DE10231088A1

DE10231088A1 - Schalteinrichtung für die Startanlage eines Kfz-Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10231088A1
Application number: DE2002131088
Authority: DE
Inventors: Karl-Otto Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung (20) zum Einschalten eines Startermotors (4), insbesondere für eine Startanlage eines Kfz-Verbrennungsmotors, die den Startermotor (4) auf Anforderung eines Steuergerätes (5) startet. Eine besonders einfache und kostengünstige Schalteinrichtung (20) umfaßt einen Transistor (10), der an einem Steuergerät (5) angeschlossen ist, sowie Mittel (13) zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Transistors (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zum Einschalten eines Startermotors, insbesondere für die Startanlage eines Kfz-Verbrennungsmotors, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Schalteinrichtungen der eingangs genannten Art sind Bestandteil nahezu jeden Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor. Eine typische Startanlage aus dem Stand der Technik mit einer Schalteinrichtung ist in 1 dargestellt.
1 zeigt eine Startanlage, die im wesentlichen einen Startermotor 4, ein Steuergerät 5, sowie eine zwischen Steuergerät 5 und Startermotor 4 angeordnete Schalteinrichtung 20 umfaßt. Die Schalteinrichtung 20 besteht aus einem Vorsteuerrelais 6 sowie dem eigentlichen Starterrelais 3.
Im Falle einer Startanforderung eines Fahrers (Umdrehen des Zündschlosses 2) schaltet das Steuergerät 5 zunächst das Vorsteuerrelais 6 ein. Dadurch wird der Steuereingang des Starterrelais 3 bestromt, das Starterrelais 3 zieht an, und der Startermotor 4 wird von der Batterie 1 mit Strom versorgt und startet den Verbrennungsmotor (nicht gezeigt).
Die dargestellte Anordnung umfasst insgesamt zwei Relais, nämlich das Vorsteuerrelais 6 und das Starterrelais 3, da das Starterrelais 3 zum Schalten üblicherweise mehr als 3
0A benötigt und das im Fahrzeug eingesetzte Steuergerät 5 in der Regel nur einen geringen Steuerstrom von ca. 2A liefert.
Das Steuergerät 5 ist üblicherweise derart eingerichtet, daß es das Vorsteuerrelais 6 nur dann aktiviert und den Start einleitet, wenn sich der Verbrennungsmotor im Stillstand befindet und das Getriebe in Leerlaufstellung bzw. die Kupplung gedrückt ist.
Eine derartige Startanlage ist wegen der erforderlichen zwei P.elais relativ teuer und bedarf außerdem einer relativ komplizierten Verdrahtung.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schalteinrichtung für eine Startanlage eines Kfz zu schaffen, die wesentlich einfacher aufgebaut und kostengünstiger ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen. der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, die Schalteinrichtung mittels einer Transistoranordnung zu realisieren, bei der ein Transistor von einem Steuergerät angesteuert wird, um einen Startermotor einzuschalten. Der Transistor dient dabei als elektrischer Schalter zum Durchschalten der Stromversorgung auf den Startermotor bzw. auf ein Starterrelais. Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Transistors sind ferner Diagnosemittel vorgesehen. Transistor und Diagnosemittel können als integrierte Schaltung realisiert sein. Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung ist daher sehr einfach und kostengünstig herzustellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zum ersten Transistor in Serie geschalteter zweiter Transistor als Redundanz vorgesehen, wodurch eine wesentlich bessere Funktionssicherheit der Schalteinrichtung erreicht werden kann.

Eine mögliche Realisierung von Diagnosemitteln zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Transistoren ist ein parallel zum Ausgang der Transistoren geschalteter Spannungsteiler, der bei Normalbetrieb (beide Transistoren funktionieren ordnungsgemäß) an einem Mittenknoten zwischen den beiden Transistoren ein Spannungsfenster vorgibt. Ist einer der Transistoren durchlegiert (Kurzschluß) so ändert sich die Spannung an einem Diagnoseknoten der Schalteinrichtung und die Fehlfunktion eines der Transistoren kann vom Steuergerät festgestellt werden.

