DE3834855A1

DE3834855A1 - STARTER OF A MOTOR VEHICLE WITH INTEGRATED POWER ELECTRONICS

Info

Publication number: DE3834855A1
Application number: DE3834855A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kaesmeier; Christian Ertl; Karl Michael Knoll; Guenter Watzinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1990-04-19
Also published as: ES2030252T3; EP0363933B1; EP0363933A1; DE58900868D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Starter eines Kraftfahrzeugs mit einem Magnetschalter zum Ein- und Ausschalten des Starterstroms, wobei der Magnetschalter in Wirkverbindung mit dem Zündschloß des Kraftfahrzeugs steht.The invention relates to a starter of a motor vehicle with a Magnetic switch for switching the starter current on and off, the Magnetic switch in operative connection with the ignition lock of the motor vehicle stands.

Ein solcher Starter oder Anlasser eines Kraftfahrzeugs ist hinreichend bekannt. Der Magnetschalter innerhalb des Starters wird über das Zündschloß aktiviert. Diese Aktivierung hat zwei Vorgänge zur Folge. Einer besteht darin, daß das im Starter befindliche Ritzel in das Zahnrad am Schwungrad eingespurt wird. Der andere Vorgang besteht darin, daß ein Starterstrom zugeschaltet wird, der den mit dem Ritzel verbundenen Motor antreibt und so den Startvorgang ein leitet.Such a starter or starter of a motor vehicle is well known. The magnetic switch inside the starter is activated via the ignition lock. This activation results in two processes. One is that pinion located in the starter is engaged in the gear on the flywheel. The other process is that a starter current is switched on drives the motor connected to the pinion and thus starts the engine directs.

Der Magnetschalter ist über das Zündschloß des Fahrzeugs mit der Batterie verbunden. Dadurch entstehen lange Leitungswege mit einem hohen Querschnitt von der Batterie über das Zündschloß zu dem Starter. Diese Leitungswege sind nicht abgesichert, verursachen hohe Störfelder und eine hohe Verlustleistung und erhöhen das Fahrzeuggewicht. Außerdem muß das Zündschloß in schwerer und aufwendiger Bauweise ausgeführt werden, um den Strom für den Starter-Magnetschalter sicher schalten zu können.The magnetic switch is on the ignition lock of the vehicle with the battery connected. This creates long lines with a large cross-section from the battery via the ignition lock to the starter. These routes are not protected, cause high interference fields and high power loss and increase the vehicle weight. In addition, the ignition switch must be heavier and elaborate design to run the electricity for the To be able to switch starter magnetic switches safely.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Starter der eingangs ge nannten Art so auszugestalten, daß eine einfachere Bauweise des Zündschlosses und der Einsatz von Zuleitungen mit kleinem Querschnitt möglich sind.The invention is therefore based on the object, a starter of the beginning ge named type so that a simpler design of the ignition lock and the use of feed lines with a small cross-section are possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine in den Starter integrierte Leistungselektronik gelöst, über deren Augangsstrom der Magnetschalter an steuerbar ist und deren Steuereingang über eine Steuerleitung mit dem Zünd schloß in Verbindung steht. Diese Maßnahme hat zur Folge, daß der relativ hohe Arbeitsstrom, den der Magnetschalter benötigt, nicht über das Zündschloß geleitet wird. Dadurch wird erreicht, daß nur kurze Leitungswege mit großen, nicht abgesicherten Leitungsquerschnitten vorhanden sind. Dies bringt den Vorteil einer Gewichtsersparnis, einer Reduktions des Kurzschlußrisikos und der Verringerung von Störfeldern bei der Starterbetätigung mit sich. Außerdem kann das Zündschloß einfacher konstruiert sein, da es keine hohen Ströme schalten muß. Dadurch wird eine Kostenreduktion, eine Gewichtsreduktion und eine Erhöhung der Dauerhaltbarkeit erreicht.According to the invention, this task is integrated into the starter Power electronics solved, via the output current of the magnetic switch is controllable and its control input via a control line with the ignition lock communicates. This measure has the consequence that the relative high working current, which the magnetic switch needs, not via the ignition lock is directed. This ensures that only short lines with large, unsecured wire cross-sections are available. This brings the Advantage of saving weight, reducing the risk of short circuit and Reduction of interference fields when starting the starter. Furthermore The ignition lock can be constructed more simply since there are no high currents must switch. This will reduce costs, reduce weight and achieved an increase in durability.

