenzen des elektrischen Stroms, welcher der elektrischen Startvorrichtung zugeführt wird Die Strombegrenzungsmittel können beispielsweise einen Widerstand, eine Induktivität, einen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten oder eine Kombination daraus umfassenThe present invention further provides a control device for driving an electric starter of an internal combustion engine of a vehicle. The control device comprises current limiting means for limiting the electric current supplied to the electric starter. The current limiting means may be, for example, a resistor, an inductor, a negative temperature coefficient resistor or a combination of these
Die Verwendung eines Widerstandes als Strombegrenzungsmittel stellt eine sehr kostengünstige und einfache Losung dar Bei geeigneter Wahl des Widerstandswertes des Widerstandes kann der der Startvorrichtung zugefuhrte elektrische Strom derart begrenzt werden, dass ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz des Fahrzeugs soweit begrenzt wird, dass eine für Steuergerate und weitere elektronische Vorrichtungen des Fahrzeugs kritische Spannung nicht unterschritten wirdThe use of a resistor as current limiting means is a very inexpensive and simple solution With a suitable choice of the resistance value of the resistor of the starting device zugefuhrte electrical power can be limited so that a voltage drop on the vehicle electrical system of the vehicle is limited so far that one for control units and more electronic devices of the vehicle critical voltage is not exceeded
Bei Verwendung eines Widerstandes mit einem negativen Temperaturkoeffizienten als das Strombegrenzungsmittel wird die Strombegrenzung wahrend des Anlassvorgangs kontinuierlich verringert, da sich der Widerstand mit negativen Temperatur Koeffizienten aufgrund des durch ihn fließenden Stroms erwärmt und sich somit der Widerstand verringert Somit kann auf einfache Art und Weise der Anlaufstrom der Startvorrichtung verringert werden und trotzdem ein hohes Moment zum Starten des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden Bei Verwendung einer Induktivität als Strombegrenzungsmittel wird ebenfalls durch die Eigenschaft der Induktivität, schnellen Veränderungen des Stromflusses entgegenzuwirken, der Strom der Startvorrichtung nach einem Einschalten der Startvorrichtung begrenzt und dann mit abnehmender Änderung des Stromflusses durch die Induktivität zunehmend weniger begrenzt Dies fuhrt ebenfalls dazu, dass bei geeigneter Wahl der Induktivität einem Spannungseinbruch auf dem Bordnetz derart entgegengewirkt wird, dass eine Störung von Steuergeraten und elektronischen Vorrichtungen des Fahrzeugs vermieden werden kannWhen using a resistor having a negative temperature coefficient as the current limiting means, the current limitation during the starting operation is continuously reduced because the resistor with negative temperature coefficients heats up due to the current flowing therethrough and thus the resistance decreases. Thus, the starting current can be easily achieved the starting device can be reduced and still a high moment are provided for starting the internal combustion engine When using an inductance as a current limiting means is also by the property of the inductance to counteract rapid changes in the current flow, the current of the starting device after turning on the starting device limited and then increasingly limited with decreasing change in the current flow through the inductance This also leads to that at a suitable choice of the inductance is a voltage drop on the electrical system counteracted such that a malfunction of control devices and electronic devices of the vehicle can be avoided
Vorzugsweise kann die Induktivität als Feldwicklung in die Startvorrichtung hineinverlegt werden Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die Startvorrichtung in ihrerPreferably, the inductance can be moved as field winding into the starting device. This can be achieved, for example, by the starting device in its
Bauform und Leistungsklasse oder spezifischen Leistung großer als für den Lastfall erforderlich gewählt wird Der erforderliche Lastfall ergibt sich aus der zum Starten desDesign and performance class or specific performance greater than required for the load case The required load case results from the to start the
Verbrennungsmotors benotigten Leistung der Startvorπchtung Durch dieses gezielteCombustion engine required power of the startup device through this targeted
Abweichen vom optimalen Arbeitspunkt der Startvorrichtung durch eine Veränderung der Induktivität wird der Strom wahrend des Betriebs verringert Der dadurch entstehendeDeviation from the optimum operating point of the starting device by a change in the inductance of the current during operation is reduced
