EP2446135A1 - Steuervorrichtung für einen elektrischen hochstromverbraucher, verfahren zum betreiben derselben, computerprogrammprodukt - Google Patents

Steuervorrichtung für einen elektrischen hochstromverbraucher, verfahren zum betreiben derselben, computerprogrammprodukt

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Publication number
EP2446135A1
EP2446135A1 EP10715846A EP10715846A EP2446135A1 EP 2446135 A1 EP2446135 A1 EP 2446135A1 EP 10715846 A EP10715846 A EP 10715846A EP 10715846 A EP10715846 A EP 10715846A EP 2446135 A1 EP2446135 A1 EP 2446135A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current
control device
consumer
energizing
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10715846A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jie Ge
Achim Herzog
Falco Sengebusch
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SEG Automotive Germany GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2446135A1 publication Critical patent/EP2446135A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0862—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by the electrical power supply means, e.g. battery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/087—Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N2300/00—Control related aspects of engine starting
    • F02N2300/20—Control related aspects of engine starting characterised by the control method
    • F02N2300/2004—Control related aspects of engine starting characterised by the control method using adaptive control

Definitions

  • Control device for a high current electrical consumer method for
  • the invention relates to a control device for a high-current electrical consumer, in particular a starter control for a starter motor of an internal combustion engine in a motor vehicle, in a circuit with an internal ohmic resistance and with further ohmic resistances, in particular line resistances in a total circuit. Moreover, the invention relates to a method for operating a control device and a computer program product.
  • a controller for driving a high-current consumer changes a current and / or a voltage based on desired requirements.
  • DE 10 2005 021 227 A1 describes a starting device for an internal combustion engine in a motor vehicle with an electronic control device, in which the starter motor is directly controlled by a transistor from the control device.
  • the control device comprises an adaptation device for adaptation to an individual ohmic total resistance of a circuit.
  • the control device in particular for different ohmic resistances of the circuit or for different circuits, the energization of a high current load to the individual resistive total resistance of the circuit can be adjusted, in particular to apply the high current consumer with a defined current.
  • Different total resistances are caused, for example, by different cable guides with different cable lengths, cable diameters or also cable materials for different motor vehicle platforms or can also be caused by an aging or temperature influence, whereby in particular the inner cable resistance changes as a function of the temperature.
  • the control device is a starter control for a starter motor of an internal combustion engine in a motor vehicle, wherein preferably a current guide for energizing the starter motor as a high-current consumer through the starter control takes place, with a battery as a power source.
  • a current guide for energizing the starter motor as a high-current consumer through the starter control takes place, with a battery as a power source.
  • the matching device can be realized with an electronic circuit arrangement of analog components, for example with a constant current source in analog circuit technology.
  • the control device in particular the adaptation device, comprises a circuit arrangement with digital components, in particular a microcomputer with a memory, for example with a program memory with program instructions.
  • digital circuit technology different functions for the adaptation can be implemented cost-effectively.
  • the microcomputer With the microcomputer, the control device with little effort to an individual total resistance, especially from different electrical high current consumers, adapt.
  • the current is measured and evaluated during the energization of the high-current consumer.
  • an influence of the individual resistive total resistance can be taken into account directly.
  • the adaptation device comprises a current measuring device for measuring the current, in particular the current for energizing the high-current consumer, wherein the current measuring device is in communication with the microcomputer for the evaluation and corresponding control of the high-current consumer.
  • a current state, in particular the total resistance, of the circuit is determined with the current measurement, so that the high-current consumer is controlled appropriately defined.
  • the controller can adapt to different vehicle platforms or even to a temperature-related or aging-related changing total resistance of the circuit.
  • the current measuring device comprises an analog-to-digital converter to determine the current through a measurement of a voltage drop across a resistor, so that a cost-effective and accurate measurement and also a simple processing in the inventive adaptation by means of the microcomputer is made possible.
  • a particularly preferred embodiment of the control device has at least two parallel-connected current paths for energizing the high-current consumer.
  • the parallel-connected current paths are each connected to a - A -
  • nem circuit breaker designed to energize each current paths individually by turning on the corresponding circuit breaker. Then, a total output via the control device for energizing, or by the control device for energizing current can be controlled by certain, preferably, as explained below, defined by a Bestromungslitis current paths are energized by the parallel-connected current paths each with its power switch, so the individual currents of the respectively energized current paths add up to the delivered current.
  • the energizing group is a mere information as to which or how many of the parallel-connected current paths are to be energized.
  • the lighting group can therefore also represent current paths that are currently not energized, but are to be energized only at a later date.
  • the energizing group can also comprise all of the current paths connected in parallel, in particular for a maximum total current, or else none of the current paths to be energized, in order for example to interrupt the energization of the high-current consumer, for example for pulsed operation.
  • the lighting group is determined by the matching device, in particular independently by the microcomputer of the control device, for example as a list or as a number.
  • the energizing group can also be changed or adapted with the microcomputer and stored in the memory in order, for example, to energize the current paths represented by the energizing group at a later time.
  • an easy-to-implement control for energizing a high current load is enabled, namely only by switching the power switch according to the Bestromungsrios, controlled by the microcomputer.
  • the resistance of the entire circuit determines the current for energizing the high-current consumer. Since the parallel current paths each have a power switch, the internal total resistance of the control device, so also the resulting total resistance of the circuit, adapted and so the high-current load can be controlled defined.
  • each of the parallel-connected current paths has a current-limiting device, in particular an ohmic resistor.
  • the current of the energization of each of the current paths can be adjusted, but at least the ratio of the currents of at least two current parallel current paths set.
  • the circuit breakers may also be designed as electromagnetic switches, for example as a motor vehicle relay.
  • it is preferred to select electronic components as the power switch for example transistors, and particularly preferably field-effect transistors.
  • Such components can be easily integrated and mounted in the control device and have a long service life, a low weight and a small size.
  • a single circuit breaker may also include a plurality of switches connected in parallel, that is, for example, parallel-connected field effect transistors, so that the current for energizing a current path is also distributed to a plurality of individual switches, each switching lower currents, ie more cost-effective, of a longer service life or smaller.
  • a single current path can be acted upon by a current which is greater than a maximum, each with an available field effect transistor switchable current.
  • the object is also solved by a computer program product in that it can be loaded into a program memory with program instructions in order to carry out all the steps of one of the methods mentioned above or below, when the computer program product is executed in the control device according to the invention, in particular the microcomputer.
  • the current for energizing the high-current consumer can be controlled by the control device by means of the current paths, wherein preferably different currents can be set by a different selection or number of current paths to be energized, ie different energization groups.
  • different current paths can be designed for different currents, for example by different ohmic resistors as current limiting devices, ie deliver different contributions to a total current.
  • different current paths for the same currents for example, by the same ohmic resistors as current limiting devices, be designed.
  • the total current ie the current for energizing the high-current consumer, can be controlled simply by a mere number of the respectively energized current paths.
  • path information about characteristics of the current paths can be stored by the matching device in the memory of the microcomputer such that the current resulting from a current group for supplying the high current consumer with the Microcomputer is calculable and defined by switching corresponding circuit breaker is controllable.
  • the current for energizing the high-current load is controlled by changing the lighting group to ultimately energize a different combination or a different selection of the parallel-connected current paths.