Über das Zündschloß wird lediglich noch ein Steuersignal zur Startanforderung an die Leistungselektronik geschickt. In diesem einfachen Fall steuert die Startan forderung direkt die Leistungselektronik am oder im Starter. Die Formulierung "in den Starter integrierte Leistungselektronik" soll sämtliche Anbaumöglichkeiten umfassen, die geeignet sind, die elektrische Verbindung zwischen dem Magnetschalter und der Leistungselektronik möglichst kurz zu halten. Es sind also auch am Startergehäuse oder in unmittelbarer Nähe des Star ters angebrachte Leistungsbausteine mit eingeschlossen.Only a control signal is sent to the start request via the ignition lock sent the power electronics. In this simple case, the start controls power electronics directly on or in the starter. The wording "Power electronics integrated in the starter" should all Include mounting options that are suitable for the electrical connection between the magnetic switch and the power electronics as short as possible hold. It is also on the starter housing or in the immediate vicinity of the star Included power modules included.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen den Steuereingang der Leistungselektronik und das Zündschloß ein elektronisches Steuergerät eingeschaltet ist, von welchem das Betätigen des Magnetschalters entsprechend einer vorgegebenen Starterbetätigungsroutine in Abhängigkeit von aktuellen Betriebszuständen des Fahrzeugs steuerbar ist. Beispielsweise kann die Starterbetätigung zu früh sein, weil z. B. bei einem Diesel-PKW das Vorglühen noch nicht beendet ist. Ferner kann eine Starterbe tätigung über das Steuergerät bei schon laufendem Motor oder bei eingelegtem Gang und nicht betätigter Kupplung verhindert werden. Auch kann über das Steuergerät in die Dauer des Anlaßvorgangs eingegriffen werden, indem dieser erst beendet wird, wenn die Leerlaufdrehzahl des Motors erreicht ist. Durch das Steuergerät werden somit mögliche Fehlbetätigungen des Starters wirkungsvoll verhindert. Die Starterbetätigung erfolgt nur in einem zulässigen Fahrzeug- und Motor-Betriebszustand. Es wird durch die optimierte Starterbetätigungsdauer eine Verbesserung der Batterie-Ladebilanz erreicht. Die Betriebssicherheit von Hand schaltfahrzeugen wird erhöht, da ein Betätigen des Starters bei Kraftschluß zwischen Motor und Getriebe verhindert werden kann. Weiterhin wird die Lebens dauer des Starter-Ritzels und des Zahnkranzes erhöht, da ein Starten bei laufendem Motor nicht möglich ist. Ferner dauert der Anlaßvorgang nur so lange, bis der Motor sicher selbst läuft und wird andererseits verhindert, daß der Anlaßvorgang länger dauert, als bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl des Motors erforderlich. Schließlich ergeben sich noch Vorteile beim sogenannten Start-Stop-Betrieb des Fahrzeugs, indem die dazu benötigten Steuerfunktionen einfach in das Steuerprogramm des Steuergerätes einbezogen werden können.A particularly advantageous embodiment of the invention is characterized by this from that between the control input of the power electronics and the ignition lock an electronic control unit is switched on, from which the actuation of the Magnetic switch according to a predetermined starter actuation routine in Is controllable depending on the current operating conditions of the vehicle. For example, the starter actuation may be too early because e.g. B. at one Diesel car preheating has not yet ended. Furthermore, a Starterbe operation via the control unit with the engine already running or with the engine inserted Gear and not actuated clutch can be prevented. Also can about that Control unit can be intervened in the duration of the starting process by this is only ended when the engine idling speed is reached. By the The control unit thus makes possible incorrect actuation of the starter effective prevented. The starter is actuated only in a permitted vehicle and Engine operating status. Due to the optimized starter actuation duration, it becomes a Improved battery charge balance achieved. Operational safety by hand Switching vehicles is increased because the starter is actuated when the force is applied between engine and transmission can be prevented. The life continues Duration of the starter pinion and the sprocket increased, because a start at running engine is not possible. Furthermore, the starting process takes only so long until the engine runs safely and on the other hand is prevented that the Starting takes longer than the idle speed of the Motor required. Finally, there are advantages with the so-called Start-stop operation of the vehicle by the necessary control functions can easily be included in the control program of the control unit.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungs beispiels und der Zeichnung erläutert. Es zeigtThe invention is described in the following based on the description of an embodiment example and the drawing explained. It shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild zum Starter mit integrierter Leistungselektronik und Fig. 1 is a block diagram of the starter with integrated power electronics and