Leistungsverlust wird jedoch durch die großer gewählte Bauform und Leistungsklasse ausgeglichenHowever, power loss is compensated by the large choice of design and performance class
Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung femer ein Schaltmittel und eine Schaltmittelsteuereinheit Das Schaltmittel ist mit der Schaltmittelsteuereinheit gekoppelt und kann von der Schaltmittelsteueremheit zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltzustand umgeschaltet werden Das Schaltmittel ist derart mit den Strombegrenzungsmitteln gekoppelt, dass in dem ersten Schaltzustand des Schaltmittels der der elektrischen Startvorrichtung zugefuhrte elektrische Strom durch die Strombegrenzungsmittel gefuhrt wird, und dass in dem zweiten Schaltzustand des Schaltmittels der der elektrischen Startvorrichtung zugefuhrte elektrische Strom nicht durch die Strombegrenzungsmittel gefuhrt wird Das Schaltmittel ermöglicht somit in Abhängigkeit einer Ansteuerung von der Schaltmittelsteuereinheit wahlweise den der elektrischen Startvorrichtung zugefuhrten elektrischen Strom mit Hilfe des Strombegrenzungsmittels zu begrenzen oder der elektrischen Startvorrichtung einen nicht begrenzten elektrischen Strom direkt zuzuführen Dadurch kann durch eine geeignete Ansteuerung des Schaltmittels ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz des Fahrzeugs aufgrund einer Betätigung der Startvorπchtung vermieden werdenAccording to an embodiment of the invention, the control device furthermore comprises a switching means and a switching means control unit. The switching means is coupled to the switching means control unit and can be switched by the switching means control unit between a first and a second switching state. The switching means is coupled to the current limiting means such that in the first switching state of the In the second switching state of the switching means, the electric current supplied to the electric starting device is not guided by the current limiting means. The switching means thus selectively enables the electric in response to a drive from the switching device control unit Starter zugefuhrten electric power with the help of the current limiting means or the electric starting device This can be avoided by a suitable control of the switching means a voltage drop on the electrical system of the vehicle due to an operation of the Startvorπchtung
Die Steuervorrichtung kann femer ein mit der Schaltmittelsteuereinheit gekoppeltes Temperaturerfassungsmittel zum Erfassen einer Temperatur des Verbrennungsmotors umfassen Die Schaltmittelsteuereinheit ist in diesem Fall derart ausgestaltet, dass sie das Schaltmittel in Abhängigkeit einer von dem Temperaturerfassungsmittel erfassten Temperatur ansteuert Wenn die erfasste Temperatur des Verbrennungsmotors unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes ist, was beispielsweise einen Kaltstart anzeigt, kann die Schaltmittelsteueremheit beispielsweise das Schaltmittel der Steuervorrichtung derart ansteuern, dass wahrend des gesamten Startvorgangs keine Strombegrenzung stattfindet, um ein größtmögliches Moment zum Starten des Verbrennungsmotors bereitzustellen Zeigt die Temperatur dagegen eine Temperatur oberhalb der Kaltstarttemperatur an, so kann die Schaltmittelsteueremheit einen Startvorgang unter Verwendung der Strombegrenzungsmittel durchfuhrenThe control device may further comprise a temperature detecting means coupled to the switching means control unit for detecting a temperature of the internal combustion engine. The switching means control unit is in this case configured to perform the If the detected temperature of the internal combustion engine is below a predetermined limit, which indicates, for example, a cold start, the switching means control unit may, for example, control the switching means of the control device so that no current limitation takes place during the entire starting process On the other hand, if the temperature indicates a temperature above the cold-start temperature, then the switching-means control unit can perform a starting operation using the current-limiting means