  • the energizing group When a current for energizing the high current consumer is exceeded by a threshold value, the energizing group can be changed so that the total resistance of the current paths represented by the energizing group is increased, that is, the current is reduced. Accordingly, even when a current for energizing the high-current consumer falls below one, preferably different from the first threshold, Threshold value of the lighting group can be changed so that the total resistance of the current paths represented by the energizing group is reduced, ie the current is increased. This can be realized by the number of current paths detected by the Bestromungssti remains unchanged, in particular by different current limiting devices of different current paths.
  • the energizing group is reduced, ie the number of parallel-connected current paths represented by the energizing group is reduced, and if the current falls below a threshold value, preferably different from the first threshold, the energizing group is increased, that is, the number of parallel-connected current paths represented by the energizing group is increased. So the current is controlled by simply changing the number of current paths to be energized.
  • the current-limiting devices, in particular the resistors, of at least two, preferably of all, parallel-connected current paths may be substantially the same, ie in particular have a substantially equal ohmic resistance.
  • the current paths determined by the energizing group are energized only simultaneously, ie their circuit breakers are switched simultaneously. This avoids overloading a single current path.
  • the current, in particular a switch-on or starting current, of the high-current consumer is defined by means of the selection at any time.
  • the current for energizing the high current consumer, or a test or test current measured before a working phase of the high current consumer, for example, at a start of a preferably unloaded electrical machine, in particular the starter motor, and Although preferably without coupling with the internal combustion engine.
  • the high current load before the working phase for a short time in this order increasingly preferably at most 200 ms, 100 ms, 50 ms, 25 ms or 15 ms, to energize and in particular also turn it.
  • a current consumption at low load of the high current load can be measured at the evaluation also take into account the current, in particular aging and temperature-related, total resistance of the circuit.
  • control device with the adjustment device can be adapted to this individual total resistance in order to control the high-current consumer in a defined manner, wherein the energization group is preferably adapted, ie changed, by the adaptation device, in particular with the microcomputer.
  • the changed energizing group can be stored by the adaptation device and the high-current consumer is energized via the current paths defined by the changed energizing group, in particular also at a later time, preferably during the working phase.
  • the current can be measured during current supply of the high-current consumer via current paths according to a first energizing group, for adaptation of the control device a modified energizing group can be determined, the changed energizing group is stored and the high-current consumer is energized via the current flow paths defined by the modified energizing group become.
  • the adapter performs these steps automatically and thus self-learning controls the stream.
  • the high-current load preferably after the adaptation according to the invention defined energize.
  • a voltage dip especially in a battery-powered circuit in a motor vehicle can be reduced.
  • the control device of the starter motor of an internal combustion engine is operated in a motor vehicle, wherein the control device parallel-connected current paths, each having a power switch and each having a current limiting device, by the starter motor energized before the working phase over all current paths is, while the starting current is measured in a, in particular the short, turning the starter motor, when the starting current is exceeded by a threshold value a Bestromungsrios to be energized current paths by at least one, preferably exactly one, current path is reduced and falls below the start-up current under a
  • threshold the energizing group is at least one, preferably exactly one, to be energized current path is increased, the Bestromungsrios is stored and energized in the working phase of the starter motor with the represented by the stored Bestromungslitis current paths.
  • the circuit can regularly, especially before each phase of the starter motor, checked and reduced or increased for the working phase of the total resistance of the circuit, for example, to limit the maximum starting current or to increase the drive power
  • control device comprises two, preferably three, parallel-connected current paths, each having a power switch, in particular a field effect transistor, and each having a current limiting device, in particular an ohmic resistance, and that the aforementioned reduced energizing group only one of the two, respectively includes two of the three current paths.
  • Two or three parallel-connected current paths enable a total of three, or seven different combinations for an energization of the current paths and correspondingly different total currents for a defined energization of the high-current consumer with low circuit complexity.
  • control device may be part of a starter-based start-stop system for internal combustion engines in a motor vehicle.
  • a startup process in particular a cold start
  • the internal combustion engine by a maximum energization of the starter motor can be done by all parallel-connected current paths are energized.
  • the starting current measured, a modified Bestromungslander determined and the modified Bestromungsucc be stored by the adapter, so that during a starting process, especially in a subsequent warm start, the starter motor can be energized with a customized current by the Stored, modified energizing group are energized to certain current paths. So The performance of the starter motor of the particular situation, such as a warm or cold start, be adjusted.
  • such a control device can also be advantageously used in different motor vehicle platforms and the energization of the starter motor by means of the adapter to different power lines are adjusted independently, so that a modification of the control device according to the respective motor vehicle platform is omitted and the control device self-learning adapts.
  • the current supply of all current paths can be terminated by switching off all the circuit breakers via a maximum current. This reduces the risk of overloading, in particular of the high-current consumer.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a circuit with a starter device of a motor vehicle
  • Fig. 2 is a schematic representation of a method according to the invention for operating the control device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a circuit 20 with a starter device of a motor vehicle, which is a control device 10 according to the invention, whose operating method is shown in FIG. 2, and a includes a starter 5.
  • the starter device is a starter-based start-stop system for starting an internal combustion engine 9 by means of a starter motor 22, by a starter pinion 8 is meshed with a ring gear 7 of the internal combustion engine 9.
  • the circuit 20 has in a series circuit a battery 21 with an internal resistance 24 of for example about 4 to 6 m ⁇ , the control device 10 with a line resistance 14, three parallel-connected current paths 11 each having a resistor 13, 13a, 13b as a current limiting device and with each a field effect transistor 12, 12a, 12b as a circuit breaker, the starter motor 22 with an internal resistance 25 and two line resistances 28, 29 of the circuit 20, which are for example about 1 m ⁇ to 2 m ⁇ and 2.5 m ⁇ , respectively.
  • a safety switch 15 is connected in series with the parallel-connected current paths 1 1, to prevent unwanted energization of the starter motor 22.
  • the circuit 20 further includes a starter relay 27, which comprises a switching relay 23 with a switching contact 23a for energizing the starter motor 22 and a Einspurrelais 6 for meshing the starter pinion 8. It is a redundantly switched starter relay 27, wherein the starter motor 22 is thus energized via the switching contact 23a of the switching relay 23 or via the control device 10.
  • a starter relay 27 which comprises a switching relay 23 with a switching contact 23a for energizing the starter motor 22 and a Einspurrelais 6 for meshing the starter pinion 8. It is a redundantly switched starter relay 27, wherein the starter motor 22 is thus energized via the switching contact 23a of the switching relay 23 or via the control device 10.
  • the internal resistances 24, 25 and the line resistances 28, 29 are dependent on temperature and age.
  • the energization of the starter motor 22 is controlled via the parallel-connected current paths 1 1, so that the temperature and / or aging influences, in particular the resistors 14, 24, 25, 28, 29, are compensated.
  • the parallel-connected current paths 1 1 can each be energized individually or in any combination of an adapter 17 by means of the field effect transistors 12, 12a, 12b, so that the controller 10 defines the output to the starter motor 22 via the resulting total resistance of the switched parallel current paths 11 that can be triggered
  • the maximum current is 750 A, which is achieved by energizing all the parallel-connected current paths 11.
  • the resistors 13, 13a, 13b amount in this embodiment at 120 0 C about 17.7 m ⁇ , 10.9 m ⁇ or 8.7 m ⁇ , so that in addition to a state in which all parallel-connected current paths 1 1 off, ie are virtually non-conductive or high impedance, still seven more, different values of the total resistance by combinations of parallel resistors 13, 13a, 13b set to control the current.