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Arbeitsweise des elektronischen Steuergerätes. Fig. 2 is a flowchart for the operation of the electronic control unit.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Starter bezeichnet, der als Block dargestellt ist. Der Starter 1 ist in Teilblöcke zerlegt gezeigt, von welchen der erste Teilblock den im wesentlichen aus dem Ritzel, dem Zahnkranz, dem Antriebsmotor etc. be stehenden mechanischen Teil 3 des Starters symbolisiert. Der zweite Teilblock symbolisiert einen Magnetschalter 5, mit dessen Hilfe der mechanische Teil an den Motor angekoppelt wird und der Antriebsmotor des Ritzels betrieben wird. Der dritte Teilblock symbolisiert eine Leistungselektronik 7, deren Ausgangsstrom den Magnetschalter 5 ansteuert.In Fig. 1, 1 denotes a starter, which is shown as a block. The starter 1 is shown broken down into sub-blocks, of which the first sub-block symbolizes the mechanical part 3 of the starter which essentially consists of the pinion, the ring gear, the drive motor, etc. The second sub-block symbolizes a magnetic switch 5 , with the aid of which the mechanical part is coupled to the motor and the drive motor of the pinion is operated. The third sub-block symbolizes power electronics 7 , the output current of which drives the magnetic switch 5 .

Die Leistungselektronik 7 weist einen Steuereingang 9 auf, der über eine Steuer leitung 11 mit dem Zündschloß 13 des Kraftfahrzeugs verbunden ist. In der darge stellten Ausführungsform ist die Steuerleitung 11 nicht durchgehend ausgeführt, sondern zwischen den Steuereingang 9 der Leistungselektronik 7 und das Zünd schloß 13 ist ein elektronisches Steuergerät 15 eingeschaltet. An das Steuergerät 15 führen Informationsleitungen 17 a bis 17 c, die das Steuergerät 15 mit zu sätzlichen Informationen über den Betriebszustand das Kraftfahrzeugs versorgen. Über die Informationsleitung 17 a wird beispielsweise die Drehzahl des Motors mit geteilt, über die Informationsleitung 17 b, ob ein Gang eingelegt ist, und über die Informationsleitung 17 c die Dauer des Vorglühens mit einer Glühkerze.The power electronics 7 has a control input 9 , which is connected via a control line 11 to the ignition lock 13 of the motor vehicle. In the Darge presented embodiment, the control line 11 is not continuous, but between the control input 9 of the power electronics 7 and the ignition lock 13 , an electronic control unit 15 is turned on. Lead to the control unit 15 information lines 17 a to 17 c that supply the controller 15 with information about the operation to sätzlichen state, the motor vehicle. Via the information line 17 a , for example, the speed of the engine is reported, via the information line 17 b whether a gear is engaged, and via the information line 17 c the duration of the preheating with a glow plug.

Die Funktion des Steuergerätes 15, das wahlweise vorhanden ist, wird anhand der Fig. 2 später erläutert. Wesentlich ist, daß die Leistungselektronik 7 in unmittel barer Nähe zum Magnetschalter 5 angeordnet ist. Dadurch bedarf es lediglich noch der Steuerleitung 11, um vom Zündschloß 13 die Startanforderung an den Starter 1 zu richten. Die Steuerleitung 11 kann mit dünnem Querschnitt ausge führt werden, da sie lediglich ein Steuersignal zu übertragen hat. Das Zündschloß 13 kann dadurch in einfacher Bauweise ausgeführt werden, was eine Kostenre duktion, eine Gewichtsreduktion und eine Erhöhung der Dauerhaltbarkeit zur Folge hat. Durch die Anordnung der Leistungselektronik 7 in unmittelbarer Nähe des Magnetschalters 5 sind nur sehr kurze Leitungswege mit einem großen, nicht ab gesicherten Leitungsquerschnitt vorhanden. Dieses wiederum hat die bereits ange sprochene Gewichtsersparnis, die Reduktion des Kurzschlußrisikos und die Verrin gerung der Störfelder bei Starterbetätigung zur Folge.The function of the control unit 15 , which is optionally available, will be explained later with reference to FIG. 2. It is essential that the power electronics 7 is arranged in the immediate vicinity of the magnetic switch 5 . This only requires the control line 11 to direct the start request to the starter 1 from the ignition lock 13 . The control line 11 can be made with a thin cross-section, since it only has to transmit a control signal. The ignition lock 13 can be carried out in a simple design, which results in a cost reduction, a weight reduction and an increase in durability. The arrangement of the power electronics 7 in the immediate vicinity of the magnetic switch 5 means that there are only very short line paths with a large, not secured line cross-section. This, in turn, results in the weight savings already mentioned, the reduction in the risk of short circuit and the reduction of the interference fields when the starter is actuated.