Alternativ oder zusatzlich kann die Steuervorrichtung einen Zeitgeber umfassen, welcher mit der Schaltmittelsteueremheit gekoppelt ist, und mit dessen Hilfe die Schaltmittelsteueremheit das Schaltmittel in Abhängigkeit von dem Zeitgeber ansteuert So kann beispielsweise zu Beginn eines Startvorgangs die Schaltmittelsteueremheit zunächst den Strom für die Startvorrichtung mit Hilfe der Strombegrenzungsmittel begrenzen und nach einer vorgegebenen Zeit, von beispielsweise 200, 300, 400 oder 500 ms, das Schaltmittel derart ansteuern, dass der Startvorrichtung ein elektrischer Strom zugeführt wird, welcher nicht durch die Strombegrenzungsmittel begrenzt istAlternatively or additionally, the control device may comprise a timer, which is coupled to the Schaltmittelsteueremheit, and with the aid of the Schaltmittelsteueremheit the switching means in response to the timer drives Thus, for example, at the beginning of a start operation, the Schaltmittelsteueremheit first the current for the starting device by means of the current limiting means limit and after a predetermined time, for example, 200, 300, 400 or 500 ms, the switching means to control such that the starting device, an electric current is supplied, which is not limited by the current limiting means
Ferner ist eine Ansteuerung des Schaltmittels in Abhängigkeit von einer Kombination der erfassten Temperatur des Verbrennungsmotors und von dem Zeitgeber möglich So kann beispielsweise mit steigender Temperatur des Verbrennungsmotors der Zeitraum, in welchem zu Beginn des Startvorgangs der Strom über die Strombegrenzungsmittel gefuhrt wird, vergrößert werden Dadurch können Spannungseinbruche auf dem Bordnetz des Fahrzeugs wirksam vermieden werdenFurther, a control of the switching means in response to a combination of the detected temperature of the engine and the timer is possible Thus, for example, with increasing temperature of the internal combustion engine, the period in which at the beginning of the starting process, the current is passed through the current limiting means can be increased Voltage dips on the vehicle electrical system of the vehicle can be effectively avoided
Die Steuervorrichtung kann weiterhin ein Drehzahlerfassungsmittel zum Erfassen einer Drehzahl der Startvorrichtung umfassen Das Drehzahlerfassungsmittel ist mit der Schaltmittelsteueremheit gekoppelt und die Schaltmittelsteueremheit ist derart ausgestaltet, dass sie das Schaltmittel in Abhängigkeit von der von dem Drehzahlerfassungsmittel erfassten Drehzahl der Startvorrichtung ansteuert Durch Erfassen der Drehzahl der Startvorrichtung kann eine Anlaufphase der Startvorrichtung ermittelt werden Da wahrend dieser Anlaufphase die Stromaufnahme der Startvorrichtung besonders hoch ist, steuert die Schaltmittelsteueremheit in dieser Phase das Schaltmittel derart an, dass der der Startvorrichtung zugefuhrte Strom mit Hilfe der Strombegrenzungsmittel begrenzt wird Sobald die Anlaufphase mit Hilfe der erfassten Drehzahl als abgeschlossen angesehen wird, steuert die Schaltmittelsteueremheit das Schaltmittel derart an, dass der der Startvorrichtung zugefuhrte Strom nicht durch die Strombegrenzungsmittel begrenzt wird So kann ebenfalls ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz des Fahrzeugs vermieden werdenThe control device may further include a speed detecting means for detecting a rotational speed of the starting device. The speed detecting means is coupled to the switching means control unit and the switching means controlling unit is configured to drive the switching means in response to the rotational speed of the starting device detected by the rotational speed detecting means by detecting the rotational speed of the starting device Since during this start-up phase, the current consumption of the starting device is particularly high, controls the Schaltmittelsteueremheit in this phase, the switching means such that the current supplied to the starting device using the current limiting means is limited as soon as the start-up phase with the aid of the detected speed is completed, controls the Schaltmittelsteueremheit the switching means such that the starting device supplied current is not limited by the current limiting means Thus, a voltage drop on the vehicle electrical system of the vehicle can be avoided
Schließlich stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor bereit Der Verbrennungsmotor wird mit Hilfe einer mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten elektrischen Startvorrichtung gestartet Die elektrische Startvorrichtung umfasst dabei eine Ausfuhrungsform der zuvor beschriebenen StartvorrichtungenFinally, the present invention provides a vehicle with an internal combustion engine. The internal combustion engine is started by means of an electric starting device coupled to the internal combustion engine. The electrical starting device here comprises an embodiment of the starting devices described above
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend naher unter Bezugnahme auf die beigefugte Zeichnung anhand bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele erläutertThe present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings with reference to preferred exemplary embodiments