  • the internal line resistance 14 is about 1.5 m ⁇ .
  • the adaptation device 17 for controlling the power switches has a microcomputer 18 with a memory 19 and a computer program product, which are designed for a method according to the invention, which is described in more detail in FIG. 2.
  • the control device 10 a current measuring device 16 for measuring the output from the battery 21 through the control device 10 to the starter motor 22 current, which just corresponds to the sum of the currents of each energized, parallel-connected current paths 1 1.
  • the current is thereby determined with the current measuring device 16 from the voltage drop across the parallel-connected current paths 11, so that the resistors 13, 13a, 13b serve as a shunt.
  • the current may also be measured by means of the resistor 14 or also an additional resistor connected in series.
  • FIG. 2 schematically describes a method 30 for operating the control device 10.
  • this embodiment describes a starter-based start-stop system.
  • a so-called cold start ie a start of the internal combustion engine 9 after a long rest, which leads in particular to a drop in temperature significantly below the operating temperature of the internal combustion engine 9, and a can Warm start, which takes place after only a short-term interruption of the operation of the internal combustion engine 9, different.
  • a stored energizing group of current paths 11 to be energized is retrieved from the memory 19 of the adaptation device 17.
  • the Bestromungscuba is thus an information which of the parallel current paths 1 1 to be energized.
  • a lighting group which encompasses all three current paths 1 1 is fetched from the memory 19 in order to minimize the total resistance of the parallel current paths 11 and thus the current flow, ie power of the starter motor 22, as high as possible choose.
  • a step 33 the power switches, namely the field effect transistors 12, 12a, 12b of the current paths represented by the energizing group are switched on to energize the starter motor 22.
  • the starter motor 22 is turned on for about 15 ms in a step 34, while in a step 35, a starting current, ie the current when starting the starter motor 22, measured and turned off in a step 36 all circuit breakers.
  • a step 37 it is checked whether the measured starting current exceeds an upper threshold value. If this is the case, in a step 42 a new energizing group is determined for an increased total resistance of the current paths 11 to be energized, by reducing the energizing group by one current path.
  • the new lighting group is stored in the memory 19 by the microcomputer 18 of the matching device 17 in a step 44.
  • a new energizing group for a reduced total resistance of the current paths 11 to be energized is determined in a step 43 by the current group being increased by one current path.
  • the new lighting group is stored in the memory 19 by the adaptation device 17 in the step 44.
  • the starter motor 22 is energized via the parallel-connected current paths 1 1, and only via those current paths 1 1, which are represented by the, possibly in steps 42 or 43 modified, energization group to start the internal combustion engine 9 ,
  • the power switches 12, 12a, 12b are turned off in a step 40 in order to end the energization of the starter motor 22 and complete the starting process in a step 41.
  • the control device 10 can self-learning to adapt to permanent and / or long-term changes of the circuit 20 by the current group is adjusted and stored permanently and / or long term when the current above or below certain thresholds.
  • aging or temperature effects can be compensated for or the controller 10 in different circuits 20, for example, in different motor vehicle platforms, used, it self-learning for the respective circuit 20 sets at the first start by a suitable Bestromungssti for subsequent energizations of Starter motor 22 is detected and stored.
  • control device 10 only two parallel current paths 11.
  • the starting current of the starter motor 22 can be controlled in three stages.
  • Such a control device is resource-saving and cheaper to manufacture.
  • a further, not shown embodiment differs from the aforementioned by the fact that the control device 10 also detects a temperature of the internal combustion engine 9 and, if the temperature falls below a certain threshold value, the energizing group changes so that the total resistance of the current paths 11 to be energized is reduced or the Bestromungslitis defined so that all parallel-connected current paths 11 are energized to set a maximum current.
  • embodiments differ from the embodiments shown above in the high-current consumer, so that instead of the starter motor 22, a resistance heating, for example, a seat heater, a rear or windscreen heater, or an electric motor drive, for example for a vehicle door or a vehicle side window of the control device 1 1 according to the invention are energized.
  • embodiments differ from those previously illustrated in that the current limiting devices, so the resistors 13, 13a, 13b of the parallel-connected current paths 11, all have a substantially same value. Then, the current control is effected directly by the number of current paths 1 1 energized, so that the energizing group represents information in the form of a preferably integer, which is increased in order to increase the current for energizing the starter motor 22 and is reduced to the current to reduce. All figures show only schematic not to scale representations. Moreover, reference is made in particular to the drawings for the invention as essential.

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Abstract

Es wird eine Steuervorrichtung (10) für einen elektrischen Hochstromverbraucher (22), insbesondere eine Startersteuerung für einen Startermotor (22) einer Brennkraftmaschine (9) in einem Kraftfahrzeug, in einem Stromkreis (20) mit einem internen ohmschen Widerstand (14) und mit weiteren ohmschen Widerständen, insbesondere Leitungswiderständen (29, 28, 25) im Stromkreis (20), wobei die Steuervorrichtung (10) einen Mikrocomputer (18) mit einem Speicher (19) umfasst, beschrieben. Um eine Steuervorrichtung (10) zur standardisierten, definierten Ansteuerung des Hochstromverbrauchers (22) bei unterschiedlichen Fahrzeugplattformen sicherzustellen, umfasst die Steuervorrichtung (10) eine Anpassungseinrichtung (17) mit dem Mikrocomputer (18) zur Anpassung an den individuellen ohmschen Gesamtwiderstand des Stromkreises (20).

Description

Beschreibung
Titel
Steuervorrichtung für einen elektrischen Hochstromverbraucher, Verfahren zum
Betreiben derselben, Computerproqrammprodukt
Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Hochstromverbraucher, insbesondere eine Startersteuerung für einen Startermotor einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, in einem Stromkreis mit einem internen ohmschen Widerstand und mit weiteren ohmschen Widerständen, insbesondere Leitungswiderständen in einem Gesamtstromkreis. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben einer Steuervorrichtung und ein Computerprogrammprodukt.
Es ist bekannt, dass eine Steuerung zur Ansteuerung eines Hochstromverbrauchers einen Strom und/oder eine Spannung aufgrund von gewünschten Anforderungen verändert.
Zum Starten einer Brennkraftmaschine mit einer Startvorrichtung mit einem Start- Stopp-System ist es bekannt, eine elektronische Steuerung der Startvorrichtung einzusetzen.