In Fig. 2 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das ein Beispiel für die Arbeitsweise des Steuergerätes 15 darstellt. Das Flußdiagramm beginnt mit einem Block 20, der den Beginn der Starterbetätigungsroutine symbolisiert. In der Starterbe tätigungsroutine wird als erstes überwacht, ob das Zündschloß 13 eingeschaltet ist. Dies ist durch einen zweiten Block 22 angedeutet. Ist das Zündschloß 13 nicht eingeschaltet, so wird über die Steuerleitung 11 direkt das Signal "Start-aus" an einen Starter-aus-Block 24 gegeben. Von dort führt das Flußdiagramm zu seinem Ende von wo das Abfragen des Startroutine-Blocks 20 durch das Vorliegen eines Einschaltsignals des Zündschlosses wiederholt oder - gegebenenfalls - aufgrund eines vorbestimmten Zeitprogrammes oder dergleichen selbsttätig wiederholt wird. Befindet sich das Zündschloß im eingeschalteten Zustand, so wird - nur bei Dieselfahrzeugen - in einem Vorglüh-Block 26 abgefragt, ob die Vorglühphase des Diesel-PKW's beendet ist. Ist dieses nicht das Fall, so wird zum Starter-aus-Block 24 durchgesteuert und die Starterbetätigungsroutine wird aufgrund des Vorliegens eines neuen Einschaltsignals des Zündschlosses wiederholt oder - gegebenenfalls mit gewisser Zeitverzögerung - selbsttätig wiederholt. Ist dagegen das Vorglühen beendet, so wird auf die logische Abfrage zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Geschwindigkeitsblock 28 durchgesteuert. Dort wird die Geschwindigkeit des Fahr zeugs mit einer Grenzgeschwindigkeit verglichen. Rollt das Fahrzeug schneller als die Grenzgeschwindigkeit, so wird zum Starter-aus-Block 24 durchgeschaltet und ein Startvorgang unterbunden. Steht das Fahrzeug hingegen still oder rollt es nur mit einer kleinen Geschwindigkeit unterhalb der Grenzgeschwindigkeit, so wird als nächstes zu einem Drehzahl-Block 30 durchgesteuert, der überprüft, ob der Motor steht. Dreht sich der Motor noch, ist also das Einspuren des Starters ungünstig, so wird zum Starter-aus-Block 24 durchgeschaltet. Ist die Drehzahl dagegen Null oder nahe Null, so wird der nächste Block, ein Kupplungs-Block 32, angesteuert. FIG. 2 shows a flow diagram which represents an example of the mode of operation of the control device 15 . The flow chart begins at block 20 which symbolizes the start of the starter actuation routine. In the Starterbe actuation routine is first monitored whether the ignition lock 13 is turned on. This is indicated by a second block 22 . If the ignition lock 13 is not switched on, the signal “start-off” is sent directly to a starter-off block 24 via the control line 11 . From there, the flow chart leads to its end from where the interrogation of the start routine block 20 is repeated by the presence of a switch-on signal from the ignition lock or - if necessary - is repeated automatically on the basis of a predetermined time program or the like. If the ignition lock is in the switched-on state, a pre-glow block 26 is queried - only in the case of diesel vehicles - whether the pre-glow phase of the diesel car has ended. If this is not the case, control is passed to the starter-off block 24 and the starter actuation routine is repeated due to the presence of a new switch-on signal from the ignition lock or - if necessary with a certain time delay - repeated automatically. If, on the other hand, the preheating has ended, the logic query on the speed of the vehicle is carried out in speed block 28 . There the speed of the vehicle is compared with a limit speed. If the vehicle rolls faster than the limit speed, the system switches through to the starter-off block 24 and prevents a starting process. If, on the other hand, the vehicle is at a standstill or is only rolling at a low speed below the limit speed, the next step is to control a speed block 30 which checks whether the engine is stopped. If the engine is still rotating, ie if it is unfavorable for the starter to be engaged, it is switched through to the starter-off block 24 . If, on the other hand, the speed is zero or close to zero, the next block, a clutch block 32 , is activated.