Die einzige Figur zeigt schematisch eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Die Figur zeigt eine Steuervorrichtung 1 , welche mit einer Startvorrichtung 2 eines Verbrennungsmotors 3 eines Fahrzeugs gekoppelt ist Ein Bordnetz 4 versorgt die Steuervorrichtung 1 und weitere elektrische oder elektronische Vorrichtungen 5, 6 des Fahrzeugs mit elektrischer Energie aus einer Fahrzeugbatterie 7 Die Steuervorrichtung 1 umfasst ein Strombegrenzungsmittel 8, ein Schaltmittel 9, eine Schaltmittelsteuereinheit 10, ein weiteres Schaltmittel 11 , ein Temperaturerfassungsmittel 12, ein Drehzahlerfassungsmittel 13 und einen Zeitgeber 14The figure shows schematically a control device according to the present invention. The figure shows a control device 1 which is coupled to a starting device 2 of an internal combustion engine 3 of a vehicle. An on-board network 4 supplies the control device 1 and other electrical or electronic devices 5, 6 of the vehicle with electrical power Energy from a vehicle battery 7 The control device 1 comprises a current limiting means 8, a switching means 9, a switching means control unit 10, a further switching means 11, a temperature detecting means 12, a rotational speed detecting means 13 and a timer 14
Der Startvorrichtung 2 wird Strom von der Batterie 7 über das Bordnetz 4 und über die Steuervorrichtung 1 zugeführt Das Schaltmittel 9 und das weitere Schaltmittel 11 sind in der dargestellten Ausfuhrungsform Relais, welche von der Schaltmittelsteuereinheit 10 angesteuert werden Die Schaltkontakte des Schaltmittels 9 und des weiteren Schaltmittels 1 1 sind in einer Seπenschaltung geschaltet, wie in der Figur dargestellt Parallel zu dem Schaltkontakt des Schaltmittels 9 ist das Strombegrenzungsmittel 8 geschaltet In der vorliegenden Ausfuhrungsform ist das Strombegrenzungsmittel 8 ein Widerstand Wenn der Schaltkontakt des weiteren Schaltmittels 1 1 geschlossen ist, wird die Startvorrichtung 2 mit Strom aus der Batterie 7 versorgt In Abhängigkeit von der Schaltstellung des Schaltmittels 9 fließt der Strom dabei entweder bei geöffnetem Schaltkontakt des Schaltmittels 9 über den Widerstand 8 oder bei geschlossenem Kontakt des Schaltmittels 9 direkt über den Schaltkontakt des Schaltmittels 9 Somit ist es möglich, die Startvorrichtung 2 wahlweise in Abhängigkeit von der Stellung des Schaltmittels 9 mit oder ohne Strombegrenzungsmittel 8 zu betreibenThe starting device 2 is supplied with power from the battery 7 via the vehicle electrical system 4 and via the control device 1. The switching means 9 and the further switching means 11 are in the illustrated embodiment relays, which are controlled by the switching means control unit 10 The switching contacts of the switching means 9 and the further switching means The current limiting means 8 are connected in parallel to the switching contact of the switching means 9. In the present embodiment, the current limiting means 8 is a resistor. When the switching contact of the further switching means 11 is closed, the starting device 2 becomes supplied with power from the battery 7 Depending on the switching position of the switching means 9, the current flows either with open switching contact of the switching means 9 via the resistor 8 or with closed contact of the switching means 9 directly via the switching contact of the scarf This means that it is possible to operate the starting device 2 optionally in dependence on the position of the switching means 9 with or without current-limiting means 8
Die Steuervorrichtung 1 umfasst ferner ein Temperaturerfassungsmittel 12, welches mit dem Verbrennungsmotor 3 des Fahrzeugs gekoppelt ist und eine Temperatur des Verbrennungsmotors 3 erfasst und der Schaltmittelsteuereinheit 10 als Messwert zur Verfugung stellt Das Drehzahlerfassungsmittel 13 ist mit der elektrischen Startvorrichtung 2 gekoppelt und erfasst die aktuelle Drehzahl der Startvorrichtung 2 und stellt diese der Schaltmittelsteuereinheit 10 als Messwert zur Verfugung Weiterhin ist der Zeitgeber 14 mit der Schaltmittelsteuereinheit 10 verbunden, um zeitlich gesteuerte Vorgange in der Schaltmittelsteuereinheit zu realisierenThe control device 1 further comprises a temperature detecting means 12 which is coupled to the engine 3 of the vehicle and a temperature of the The speed detection means 13 is coupled to the electric starting device 2 and detects the current speed of the starting device 2 and provides it to the switching means control unit 10 as a measured value. Furthermore, the timer 14 is connected to the switching means control unit 10 to realize timed operations in the switch means control unit