Die DE 10 2005 021 227 A1 beschreibt eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einer elektronischen Steuervorrichtung, bei der der Startermotor von einem Transistor von der Steuervorrichtung direkt angesteuert wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Steuervorrichtung, ein Verfahren zum Betreiben derselben und ein Computerprogrammprodukt der eingangs beschriebenen Art weiterzubilden, um eine Steuervorrichtung zur standardisierten, definierten Ansteuerung des Hochstromverbrauchers bei unterschiedlichen Fahrzeugplattformen sicherzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 , 3 und 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung umfasst eine Anpassungseinrichtung zur Anpassung an einen individuellen ohmschen Gesamtwiderstand eines Stromkreises. Somit kann von der Steuervorrichtung, insbesondere für unterschiedliche ohmsche Gesamtwiderstände des Stromkreises oder auch für unterschiedliche Stromkreise, die Bestromung eines Hochstromverbrauchers an den individuellen ohmschen Gesamtwiderstand des Stromkreises angepasst werden, und zwar insbesondere um den Hochstromverbraucher mit einem definierten Strom zu beaufschlagen. Unterschiedliche Gesamtwiderstände sind beispielweise durch unterschiedliche Kabelführungen mit unterschiedlichen Kabellängen, Kabeldurchmessern oder auch Kabelmaterialien bei unterschiedlichen Kraftfahrzeugplattformen bedingt oder können auch durch einen Alterungs- oder Tempe- ratureinfluss verursacht werden, wobei sich insbesondere der innere Leitungswiderstand in Abhängigkeit von der Temperatur verändert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung eine Startersteuerung für einen Startermotor einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, wobei vorzugsweise eine Stromführung zur Bestromung des Startermotors als Hochstromverbraucher durch die Startersteuerung hindurch erfolgt, und zwar mit einer Batterie als Stromquelle. Besonders auch bei Kraftfahrzeugen kann mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung die Bestromung des Hochstromverbrauchers vorteilhaft gesteuert und ein Spannungseinbruch im Bordnetz reduziert bzw. vermieden werden, insbesondere falls hohe Einschalt- oder Anlaufströme das Bordnetz belasten, beispielsweise bei einem Start-Stopp-Betrieb.
Die Anpassungseinrichtung kann mit einer elektronischen Schaltungsanordnung aus analogen Bauelementen realisiert werden, beispielsweise mit einer Konstantstromquelle in analoger Schaltungstechnik. Es ist bevorzugt, dass die Steuervorrichtung, insbesondere die Anpassungseinrichtung, eine Schaltungsanordnung mit digitalen Bauelementen umfasst, und zwar insbesondere einen Mikrocomputer mit einem Speicher, beispielsweise mit einem Programmspeicher mit Programmbefehlen. Mit digitaler Schaltungstechnik lassen sich kostengünstig unterschiedliche Funktionen für die Anpassung realisieren. Mit dem Mikrocomputer kann sich die Steuervorrichtung mit geringem Aufwand an einen individuellen Gesamtwiderstand, insbesondere auch von unterschiedlichen elektrischen Hochstromverbrauchern, anpassen.
Vorzugsweise wird der Strom bei der Bestromung des Hochstromverbrauchers gemessen und ausgewertet. Durch die Messung des Stroms kann unmittelbar ein Einfluss des individuellen ohmschen Gesamtwiderstandes berücksichtigt werden.
Dabei ist bevorzugt, dass die Anpassungseinrichtung eine Strommessvorrichtung zur Messung des Stroms, insbesondere des Stroms zur Bestromung des Hochstromverbrauchers, umfasst, wobei die Strommessvorrichtung mit dem Mikrocomputer zur Auswertung und entsprechenden Ansteuerung des Hochstromverbrauchers in Kommunikation steht. Für die Anpassung an einen individuellen ohmschen Gesamtwiderstand des Stromkreises wird mit der Strommessung ein aktueller Zustand, insbesondere der Gesamtwiderstand, des Stromkreises bestimmt, sodass der Hochstromverbraucher entsprechend definiert angesteuert wird. So kann sich die Steuerung an unterschiedliche Fahrzeugplattformen oder auch an einen sich beispielsweise temperatur- oder alterungsbedingt ändernden Gesamtwiderstand des Stromkreises anpassen.
Vorzugsweise umfasst die Strommessvorrichtung einen Analog-Digital-Wandler, um den Strom durch eine Messung einer über einem Widerstand abfallenden Spannung zu bestimmen, sodass eine kostengünstige und genaue Messung und auch eine einfache Verarbeitung bei der erfindungsgemäßen Anpassung mittels des Mikrocomputers ermöglicht wird.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Steuervorrichtung weist zumin- destens zwei parallel geschaltete Strompfade zur Bestromung des Hochstromverbrauchers auf. Dabei sind die parallel geschalteten Strompfade jeweils mit ei- - A -
nem Leistungsschalter ausgebildet, um zu bestromende Strompfade jeweils einzeln durch Einschalten des entsprechenden Leistungsschalters zu bestromen. Dann kann ein insgesamt über die Steuervorrichtung zur Bestromung abgegebener, beziehungsweise durch die Steuervorrichtung zur Bestromung fließender Strom gesteuert werden, indem gewisse, vorzugsweise, wie nachfolgend erläutert, durch eine Bestromungsgruppe definierte, Strompfade von den parallel geschalteten Strompfaden jeweils mit ihrem Leistungsschalter bestromt werden, sodass sich die einzelnen Ströme der jeweils bestromten Strompfade zu dem abgegebenen Strom addieren.
Die Bestromungsgruppe ist eine bloße Information, welche oder wie viele der parallel geschalteten Strompfade zu bestromen sind. Insbesondere kann die Bestromungsgruppe also auch Strompfade repräsentieren, die momentan nicht bestromt sind, sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt bestromt werden sollen. Die Bestromungsgruppe kann auch alle der parallel geschalteten Strompfade, insbesondere für einen maximalen Gesamtstrom, oder auch keinen der zu best- romenden Strompfade umfassen, um beispielsweise die Bestromung des Hochstromverbrauchers zu unterbrechen, etwa für einen gepulsten Betrieb.
Vorzugsweise wird die Bestromungsgruppe von der Anpassungseinrichtung festgelegt, und zwar insbesondere eigenständig durch den Mikrocomputer der Steuervorrichtung, beispielsweise als eine Liste oder als eine Anzahl. Die Bestromungsgruppe kann auch mit dem Mikrocomputer verändert beziehungsweise angepasst werden und in dem Speicher gespeichert werden, um beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt die von der Bestromungsgruppe repräsentierten Strompfade zu bestromen. Somit wird eine einfach zu realisierende Steuerung zur Bestromung eines Hochstromverbrauchers ermöglicht, nämlich nur durch Schalten der Leistungsschalter entsprechend der Bestromungsgruppe, und zwar durch den Mikrocomputer gesteuert.
Letztendlich bestimmt der Widerstand des gesamten Stromkreises, der gegebenenfalls auch die parallel geschalteten Strompfade umfasst, den Strom zur Bestromung des Hochstromverbrauchers. Da die parallelen Strompfade jeweils einen Leistungsschalter aufweisen, kann der innere Gesamtwiderstand der Steuervorrichtung, also auch der resultierende Gesamtwiderstand des Stromkreises, angepasst und so der Hochstromverbraucher definiert angesteuert werden. Vorzugsweise weist jeder der parallel geschalteten Strompfade eine Strombegrenzungsvorrichtung, insbesondere einen ohmschen Widerstand, auf. So lässt sich der Strom der Bestromung eines jeden der Strompfade einstellen, zumindest jedoch das Verhältnis der Ströme von mindestens zwei bestromten parallelen Strom pfaden festlegen.
Als Strombegrenzungsvorrichtung werden kommerzielle Widerstände, insbesondere mit einem metallischen Leiter, gewählt. Diese sind in robusten, besonders für Kraftfahrzeuge geeigneten oder auch kostengünstigen Ausführungen verfügbar. Es können auch Leitungswiderstände der parallel geschalteten Strompfade als Strombegrenzungsvorrichtung genutzt werden, die insbesondere durch das Material, die Länge und die Querschnittsfläche der Leitungen definiert sind, und die günstig und einfach, beispielsweise als konventionelle Kabel, realisierbar sind.