Ist die Kupplung betätigt, wird über einen Starter-ein-Block 34 über die Steuerlei tung 11 ein Steuersignal an die Leistungselektronik 7 abgegeben. Der Startvorgang des Motors wird also eingeleitet. Ist die Kupplung hingegen nicht betätigt, so wird über einen Getriebe-Block 36 abgefragt, ob sich das Getriebe in einer neutralen Stellung befindet. Ist dies nicht das Fall, so wird direkt zum Starter-aus-Block 24 durchgeschaltet und ein Startvorgang verhindert. Befindet sich das Getriebe da gegen in neutraler Stellung, wird der Starter-ein-Block 34 angesteuert, woraufhin die Leistungselektronik 7 angesteuert wird. If the clutch is actuated, a control signal is sent to the power electronics 7 via a starter-a block 34 via the control line 11 . The engine is started. If, on the other hand, the clutch is not actuated, a transmission block 36 is used to query whether the transmission is in a neutral position. If this is not the case, the system switches directly to the starter-off block 24 and prevents a starting process. If the gearbox is in a neutral position, the starter-on block 34 is activated, whereupon the power electronics 7 are activated.

Zum zeitgenauen Ausschalten des laufenden Starters ist der Starter-ein-Block 34 mit einem Leerlaufdrehzahl-Block 38 verbunden. Dort wird überprüft, ob der Motor bereits die Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, wird über eine Schleife dem Starter-ein-Block 34 weiterhin das Anforderungssignal zum Be tätigen des Starters zugeführt. Ist hingegen die Leerlaufdrehzahl n _LL erreicht, so wird ein Steuersignal vom Leerlaufdrehzahl-Block 38 zum Starter-aus-Block 24 ab gegeben, um den Startvorgang zu beenden. Damit ist das Ende 40 der Startbe tätigungsroutine erreicht und es ist ein reibungsloser Anlaßvorgang gewährleistet.The starter-on block 34 is connected to an idling speed block 38 in order to switch off the running starter precisely. There it is checked whether the engine has already reached idling speed. If this is not the case, the starter-on block 34 continues to be supplied with the request signal for actuating the starter via a loop. If, on the other hand, the idling speed n _{LL has been} reached, a control signal is issued from the idling speed block 38 to the starter-off block 24 in order to end the starting process. This is the end 40 of the Startbe actuation routine and a smooth starting process is guaranteed.

Das elektronische Steuergerät 15 gestattet also sowohl die optimale Auslösung als auch Beendigung des Startvorgangs. Das elektronische Steuergerät 15 kann beispielsweise als digitales Motorelektronik- oder Dieselelektronik-Steuergerät aus geführt sein.The electronic control device 15 thus allows both the optimal triggering and the termination of the starting process. The electronic control unit 15 can, for example, be designed as a digital engine electronics or diesel electronics control unit.

Claims

1. Starter eines Kraftfahrzeugs mit einem Magnetschalter zum Ein- und Aus schalten des Starterstroms, wobei der Magnetschalter in Wirkverbindung mit dem Zündschloß des Kraftfahrzeugs steht, gekennzeichnet durch eine in den Starter integrierte Leistungselektronik, über deren Ausgangsstrom der Magnetschalter ansteuerbar ist und deren Steuereingang über eine Steuerleitung mit dem Zündschloß in Verbindung steht.1. Starter of a motor vehicle with a magnetic switch for switching the starter current on and off, the magnetic switch being operatively connected to the ignition lock of the motor vehicle, characterized by power electronics integrated into the starter, via whose output current the magnetic switch can be controlled and whose control input is via a Control line is connected to the ignition lock.

2. Starter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Steuereingang der Leistungselektronik und das Zündschloß ein elektronisches Steuergerät eingeschaltet ist, von welchem das Betätigen des Magnetschalters entsprechend einer vorgegebenen Starterbetätigungsroutine in Abhängigkeit von aktuellen Betriebszuständen des Fahrzeugs steuerbar ist.2. Starter according to claim 1, characterized in that between the Control input of the power electronics and the ignition lock an electronic Control unit is switched on, from which the actuation of the Magnetic switch according to a predetermined starter actuation routine controllable depending on the current operating conditions of the vehicle is.

3. Starter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuergerät auf einen Start-Stop-Betrieb des Fahrzeugs umstellbar ist.3. Starter according to claim 2, characterized in that the electronic Control unit is convertible to a start-stop operation of the vehicle.