Nachfolgend wird der Betrieb der in der Figur dargestellten Steuervorrichtung 1 anhand exemplarischer Betriebsvorgange des Fahrzeugs erläutert werden Die Beschreibung wird anhand eines Fahrzeugs mit einer so genannten Start-Stop-Automatik erläutert werden, da bei diesen Fahrzeugen Startvorgange des Verbrennungsmotors insbesondere im Stadtverkehr sehr häufig auftreten Die Steuervorrichtung 1 ist jedoch auch bei Fahrzeugen ohne eine derartige Start-Stop-Automatik verwendbarThe description will be explained on the basis of a vehicle with a so-called start-stop system, since in these vehicles starting processes of the internal combustion engine occur very frequently, especially in city traffic However, control device 1 can also be used on vehicles without such a start-stop system
Wenn der Verbrennungsmotor 3 des Fahrzeugs abgeschaltet ist, kann ein Startvorgang beispielsweise manuell durch den Fahrer des Fahrzeugs durch Betatigen des Zündschlüssels oder eines Starttasters oder automatisch durch eine Start-Stop-Automatik eingeleitet werden Diese Einleitung des Startvorgangs wird der Steuervorrichtung 1 über ein Steuersignal 15 signalisiert Daraufhin erfasst die Schaltmittelsteuereinheit 10 mit Hilfe des Temperaturerfassungsmittels 12 die aktuelle Temperatur des Verbrennungsmotors 3 In Abhängigkeit von der gemessenen Motortemperatur entscheidet die Schaltmittelsteuereinheit 10 nun, ob die Startvorrichtung 2 unter Verwendung des Strombegrenzungsmittels 8 betrieben wird oder ob die Startvorrichtung 2 ohne Verwendung des Strombegrenzungsmittels 8 direkt mit Strom der Fahrzeugbatterie 7 betrieben wird Dementsprechend wird bei einem Betrieb mit Strombegrenzungsmittel 8 nur das weitere Schaltmittel 11 betätigt und bei einem Betrieb ohne Verwendung des Strombegrenzungsmittels 8 sowohl das Schaltmittel 9 als auch das weitere Schaltmittel 1 1 betätigt Em möglicher Schwellenwert zum Betatigen des Schaltmittels 9 kann beispielsweise einen Vergleichswert für die Motortemperatur im Bereich von 10-40 0C umfassen Unterhalb dieses vorbestimmten Schwellenwerts wird das Schaltmittel 9 betätigt, um ein maximales Moment der Startvorrichtung 2 zum Starten des Verbrennungsmotors 3 ohne Verwendung des Strombegrenzungsmittels 8 bereitzustellen Bei einer Motortemperatur oberhalb des vorbestimmten Schwellenwerts wird das Schaltmittel 9 nicht angesteuert, da in diesem Fall ein durch das Strombegrenzungsmittel 8 verringertes Moment der Startvorrichtung 2 zum Starten des Verbrennungsmotors 3 ausreichend ist Nachdem das weitere Schaltmittel 1 1 und gegebenenfalls das Schaltmittel 9 betätigt wurden überwacht die Schaltmittelsteuereinheit 10 mit Hilfe des Drehzahlerfassungsmittels 13 die Drehzahl der Startvorrichtung 2 Gleichzeitig wird mit Hilfe des Zeitgebers 14 die Zeit seit Beginn des Startvorgangs überwacht Sobald die Schaltmittelsteuereinheit 10 das Erreichen einer Mindestdrehzahl der Startervorrichtung 2 erkannt hat, d h , sobald ein Anlaufvorgaπg der Startvorrichtung 2 abgeschlossen ist, wird das Schaltmittel 9, sofern es zuvor nicht betätigt war, nun betätigt, um einen unnötig langen Betrieb über das Strombegrenzungsmittel 8 zu vermeiden, um ein übermäßiges Erhitzen des Strombegrenzungsmittels 8 zu vermeiden Ferner wird, sobald eine vorbestimmte Zeit seit Beginn des Startvorgangs abgelaufen ist, ebenfalls das Schaltmittel 9, sofern es noch nicht betätigt ist, betätigt, um ein Überhitzen des Strombegrenzungsmittels 8 zu vermeiden Als mögliche Drehzahlschwellwerte zum Betatigen des Schaltmittels 9 sind beispielsweise Schwellenwerte im Bereich von einem Drittel bis zwei Drittel der Nenndrehzahl der Startvorrichtung 2 geeignet Mögliche Zeltschwellenwerte zum Betatigen des Schaltmittels 9 sind beispielsweise Schwellenwerte in einem Bereich von 100-1000 msWhen the engine 3 of the vehicle is switched off, for example, a starting procedure can be initiated manually by the driver of the vehicle by pressing the ignition key or a start button or automatically by a start-stop automatic. This initiation of the starting operation is signaled to the control device 1 via a control signal 15 In response to the measured engine temperature, the switching means control unit 10 now decides whether the starting device 2 is operated using the current limiting means 8 or the starting device 2 directly without using the current limiting means 8 Accordingly, in operation with current limiting means 8 only the further switching means 11 is actuated and in operation without the use of the current limit ungsmittels 8, both the switching means 9 and the further switching means 1 1 is actuated Em possible threshold value for actuating the switching means 9 may, for example, a comparison value for the engine temperature in the range