Die Leistungsschalter können auch als elektromagnetische Schalter, beispielsweise als ein Kfz-Relais, ausgeführt sein. Es ist jedoch bevorzugt, als Leistungsschalter elektronische Bauelemente zu wählen, beispielsweise Transistoren, und zwar besonders bevorzugt Feldeffekttransistoren. Solche Bauelemente lassen sich einfach in der Steuervorrichtung integrieren und montieren und besitzen eine hohe Lebensdauer, ein geringes Gewicht und eine geringe Größe.
Im Übrigen kann ein einzelner Leistungsschalter auch eine Mehrzahl von parallel geschalteten Schaltern, also beispielsweise parallel geschaltete Feldeffekttransistoren, umfassen, sodass der Strom zur Bestromung eines Strompfades auch auf eine Mehrzahl von Einzelschaltern verteilt wird, die jeweils geringere Ströme schalten, also kostengünstiger, von höherer Lebensdauer oder auch von kleinerer Größe sein können. Außerdem kann so ein einzelner Strompfad mit einem Strom beaufschlagt werden, der größer als ein maximaler, mit jeweils einem verfügbaren Feldeffekttransistor schaltbarer, Strom ist.
Die Aufgabe wird auch durch ein Computerprogrammprodukt dadurch gelöst, dass es in einen Programmspeicher mit Programmbefehlen ladbar ist, um alle Schritte eines der zuvor oder nachfolgend genannten Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, insbesondere dem Mikrocomputer, ausgeführt wird.
Wie zuvor genannt, lässt sich der Strom zur Bestromung des Hochstromverbrauchers mittels der Strompfade durch die Steuervorrichtung steuern, wobei sich vorzugsweise unterschiedliche Ströme durch eine unterschiedliche Auswahl beziehungsweise Anzahl von zu bestromenden Strompfaden, also unterschiedliche Bestromungsgruppen, einstellen lassen. Dabei können unterschiedliche Strompfade für unterschiedliche Ströme, beispielsweise durch unterschiedliche ohm- sche Widerstände als Strombegrenzungsvorrichtungen, ausgelegt sein, also unterschiedliche Beiträge zu einem Gesamtstrom liefern. Alternativ können auch unterschiedliche Strompfade für jeweils gleiche Ströme, beispielsweise durch gleiche ohmsche Widerstände als Strombegrenzungsvorrichtungen, ausgelegt sein. Im letzten Fall kann der Gesamtstrom, also der Strom zur Bestromung des Hochstromverbrauchers, einfach über eine bloße Anzahl der jeweils bestromten Strompfade gesteuert werden.
Ferner können Pfad-Informationen über Eigenschaften der Strompfade, insbesondere der Strombegrenzungsvorrichtungen, und zwar vorzugsweise über die Werte der ohmschen Widerstände, von der Anpassungseinrichtung in dem Speicher des Mikrocomputers gespeichert werden, sodass der aus einer Bestro- mungsgruppe resultierende Strom zur Bestromung des Hochstromverbrauchers durch den Mikrocomputer berechenbar ist und durch Schalten entsprechender Leistungsschalter definiert steuerbar ist.
Es ist bevorzugt, dass der Strom zur Bestromung des Hochstromverbrauchers gesteuert wird, indem die Bestromungsgruppe geändert wird, um letztendlich eine andere Kombination beziehungsweise eine andere Auswahl der parallel geschalteten Strompfade zu bestromen.
Bei Überschreiten eines Stroms zur Bestromung des Hochstromverbrauchers über einen Schwellenwert kann die Bestromungsgruppe so geändert werden, dass der Gesamtwiderstand der durch die Bestromungsgruppe repräsentierten Strompfade erhöht wird, also der Strom verringert wird. Dementsprechend kann auch bei Unterschreiten eines Stroms zur Bestromung des Hochstromverbrauchers unter einen, vorzugsweise vom ersten Schwellenwert verschiedenen, Schwellenwert die Bestromungsgruppe so geändert werden, dass der Gesamtwiderstand der durch die Bestromungsgruppe repräsentierten Strompfade verringert wird, also der Strom erhöht wird. Das kann realisiert werden, indem die Anzahl der von der Bestromungsgruppe erfassten Strompfade unverändert bleibt, insbesondere durch unterschiedliche Strombegrenzungsvorrichtungen unterschiedlicher Strompfade.
Vorzugsweise wird jedoch bei Überschreiten eines Stroms zur Bestromung des Hochstromverbrauchers über einen Schwellenwert die Bestromungsgruppe verringert, also die Anzahl der von der Bestromungsgruppe repräsentierten parallel geschalteten Strompfade reduziert, und bei Unterschreiten des Stroms unter einen, vorzugsweise vom ersten Schwellenwert verschiedenen, Schwellenwert die Bestromungsgruppe vergrößert, also die Anzahl der von der Bestromungsgruppe repräsentierten parallel geschalteten Strompfade vergrößert. So wird der Strom gesteuert, indem einfach die Anzahl der zu bestromenden Strompfade geändert wird. Dabei können die Strombegrenzungsvorrichtungen, insbesondere die Widerstände, von zumindest zwei, vorzugsweise von allen, parallel geschalteten Strompfaden im Wesentlichen gleich sein, also insbesondere einen im Wesentlichen gleichen ohmschen Widerstand aufweisen.
Vorzugsweise werden die durch die Bestromungsgruppe bestimmten Strompfade nur gleichzeitig bestromt, also deren Leistungsschalter gleichzeitig geschaltet. So kann eine Überlastung eines einzelnen Strompfades vermieden werden. Auch ist so der Strom, insbesondere ein Einschalt- oder Anlaufstrom, des Hochstromverbraucher mittels der Auswahl zu jeder Zeit definiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird, insbesondere mit der Messvorrichtung, der Strom zur Bestromung des Hochstromverbrauchers, oder auch ein Test- oder Prüfstrom, vor einer Arbeitsphase des Hochstromverbrauchers gemessen, beispielsweise bei einem Anlaufen einer, vorzugsweise unbelasteten, elektrischen Maschine, insbesondere des Startermotors, und zwar vorzugsweise ohne Kopplung mit der Brennkraftmaschine. Dabei ist bevorzugt, den Hochstromverbraucher vor der Arbeitsphase kurzzeitig, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 200 ms, 100 ms, 50 ms, 25 ms oder 15 ms, zu bestromen und insbesondere ihn dabei auch anzudrehen. Somit lässt sich eine Stromaufnahme bei geringer Belastung des Hochstromverbrauchers messen bei der Auswertung auch der aktuelle, insbesondere alterungs- und temperaturbedingte, Gesamtwiderstand des Stromkreises berücksichtigen. Dann lässt sich die Steuervorrichtung mit der Anpassungseinrichtung an diesen individuellen Gesamtwiderstand anpassen, um den Hochstromverbraucher definiert anzusteuern, wobei vorzugsweise die Bestromungsgruppe von der Anpassungseinrichtung, insbesondere mit dem Mikrocomputer, angepasst, also geändert, wird.