Die Diagnosemittel zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Transistoren umfassen neben dem Spannurgsteiler vorzugsweise auch einen Widerstand; der an einem Hauptanschluss (D, S bzw. C, E) und dem Steueranschluss eines Transistors angeschlossen ist. Wird der Hauptanschluss über eine Widerstandsanordnung auf die Steuerleitung zurückgeführt, kann die Steuerleitung gleichzeitig als Diagnoseleitung genutzt werden.

Das Steuergerät lässt vorzugsweise nur dann einen Start des Motors zu, wenn die Transistoren der Schalteinrichtung einwandfrei funktionieren.

Zur Erhöhung der Schaltschwelle der Transistoren kann in den zu den Transistoren führenden Steuerleitungen jeweils eine Diodenanordnung vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung kann entweder unmittelbar mit einem Startermotor verbunden oder an einem Starterrelais angeschlossen sein, welches die Stromquelle auf Anforderung mit dem Startermotor verbindet.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung kann ferner in den Startermotor mit integriert sein (Anbaulösung) oder außerhalb des Startermotors angeordnet sein (Wegbaulösung).
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Schalteinrichtung in einem Bürstenplattenmodul des Startermotors integriert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Startanlage gemäß dem Stand der Technik;
2 eine Ausführungsform einer Schalteinrichtung gemäß der Erfindung;
3 eine Startanlage mit einer Schalteinrichtung nach 2;
4a, 4b verschiedene Anordnungen der Schalteinrichtung in einer Startanlage;
5 eine Startanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Wegbaulösung); und
6 eine Startanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Anbaulösung).
Bezüglich der Erläuterung von 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
2 zeigt eine IC-Schalteinrichtung 20 zum Einschalten eines Startermotors 4 in einem Kfz gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Schalteinrichtung 20 umfaßt im wesentlichen zwei in Serie geschaltete Transistoren 10, 18, die von einem Steuergerät 5 (1) über eine Steuerleitung 9 angesteuert werden. Bei Vorliegen eines Steuersignals gehen die Transistoren 10, 18 in den niederohmigen Zustand und ermöglichen dadurch die Stromversorgung eines an der Klemme Kl.50 angeschlossenen Startermotors 4. Wahlweise kann der untere Anschluss auch mit einem Starterrelais 3 (Kl.45) verbunden sein.
Der zweite Transistor 18 ist in Redundanz zum ersten Transistor 10 vorgesehen und dient ausschließlich zur Erhöhung der Funktionssicherheit der Schalteinrichtung 20. Ist einer der Transistoren 10, 18 durchlegiert (ausgangsseitiger Kurzschluß), kann noch der andere funktionsfähige Transistor die Schaltfunktion übernehmen.
Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Transistoren 10, 18 sind ein Spannungsteiler mit Widerständen 14, 15, sowie jeweils ein Widerstand 13 bzw. 19 als Diagnosemittel vorgesehen. Die Widerstände 13, 19 sind jeweils zwischen einem Hauptanschluss der Transisteren 10, 18 und der Steuerleitung 9 angeordnet.
Ist einer der beiden Transistoren 10, 18 durchlegiert und nicht mehr in der Lage, auszuschalten, so wird dies von der Steuereinrichtung 5 erkannt. Bei einer Fehlfunktion des Transistors 10 würde die Spannung am Diagnoseknoten M ansteigen. Ist dagegen der zweite Transistor 18 durchlegiert, würde die Spannung am Knoten M absinken. Dies wird vom Steuergerät 5 erkannt.
Das Steuergerät 5 prüft vor der Ausgabe eines Steuersignals die Funktionsfähigkeit der Schalteinrichtung 20 und erzeugt nur dann ein Steuersignal, wenn. kein Defekt festgestellt wurde.
Zur Erhöhung der Schaltschwelle der Transistoren 10, 18 ist an deren Steuereingang jeweils eine Diodenanordnung, bestehend aus einer Diode 12 bzw. 17 und einem Widerstand 11 bzw. 16 vorgesehen.
Der obere Anschluß der Schalteinrichtung 20 kann entweder mit dem Zündschloss (Kl.15) oder unmittelbar mit der Batterie (Kl.30) verbunden sein.
3 zeigt die in eine Startanlage integrierte Schalteinrichtung 20 zusammen mit einem Steuergerät 5 und einem Startermotor 4. Dabei ist die Schalteinrichtung 20 mit einem Starterrelais 3 verbunden, das die Stromzufuhr von der Batterie 1 zum Startermotor 4 ein- und ausschaltet. Sowohl die Schalteinrichtung 20 als auch der Startermotor 4 sind an der gleichen Klemme angeschlossen.
4a und 4b zeigen verschiedene Verschaltungen der Schalteinrichtung 20. In 4a ist das Starterrelais 3 unmittelbar an der Klemme Kl.1.5, und der Startermotor 4 an der Klemme Kl.30 (Batterie) angeschlossen, wogegen in 4b das Starterrelais 3 als auch der Startermotor 4 an der Klemme Kl.30 angeschlossen sind.
5 zeigt eine Verschaltung, bei der die Schalteinrichtung 20 außerhalb des Startermotors 4 angeordnet ist (Wegbaulösung).
6 zeigt schließlich eine Startanlage, bei der die Starteinrichtung 20 im Startermotor integriert ist (Anbaulösung). Die Schalteinrichtung 20 kann dabei insbesondere in einem Bürstenplattenmodul des Startermotors 4 integriert sein. Im Unterschied zu den vorstehend gezeigten Startanlagen umfasst die Startanlage von 6 einen Datenbus, wie z.B. einen CAN-Bus zwischen Steuergerät 5 und Startermotor 4, womit z.B. eine Sicherheitsabfrage (Ermittlung, ob die Schalteinrichtung 20 defekt ist) durchgeführt werden kann.