of 10-40 0 C include Below this predetermined threshold value, the switching means 9 is operated to a At a motor temperature above the predetermined threshold, the switching means 9 is not driven, since in this case a reduced by the current limiting means 8 torque of the starting device 2 for starting the internal combustion engine 3 is sufficient is After the further switching means 1 1 and optionally the switching means 9 have been operated monitors the switching means control unit 10 by means of the speed detection means 13, the speed of the starting device 2 At the same time with the aid of the timer 14, the time since the start of the monitoring process Once the switching means control unit 10 reaching a minimum speed of Starter device 2 has detected, ie, once a Anlaufvorgaπg the starting device 2 is completed, the switching means 9, if it was not previously operated, now operated to avoid unnecessarily long operation via the current limiting means 8, to overheating the current limiting means. 8 Furthermore, as soon as a predetermined time has elapsed since the beginning of the starting process, the switching means 9, if it has not been operated, also operated to avoid overheating of the current limiting means 8 As possible speed thresholds Be For example, threshold values in the range from one third to two thirds of the rated speed of the starting device 2 are suitable for setting the switching means 9. Possible tent threshold values for actuating the switching means 9 are, for example, threshold values in a range of 100-1000 ms
Mit einer derartigen Steuervorrichtung 1 wird ein zuverlässiges Starten des Verbrennungsmotors 3 bei allen Betriebstemperaturen des Verbrennungsmotors 3 sichergestellt und gleichzeitig ein Spannungseinbruch auf dem Bordnetz 4, was zu einer Störung der elektronischen Vorrichtungen 5, 6 des Fahrzeugs fuhren kann, weitestgehend vermiedenWith such a control device 1, a reliable starting of the internal combustion engine 3 is ensured at all operating temperatures of the internal combustion engine 3 and at the same time a voltage dip on the electrical system 4, which can lead to a malfunction of the electronic devices 5, 6 of the vehicle, largely avoided
Die oben dargestellte Steuervorrichtung 1 kann auch ohne den Zeitgeber 14 und/oder ohne das Drehzahlerfassungsmittel 13 realisiert werden In diesem Fall muss auf andere Art und Weise sichergestellt werden, dass das Strombegrenzungsmittel 8 bei einem langer andauernden Startvorgang nicht überhitzt und somit zerstört werden kann Dies kann beispielsweise durch Verwenden eines Widerstands mit einem negativen Temperaturkoeffizienten als das Strombegrenzungsmittel 8 realisiert werden Ein derartiger Widerstand verringert seinen Widerstand mit steigender Temperatur, wodurch die an dem Widerstand entstehende Verlustleistung verringert wird und somit der Widerstand vor einem Überhitzen geschützt wird Alternativ kann auch eine Induktivität als Strombegrenzungsmittel 8 eingesetzt werden, wodurch der Anlaufstrom der Startvorrichtung 2 aufgrund der induktiven Eigenschaft der Induktivität begrenzt wird In diesem Fall ist es sogar möglich, zusätzlich auf das Schaltmittel 9 zu verzichtenThe control device 1 shown above can also be realized without the timer 14 and / or without the speed detection means 13. In this case, it must be ensured in another way that the current limiting means 8 can not be overheated and thus destroyed during a long-lasting starting operation Such a resistor reduces its resistance as the temperature increases, thereby reducing the power dissipated at the resistor and thus protecting the resistor from overheating. Alternatively, an inductor may also be used as the current limiting means 8 are used, whereby the starting current of the starting device 2 is limited due to the inductive property of the inductance In this case, it is even possible to dispense additionally on the switching means 9
Schließlich können zu dem in der Figur gezeigten Schaltmittel 9 und Strombegrenzungsmittel 8 weitere Schaltmittel und Strombegrenzungsmittel in Reihe geschaltet werden, um beispielsweise temperatur-, zeit- oder drehzahlgesteuert unterschiedliche Strombegrenzungsmittel oder eine unterschiedliche Anzahl von Strombegrenzungsmitteln zu verwenden, um die Strombegrenzung für die Startvorrichtung 2 genauer zu steuern.Finally, to the switching means 9 shown in the figure and current limiting means 8 further switching means and current limiting means in series be switched to use, for example, temperature, time or speed controlled different current limiting means or a different number of current limiting means to control the current limit for the starting device 2 in more detail.