Gemäß einem die Erfindung weiterbildenden Verfahren kann bei einer Änderung der Bestromungsgruppe die geänderte Bestromungsgruppe von der Anpassungseinrichtung gespeichert werden und der Hochstromverbraucher über die durch die geänderte Bestromungsgruppe definierten Strompfade, insbesondere auch zu einem späteren Zeitpunkt, vorzugsweise bei der Arbeitsphase, bestromt werden.
Insgesamt kann also der Strom bei einer Bestromung des Hochstromverbrauchers über Strompfade gemäß einer ersten Bestromungsgruppe gemessen werden, zur Anpassung der Steuervorrichtung eine geänderte Bestromungsgruppe bestimmt werden, die geänderte Bestromungsgruppe gespeichert werden und der Hochstromverbraucher über die durch die geänderte Bestromungsgruppe definierten, parallel geschalteten Strompfade, bestromt werden. Vorzugsweise führt die Anpassungseinrichtung diese Schritte selbsttätig aus und steuert so selbstlernend den Strom.
Es ist bevorzugt, die Bestromung des Hochstromverbrauchers nach dem zuvor genannten, kurzen Andrehen zur Strommessung zu unterbrechen und erst nach einer kurzen Pause, die beispielsweise höchstens 500 ms, 300 ms oder 100 ms beträgt, den Hochstromverbraucher, vorzugsweise nach der erfindungsgemäßen Anpassung, definiert zu bestromen. So kann ein Spannungseinbruch, insbesondere in einem batteriegespeisten Stromkreis in einem Kraftfahrzeug reduziert werden.
Bei einem besonders bevorzugten Verfahren wird mit der Steuervorrichtung der Startermotor einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug betrieben, wobei die Steuervorrichtung parallel geschaltete Strompfade mit jeweils einem Leistungsschalter und mit jeweils einer Strombegrenzungsvorrichtung aufweist, und zwar indem der Startermotor vor der Arbeitsphase über alle Strompfade bestromt wird, dabei der Anlaufstrom bei einem, insbesondere dem kurzen, Andrehen des Startermotors gemessen wird, bei Überschreiten des Anlaufstroms über einen Schwellenwert eine Bestromungsgruppe von zu bestromenden Strompfaden um zumindest einen, vorzugsweise genau einen, Strompfad reduziert wird und bei Unterschreiten des Anlaufstroms unter einen, insbesondere weiteren, Schwellenwert die Bestromungsgruppe zumindest einen, vorzugsweise genau einen, zu bestromenden Strompfad erhöht wird, die Bestromungsgruppe gespeichert wird und in der Arbeitsphase der Startermotor mit den von der gespeicherten Bestromungsgruppe repräsentierten Strompfaden bestromt wird. So kann der Stromkreis regelmäßig, insbesondere auch vor jeder Arbeitsphase des Startermotors, überprüft und für die Arbeitsphase der Gesamtwiderstand des Stromkreises reduziert bzw. erhöht werden, beispielsweise um den maximalen Anlaufstrom zu begrenzen bzw. die Antriebsleistung zu erhöhen.
Dabei ist besonders bevorzugt, dass die Steuervorrichtung zwei, vorzugsweise drei, parallel geschaltete Strompfade mit jeweils einem Leistungsschalter, insbesondere einem Feldeffekttransistor, und mit jeweils einer Strombegrenzungsvorrichtung, insbesondere einem ohmschen Widerstand, aufweist und dass die zuvor genannte verringerte Bestromungsgruppe nur einen der beiden, beziehungsweise zwei der drei Strompfade umfasst. Zwei, beziehungsweise drei parallel geschaltete Strompfade ermöglichen bei geringem Schaltungsaufwand insgesamt drei, beziehungsweise sieben unterschiedliche Kombinationen für eine Bestro- mung der Strompfade und dementsprechend unterschiedliche Gesamtströme für eine definierte Bestromung des Hochstromverbrauchers.
Ferner kann die Steuervorrichtung Bestandteil eines Starter-basierten Start- Stopp-Systems für Brennkraftmaschinen in einem Kraftfahrzeug sein. Insbesondere dabei, aber auch unabhängig davon, kann ein Startvorgang, insbesondere ein Kaltstart, der Brennkraftmaschine durch eine maximale Bestromung des Startermotors erfolgen, indem alle parallel geschalteten Strompfade bestromt werden. Dabei kann, wie zuvor beschrieben, der Anlaufstrom gemessen, eine geänderte Bestromungsgruppe bestimmt und die geänderte Bestromungsgruppe von der Anpassungseinrichtung gespeichert werden, sodass bei einem Startvorgang, insbesondere bei einem nachfolgenden Warmstart, der Startermotor mit einem angepassten Strom bestromt werden kann, indem die durch die gespeicherte, geänderte Bestromungsgruppe bestimmten Strompfade bestromt werden. So kann die Leistung des Startermotors der jeweiligen Situation, beispielsweise einem Warm- bzw. Kaltstart, angepasst werden.
Im Übrigen kann, wie zuvor genannt, eine solche Steuervorrichtung auch vorteilhaft in unterschiedlichen Kraftfahrzeugplattformen eingesetzt werden und die Bestromung des Startermotors mittels der Anpassungseinrichtung an unterschiedliche Stromführungen eigenständig angepasst werden, sodass eine Modifikation der Steuervorrichtung entsprechend der jeweiligen Kraftfahrzeugplattform entfällt und sich die Steuervorrichtung selbstlernend anpasst.
Ferner kann bei Überschreiten des gemessenen Stroms zur Bestromung des Hochstromverbrauchers über einen maximalen Strom die Bestromung aller Strompfade durch Ausschalten aller Leistungsschalter beendet werden. So lässt sich das Risiko einer Überlastung, insbesondere des Hochstromverbrauchers, reduzieren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Stromkreises mit einer Startervorrichtung von einem Kraftfahrzeug und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Steuervorrichtung.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromkreises 20 mit einer Startervorrichtung von einem Kraftfahrzeug, der eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung 10, deren Betriebsverfahren in der Fig. 2 wiedergegeben ist, und ei- nen Starter 5 umfasst. Die Startervorrichtung ist ein Starter-basiertes Start- Stopp-System zum Starten einer Brennkraftmaschine 9 mittels eines Startermotors 22, und zwar indem ein Starterritzel 8 in einen Zahnkranz 7 der Brennkraftmaschine 9 eingespurt wird.
Der Stromkreis 20 weist in einer Reihenschaltung eine Batterie 21 mit einem Innenwiderstand 24 von beispielsweise ca. 4 bis 6 mΩ, die Steuervorrichtung 10 mit einem Leitungswiderstand 14, drei parallel geschaltete Strompfade 11 mit jeweils einem Widerstand 13, 13a, 13b als Strombegrenzungsvorrichtung und mit jeweils einem Feldeffekttransistor 12, 12a, 12b als Leistungsschalter, den Startermotor 22 mit einem Innenwiderstand 25 und zwei Leitungswiderstände 28, 29 des Stromkreises 20, die beispielsweise etwa 1 mΩ bis 2 mΩ bzw. 2,5 mΩ betragen, auf. Ein Sicherheitsschalter 15 ist in Reihenschaltung zu den parallel geschalteten Strompfaden 1 1 geschaltet, um eine unerwünschte Bestromung des Startermotors 22 zu verhindern.