1: Batterie
2: Zündschloss
3: Starterrelais
4: Startermotor
5: Steuergerät
6: Vorsteuerrelais
9: Steuerleitung
10: Transistor
11: Widerstand
12: Diode
13: Widerstand
14, 15: Spannungsteiler
16: Widerstand
17: Diode
18: Transistor.
19: Widerstand
20: Schalteinrichtung

Claims

Schalteinrichtung zum Einschalten eines Startermotors (4), insbesondere für eine Startanlage eines Kfz-Verbrennungsmotors, die von einem Steuergerät (5) angesteuert wird und den Startermotor (4) auf Anforderung des Steuergerätes (5) startet, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (20) einen vom Steuergerät (5) angesteuerten Transistor (10), sowie Diagnosemittel (13, 14, 15) zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Transistors (10) aufweist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum ersten Transistor (10) in Serie geschalteter zweiter Transistor (18) vorgesehen ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (13, 14, 15) zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Transistors (10) einen Spannungsteiler (14,15) umfassen, der am Ausgang der Transistoren (10, 18) vorgesehen ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (13, 14, 15) zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Transistors (10, 18) einen Widerstand (13, 19) umfassen, der zwischen einem Hauptanschluss des Transistors (10, 18) und einer Steuerleitung (9) angeordnet ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerleitung (9), über die der Transistor (10, 18) angesteuert wird, vom Steuergerät (5) gleichzeitig als Diagnoseleitung genutzt wird.
Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuereingang eines Transistors (10, 18) eine Diodenanordnung (12, 17) zur Erhöhung der Schaltschwelle vorgesehen ist.
Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (20) unmittelbar mit dem Startermotor (4) verbunden ist.
Startanlage zum Starten eines Kfz-Verbrennungsmotors mit einem Steuergerät (5) und einer Schalteinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Startanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (5) derart eingerichtet ist, dass nur dann ein Startvorgang eingeleitet wird, wenn die Transistoren (10, 18) der Schalteinrichtung (20) voll funktionsfähig sind.