In der gezeigten Figur sind das Schaltmittel 9 und das weitere Schaltmittel 11 als Relais ausgebildet. Alternativ können diese Schaltmittel auch Leistungshalbleiter mit einer geeigneten Ansteuerung umfassen. Femer kann die Kombination aus Strombegrenzungsmittel 8 und Schaltmittel 9 auch durch einen Leistungshalbleiter realisiert werden, welcher durch eine geeignete Ansteuerung wahlweise als Strombegrenzungsmittel verwendet wird oder einen Strom im Wesentlichen unbegrenzt passieren lässt. In the figure shown, the switching means 9 and the further switching means 11 are designed as relays. Alternatively, these switching means may also comprise power semiconductors with a suitable drive. Furthermore, the combination of current limiting means 8 and switching means 9 can also be realized by a power semiconductor, which is optionally used by a suitable control as current limiting means or allows a current to pass substantially indefinitely.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Steuervorrichtung1 control device
2 Startvorrichtung2 starter
3 Verbrennungsmotor3 internal combustion engine
4 Bordnetz4 electrical system
5, 6 elektronische Vorrichtung des Fahrzeugs 7 Fahrzeugbatterie5, 6 vehicle electronic device 7 vehicle battery
8 Strombegrenzungsmittel8 current limiters
9 Schaltmittel9 switching means
10 Schaltmittelsteuereinheit10 switching means control unit
11 weiteres Schaltmittel 12 Temperaturerfassungsmittel11 further switching means 12 temperature detection means
13 Drehzahlerfassungsmittel13 speed detection means
14 Zeitgeber14 timers
15 Signalleitung 15 signal line

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors (3) eines Fahrzeugs, wobei der Verbrennungsmotor (3) mittels einer mit dem Verbrennungsmotor (3) gekoppelten elektrischen Startvorrichtung (2) gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der der elektrischen Startvorrichtung (2) zugefuhrte elektrische Strom begrenzt wirdA method for starting an internal combustion engine (3) of a vehicle, wherein the internal combustion engine (3) is started by means of an electric starting device (2) coupled to the internal combustion engine (3), characterized in that the electric current supplied to the electric starting device (2) is limited becomes
2 Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der der Startvorrichtung (2) zugefuhrte elektrische Strom in Abhängigkeit von einer Temperatur des Verbrennungsmotors (3) begrenzt wird2. The method according to claim 1, characterized in that the starting device (2) zugefuhrte electric current in dependence on a temperature of the internal combustion engine (3) is limited
3 Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der der Startvorrichtung (2) zugefuhrte elektrische Strom begrenzt wird, wenn die Temperatur desA method according to claim 2, characterized in that the electric current supplied to the starting device (2) is limited when the temperature of the
Verbrennungsmotors (3) über einem vorbestimmten Wert liegt, und dass der derInternal combustion engine (3) is above a predetermined value, and that of the
Startvorrichtung (2) zugefuhrte elektrische Strom nicht begrenzt wird, wenn dieStarting device (2) supplied electric power is not limited when the
Temperatur des Verbrennungsmotors (3) unter einem vorbestimmten Wert liegtTemperature of the internal combustion engine (3) is below a predetermined value
4 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Startvorrichtung (2) zugefuhrte elektrische Strom zeitgesteuert begrenzt wird4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the starting device (2) zugefuhrte electric current is time-limited
5 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Startvorrichtung (2) zugefuhrte elektrische Strom wahrend eines Anlaufs der Startvorrichtung (2) begrenzt wird5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the starting device (2) zugefuhrte electrical current during a start-up of the starting device (2) is limited
6 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Startvomchtung (2) zugefuhrte elektrische Strom derart begrenzt wird, dass eine Spannung eines Bordnetzes (4) des Fahrzeug nicht unter einen vorbestimmten Wert absinkt6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the starting device (2) zugefuhrte electric current is limited so that a voltage of a vehicle electrical system (4) of the vehicle does not fall below a predetermined value
7 Steuervorrichtung zum Ansteuern einer elektrischen Startvorrichtung (2) eines Verbrennungsmotors (3) eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) Strombegrenzungsmittel (8) zum Begrenzen des der elektrischen Startvorrichtung (2) zugefuhrten elektrischen Stroms umfasst Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsmittel (8) einen Widerstand (8) umfassenControl device for controlling an electric starting device (2) of an internal combustion engine (3) of a vehicle, characterized in that the control device (1) comprises current limiting means (8) for limiting the electrical current supplied to the electric starting device (2) Control device according to Claim 7, characterized in that the current-limiting means (8) comprise a resistor (8)
Steuervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsmittel (8) eine Induktivität umfassenControl device according to claim 7 or 8, characterized in that the current limiting means (8) comprise an inductance
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsmittel eine Induktivität umfassen, welche als Feldwicklung der elektrischen Startvorrichtung (2) ausgebildet istControl device according to one of claims 7-9, characterized in that the current limiting means comprise an inductance, which is designed as a field winding of the electric starting device (2)