Der Stromkreis 20 umfasst ferner ein Starterrelais 27, das ein Schaltrelais 23 mit einem Schaltkontakt 23a zum Bestromen des Startermotors 22 und ein Einspurrelais 6 zum Einspuren des Starterritzels 8 umfasst. Dabei handelt es sich um ein redundant geschaltetes Starterrelais 27, wobei der Startermotor 22 also über den Schaltkontakt 23a des Schaltrelais 23 oder auch über die Steuervorrichtung 10 bestrombar ist.
In dem Stromkreis 20 sind insbesondere die Innenwiderstände 24, 25 und die Leitungswiderstände 28, 29 temperatur- und alterungsabhängig. Wie nachfolgend erläutert, wird die Bestromung des Startermotors 22 über die parallel geschalteten Strompfade 1 1 gesteuert, sodass die Temperatur- und/oder Alterungseinflüsse, insbesondere der Widerstände 14, 24, 25, 28, 29, ausgeglichen werden.
Die parallel geschalteten Strompfade 1 1 können jeweils einzeln oder auch in beliebigen Kombinationen von einer Anpassungseinrichtung 17 mittels der Feldeffekttransistoren 12, 12a, 12b bestromt werden, sodass die Steuervorrichtung 10 über den resultierenden Gesamtwiderstand der eingeschalteten parallelen Strompfade 11 den an den Startermotor 22 abgegebene Strom definiert ansteu- ert. Dabei beträgt der maximale Strom 750 A, der bei der Bestromung aller parallel geschalteter Strompfade 1 1 erzielt wird.
Die Widerstände 13, 13a, 13b betragen in diesem Ausführungsbeispiel bei 1200C ca. 17,7 mΩ, 10,9 mΩ beziehungsweise 8,7 mΩ, sodass sich zusätzlich zu einem Zustand, bei dem alle parallel geschalteten Strompfade 1 1 ausgeschaltet, also praktisch nicht leitend beziehungsweise hochohmig sind, noch sieben weitere, unterschiedliche Werte des Gesamtwiderstandes durch Kombinationen der parallel geschalteten Widerstände 13, 13a, 13b zur Stromsteuerung einstellen lassen. Der interne Leitungswiderstand 14 beträgt etwa 1 ,5 mΩ.
Die Anpassungseinrichtung 17 zum Steuern der Leistungsschalter weist einen Mikrocomputer 18 mit einem Speicher 19 und einem Computerprogrammprodukt auf, welche für ein erfindungsgemäßes Verfahren, das in der Fig. 2 näher beschrieben wird, ausgebildet sind. Ferner weist die Steuervorrichtung 10 eine Strommessvorrichtung 16 zum Messen des von der Batterie 21 durch die Steuervorrichtung 10 an den Startermotor 22 abgegebenen Stroms auf, der gerade der Summe der Ströme der jeweils bestromten, parallel geschalteten Strompfade 1 1 entspricht. Der Strom wird dabei mit der Strommessvorrichtung 16 aus der über den parallel geschalteten Strompfaden 11 abfallenden Spannung bestimmt, sodass die Widerstände 13, 13a, 13b als Shunt dienen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann auch der Strom mittels des Widerstands 14 oder auch eines zusätzlichen, in Reihe geschalteten, Widerstands gemessen werden.
Die Fig. 2 beschreibt schematisch ein Verfahren 30 zum Betreiben der Steuervorrichtung 10. Wie zuvor genannt, beschreibt dieses Ausführungsbeispiel ein Starter-basiertes Start-Stopp-System. Die Fig. 2 zeigt somit ein bei jedem Startvorgang wiederholtes Betriebsverfahren der Steuervorrichtung 10. Dabei lässt sich ein sogenannter Kaltstart, also ein Start der Brennkraftmaschine 9 nach einer längeren Ruhepause, die insbesondere zu einer Temperaturabsenkung deutlich unter die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 9 führt, und ein Warmstart, der nach nur einer kurzfristigen Unterbrechung des Betriebs der Brennkraftmaschine 9 erfolgt, unterscheiden.
Der Beginn 31 eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine 9 wird beispielsweise bei einem Kaltstart durch eine Betätigung eines Zündschalters oder bei einem Warmstart durch eine Betätigung eines Gaspedals oder auch durch ein Loslassen eines Bremspedals veranlasst.
In einem Schritt 32 wird eine gespeicherte Bestromungsgruppe von zu bestrom- enden Strompfaden 11 aus dem Speicher 19 der Anpassungseinrichtung 17 abgerufen wird. Die Bestromungsgruppe ist also eine Information, welche der parallelen Strompfade 1 1 bestromt werden sollen. Vorzugsweise wird bei einem Kaltstart in dem Schritt 32 eine Bestromungsgruppe, die alle drei Strompfade 1 1 um- fasst, aus dem Speicher 19 abgerufen, um den Gesamtwiderstand der parallelen Strompfade 11 möglichst gering und somit die Bestromung, also Leistung des Startermotors 22 möglichst hoch zu wählen.
Anschließend werden in einem Schritt 33 die Leistungsschalter, nämlich die Feldeffekttransistoren 12, 12a, 12b, der von der Bestromungsgruppe repräsentierten Strompfade für eine Bestromung des Startermotors 22 eingeschaltet. Durch die Bestromung wird in einem Schritt 34 der Startermotor 22 etwa 15 ms angedreht, dabei in einem Schritt 35 ein Anlaufstrom, also der Strom beim Andrehen des Startermotors 22, gemessen und in einem Schritt 36 alle Leistungsschalter ausgeschaltet.
In einem Schritt 37 wird geprüft, ob der gemessene Anlaufstrom einen oberen Schwellenwert überschreitet. Falls dies der Fall ist, wird in einem Schritt 42 eine neue Bestromungsgruppe für einen vergrößerten Gesamtwiderstand der zu best- romenden Strompfade 11 bestimmt, indem die Bestromungsgruppe um einen Strompfad reduziert wird. Die neue Bestromungsgruppe wird in einem Schritt 44 von dem Mikrocomputer 18 der Anpassungseinrichtung 17 in dem Speicher 19 gespeichert.
Andernfalls wird in einem Schritt 38 geprüft, ob der Anlaufstrom einen unteren Schwellenwert unterschreitet. Falls das zutrifft, wird in einem Schritt 43 eine neue Bestromungsgruppe für einen verringerten Gesamtwiderstand der zu bestromen- den Strompfade 11 bestimmt, indem die Bestromungsgruppe um einen Strompfad vergrößert wird. Die neue Bestromungsgruppe wird in dem Schritt 44 von der Anpassungseinrichtung 17 in dem Speicher 19 gespeichert. Daraufhin wird in einer Arbeitsphase 39 der Startermotor 22 über die parallel geschalteten Strompfade 1 1 bestromt, und zwar nur über diejenigen Strompfade 1 1 , welche von der, gegebenenfalls in den Schritten 42 oder 43 geänderten, Bestromungsgruppe repräsentiert werden, um die Brennkraftmaschine 9 zu starten.
Ist die Brennkraftmaschine 9 gestartet, werden in einem Schritt 40 die Leistungsschalter 12, 12a, 12b ausgeschaltet, um die Bestromung des Startermotors 22 zu beenden und den Startvorgang in einem Schritt 41 abzuschließen.