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsmittel eine Induktivität umfassen, welche als Feldwicklung der elektrischen Startvorrichtung (2) ausgebildet ist und die elektrische Startvorrichtung (2) in Bauart und Baugroße so verändert, dass sie großer ist, als sie gemäß dem Lastfall sein mussteControl device according to one of claims 7-10, characterized in that the current limiting means comprise an inductance, which is designed as a field winding of the electric starting device (2) and the electrical starting device (2) in design and construction size changed so that it is greater than she had to be according to the load case
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7-11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsmittel (8) einen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten umfassenControl device according to one of claims 7-11, characterized in that the current limiting means (8) comprise a resistor having a negative temperature coefficient
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) ferner ein Schaltmittel (9) und eine Schaltmittelsteuereinheit (10) umfasst, wobei das Schaltmittel (9) mit der Schaltmittelsteuereinheit (10) gekoppelt ist und derart ausgestaltet ist, dass das Schaltmittel (9) von der Schaltmittelsteuereinheit (10) zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltzustand umschaltbar ist, und wobei das Schaltmittel (9) derart mit den Strombegrenzungsmitteln (8) gekoppelt ist, dass in dem ersten Schaltzustand des Schaltmittels (9) der der elektrischen Startvorrichtung (2) zugefuhrte elektrische Strom durch die Strombegrenzungsmittel (8) gefuhrt wird und in dem zweiten Schaltzustand des Schaltmittels (9) der der elektrischen StartvorrichtungControl device according to one of claims 7-12, characterized in that the control device (1) further comprises a switching means (9) and a switching means control unit (10), wherein the switching means (9) is coupled to the switching means control unit (10) and configured in that the switching means (9) is switchable by the switching means control unit (10) between a first and a second switching state, and wherein the switching means (9) is coupled to the current limiting means (8) such that in the first switching state of the switching means (9). the electrical current supplied to the electric starting device (2) is guided by the current limiting means (8) and in the second switching state of the switching means (9) that of the electric starting device
(2) zugefuhrte elektrische Strom nicht durch die Strombegrenzungsmittel (8) gefuhrt wird(2) supplied electric power is not guided by the current limiting means (8)
Steuervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1 ) ferner ein mit der Schaltmittelsteueremheit (10) gekoppeltes Temperaturerfassungsmittel (12) zum Erfassen einer Temperatur des Verbrennungsmotors (3) umfasst, und dass die Schaltmittelsteueremheit (10) derart ausgestaltet ist, dass sie das Schaltmittel (9) in Abhängigkeit von einer von dem Temperaturerfassungsmittel (12) erfasstenControl device according to Claim 13, characterized in that the control device (1) further comprises a temperature detecting means (12) coupled to the switching means control unit (10) for detecting a temperature of the internal combustion engine (3), and in that the switching means control unit (10) is arranged to control the switching means (9) in dependence from one of the temperature detecting means (12) detected
Temperatur des Verbrennungsmotors (3) ansteuertTemperature of the internal combustion engine (3) controls
Steuervorrichtung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1 ) ferner einen Zeitgeber (14) umfasst, und dass die Schaltmittelsteueremheit (10) derart ausgestaltet ist, dass sie das SchaltmittelControl device according to claim 13 or claim 14, characterized in that the control device (1) further comprises a timer (14), and that the Schaltmittelsteueremheit (10) is designed such that it the switching means
(9) in Abhängigkeit von dem Zeitgeber (14) ansteuert(9) in response to the timer (14) controls
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1 ) ferner ein mit der Schaltmittelsteuereinheit (10) gekoppeltes Drehzahlerfassungsmittel (13) zum Erfassen einer Drehzahl derControl device according to one of claims 13-15, characterized in that the control device (1) further comprises a speed detecting means (13) coupled to the switching means control unit (10) for detecting a rotational speed of the
Startvorrichtung (2) umfasst, und dass die Schaltmittelsteuereinheit (10) derart ausgestaltet ist, dass sie das SchaltmittelStarting device (2), and that the switching means control unit (10) is configured such that it the switching means
(9) in Abhängigkeit von der von dem Drehzahlerfassungsmittel (13) erfassten Drehzahl der Startvorrichtung (2) ansteuert(9) in response to the speed detected by the rotational speed detecting means (13) rotational speed of the starting device (2)
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (1) zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6 ausgestaltet istControl device according to one of claims 7-16, characterized in that the control device (1) for carrying out the method according to one of claims 1-6 is configured
Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (3), wobei der Verbrennungsmotor (3) mittels einer mit dem Verbrennungsmotor (3) gekoppelten elektrischen Startvorrichtung (2) gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Startvorπchtung (2) eine Steuervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 7-17 umfasst Vehicle having an internal combustion engine (3), wherein the internal combustion engine (3) is started by means of an electric starting device (2) coupled to the internal combustion engine (3), characterized in that the electrical starting device (2) is a control device (2) according to one of the claims 7-17 covers
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