Die Steuervorrichtung 10 kann sich selbstlernend an dauerhafte und/oder langfristige Änderungen des Stromkreises 20 anpassen, indem bei Unter- beziehungsweise Überschreiten des Stroms über beziehungsweise unter gewisse Schwellenwerte die Bestromungsgruppe angepasst und dauerhaft und/oder langfristig gespeichert wird. So können beispielsweise Alterungs- oder Temperatureffekte ausgeglichen werden oder auch die Steuerung 10 in unterschiedlichen Stromkreisen 20, beispielsweise bei unterschiedlichen Kraftfahrzeugplattformen, eingesetzt werden, wobei sie sich bei der ersten Inbetriebnahme selbstlernend für den jeweiligen Stromkreis 20 einstellt, indem eine geeignete Bestromungsgruppe für nachfolgende Bestromungen des Startermotors 22 ermittelt und gespeichert wird.
Bei einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Steuervorrichtung 10 nur zwei parallel geschaltete Strompfade 11 auf. So lässt sich der Anlaufstrom des Startermotors 22 in drei Stufen steuern. Eine solche Steuervorrichtung ist ressourcenschonender und kostengünstiger herzustellen.
Ein weiteres, nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zuvor genannten dadurch, dass die Steuervorrichtung 10 außerdem eine Temperatur der Brennkraftmaschine 9 erfasst und, falls die Temperatur einen gewissen Schwellenwert unterschreitet, die Bestromungsgruppe so ändert, dass der Gesamtwiderstand der zu bestromenden Strompfade 11 verringert wird oder auch die Bestromungsgruppe so definiert, dass alle parallel geschalteten Strompfade 11 bestromt werden, um einen maximalen Strom einzustellen. Weitere, nicht dargestellte, Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den zuvor dargestellten Ausführungsbeispielen im Hochstromverbraucher, sodass anstatt des Startermotors 22 ein Widerstandsheizelement, beispielsweise von einer Sitzheizung, einer Heck- oder Frontscheibenheizung, oder auch ein elektrischer Motorantrieb, beispielsweise für eine Fahrzeugtür oder eine Fahrzeugseitenscheibe, von der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 1 1 bestromt werden.
Weitere, nicht dargestellte, Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den zuvor dargestellten dadurch, dass die Strombegrenzungsvorrichtungen, also die Widerstände 13, 13a, 13b der parallel geschalteten Strompfade 11 , alle einen im Wesentlichen gleichen Wert aufweisen. Dann erfolgt die Stromsteuerung unmittelbar durch die Anzahl der bestromten Strompfade 1 1 , sodass die Bestro- mungsgruppe eine Information in Form einer vorzugsweise ganzen Zahl darstellt, die erhöht wird, um den Strom zur Bestromung des Startermotors 22 zu erhöhen und verringert wird, um den Strom zu reduzieren. Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerische Darstellungen für die Erfindung als Wesentlich verwiesen.

Claims

Ansprüche
1. Steuervorrichtung (10) für einen elektrischen Hochstromverbraucher (22), insbesondere eine Startersteuerung für einen Startermotor (22) einer Brennkraftmaschine (9) in einem Kraftfahrzeug, in einem Stromkreis (20) mit einem internen ohmschen Widerstand (14) und mit weiteren ohmschen Widerständen, insbesondere Leitungswiderständen (29, 28, 25) im Stromkreis (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) eine Anpassungseinrichtung (17) zur Anpassung an den individuellen ohmschen Gesamtwiderstand des Stromkreises (20) umfasst.
2. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) einen Mikrocomputer (18) mit einem Speicher (19) umfasst und die Anpassungseinrichtung (17) eine Strommessvorrichtung (16) zur Messung eines Stroms zur Bestromung des Hochstromverbrauchers (22) umfasst, die mit dem Mikrocomputer (18) zur Auswertung und entsprechenden Ansteuerung des Hochstromverbrauchers (22) in Kommunikation steht.
3. Verfahren zum Betreiben einer Steuervorrichtung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 und 2, für einen elektrischen Hochstromverbraucher (22), insbesondere einer Startersteuerung für einen Startermotor (22) einer Brennkraftmaschine (9) in einem Kraftfahrzeug, in einem Stromkreis (20) mit einem internen ohmschen Widerstand (14) und mit weiteren ohmschen Widerständen, insbesondere Leitungswiderständen (29, 28, 25) im Stromkreis (20), wobei der Hochstromverbraucher von der Steuervorrichtung (10) mit verschiedenen Strömen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuervorrichtung (10) die Bestromung des Hochstromverbrauchers (22) an den individuellen ohmschen Gesamtwiderstand des Stromkreises (20) angepasst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom bei der Bestromung des Hochstromverbrauchers (22) gemessen und ausgewertet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) eine Anpassungseinrichtung (17) mit einem Mikrocomputer (18) und einem Speicher (19) umfasst, die Steuervorrichtung (10) zumindest zwei parallel geschaltete Strompfade (1 1 ) zur Bestromung des Hochstromverbrauchers (22) aufweist und dass von der Anpassungseinrichtung (17) als eine Information eine Bestromungsgruppe von zu bestromenden Strompfaden der parallel geschalteten Strompfade (1 1 ) festgelegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines Stroms zur Bestromung des Hochstromverbrauchers (22) über einen Schwellenwert die Bestromungsgruppe geändert, insbesondere verringert, und bei Unterschreiten des Stroms unter einen Schwellenwert die Bestromungsgruppe geändert, insbesondere vergrößert, wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anlaufstrom bei der Bestromung des Hochstromverbrauchers (22) vor einer Arbeitsphase des Hochstromverbrauchers (22) gemessen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Änderung der Bestromungsgruppe die geänderte Bestromungsgruppe von der Anpassungseinrichtung (17) gespeichert wird und der Hochstromverbraucher (22) über die durch die geänderte Bestromungsgruppe definierten Strompfade bestromt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10), insbesondere drei, parallel geschaltete Strompfade (11 ) mit jeweils einem Leistungsschalter (12, 12a, 12b) und einer Strombegrenzungsvorrichtung (13, 13a, 13b) aufweist und dass mit der Steuervorrichtung (10) ein Startermotor (22) einer Brennkraftmaschine (9) in einem Kraftfahrzeug betrieben wird, indem der Startermotor (22) vor einer Arbeitsphase über alle, insbesondere drei, Strompfade (1 1 ) bestromt wird, dabei ein Anlaufstrom beim Andrehen des Startermotors (22) gemessen wird, bei Überschreiten des Anlaufstroms über einen Schwellenwert eine Bestromungsgruppe von zu bestromenden Strompfaden (1 1 ) um zumindest einen Strompfad reduziert wird und bei Unterschreiten des Anlaufstroms un- ter einen, insbesondere weiteren, Schwellenwert die Bestromungsgruppe um zumindest einen zu bestromenden Strompfad (11 ) erhöht wird, die Bestromungsgruppe gespeichert wird und in der Arbeitsphase der Startermotor (22) mit den von der gespeicherten Bestromungsgruppe repräsentierten Strom pf ad en bestromt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des Stroms zur Bestromung des Hochstromverbrauchers (22) über einen Schwellenwert die Bestromung aller Strompfade (11 ) durch Ausschalten aller Leistungsschalter (12, 12a, 12b) beendet wird.
1 1. Computerprogrammprodukt, das in einen Programmspeicher (19) mit Programmbefehlen für einen Mikrocomputer (18) ladbar ist, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10 auszuführen, wenn das Programm in einer Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 und 2 ausgeführt wird.
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