Vorrichtung zur überwachung einer Starteinrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer Starteinrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einer als Anlasser und Generator dienenden elektrischen Maschine, einem Wechselrichter, zum Wandeln des in der elektrischen Maschine erzeugten oder benötigten Stromes, und einer Steuereinheit zum Steuern des Betriebs der aus der elektrischen Maschine und dem Wechselrichter bestehenden Einheit in Abhängigkeit von Eingangssignalen, wobei die Steuereinheit auch bei nicht in Betrieb befindlichem Fahrzeug in zeitlichen Abständen aktivierbar ist.
Um ein unbeabsichtigtes Losfahren eines Fahrzeug zu verhindern, wird vorgeschlagen, eine zusätzliche Steuerung zu verwenden, die den Wechselrichter in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsinformationen aktiviert oder deaktiviert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer Starteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei Starteinrichtungen für Verbrennungsmotoren wird der Startwunsch des Fahrers in der Regel über das Schließen eines elektrischen Kontaktes, beispielsweise einem Schalter, der Starteinrichtung mitgeteilt. Zur Vermeidung einer unbeabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs sind bereits Vorrichtungen bekannt, die ein Starten nur dann ermöglichen, wenn beispielsweise das Kupplungspedal gedrückt ist. In diesem Zusammenhang und zum weiteren Umfeld wird auf die WO 94/15808 und JP 09042005 A hingewiesen. In diesen Veröffentlichungen sind Vorrichtungen beschrieben, die ein unbeabsichtigtes Wegfahren verhindern, indem sie einen Motorstart nur bei bestimmten Fahrzeugbetriebsbedingungen, wie dem Betätigen eines Kupplungspedals, erlauben.

[0003] Die vorliegende Erfindung ist demgegenüber auf eine neuere Art von Starteinrichtungen für Kraftfahrzeuge gerichtet. Bei diesen Starteinrichtungen werden elektrische Maschinen verwendet, die sowohl als Anlasser als auch als Generator betrieben werden. Als Beispiel sei auf die mittlerweile bekannten Kurbelwellen-Starter-Generatoren hingewiesen. Diese elektrischen Maschinen sind über einen Wechselrichter mit einem Stromversorgungsnetz verbunden, an welchem wiederum Verbraucher und Batterien angeschlossen sind. Als Verbraucher kann beispielsweise ein elektrischer Ventiltrieb vorgesehen sein, der bereits beim Startvorgang funktionssicher betrieben werden muß. Bei einem solchen elektrischen Ventiltrieb, aber auch bei anderen Verbrauchern, muß eine ausreichende elektrische Energie bereits beim Startvorgang sichergestellt werden. Zu diesem Zweck wird eine Steuereinheit verwendet, die in bestimmten zeitlichen Abständen auch bei einem nicht in Betrieb befindlichen Fahrzeug aktivierbar ist und den elektrischen Zustand des Bordnetzes überprüft. Bei einer solchen automatisch erfolgenden Aktivierung der Steuereinheit muß es jedoch vollständig ausgeschlossen sein, daß die auch als Anlasser dienende elektrische Maschine unbeabsichtigt betrieben wird und beispielsweise bei eingelegten Gang das Fahrzeug in Bewegung setzt.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine solche unbeabsichtigte Bewegung ausgeschlossen ist.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

[0006] Demgemäß ist eine zusätzliche Steuerung vorgesehen, die den Wechselrichter in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsinformationen aktiviert oder deaktiviert. Die Verknüpfung der Fahrzeugbetriebsinformationen sowie die Freigabe oder Sperrung des Wechselrichters kann über Software erfolgen. Die meiste Sicherheit bringt jedoch eine Hardware-Schaltung in Form eines Treibers. Der Wechselrichter, welcher die Verbindung zwischen dem Bordnetz und der elektrischen Maschine herstellt, wird also nur dann aktiviert, wenn dies die Fahrzeugbetriebsinformationen zulassen.

[0007] Als Fahrzeugbetriebsinformationen können vorzugsweise ein Drehzahlsignal des Motors und ein Kupplungsbetätigungssignal verwendet werden. In diesem Falle ist die zusätzliche Steuerung derart ausgebildet, daß der Wechselrichter nur dann auf aktiv gesetzt ist, wenn entweder die Kupplung betätigt oder die Drehzahl einen bestimmten Wert überschreitet. Mit dieser Ausgestaltung ist sichergestellt, daß die als Anlasser tätig werdende elektrische Maschine nur bei einem durchgetretenem Kupplungspedal gestartet werden kann. Zudem ist ein Weiterbetrieb der elektrischen Maschine auch ohne Kupplungsbetätigung möglich, wenn eine bestimmte Drehzahl des Motors erreicht oder überschritten ist.

[0008] Natürlich können anstatt des Kupplungsbetätigungssignals auch andere Signale verwendet werden, beispielsweise ein P/N-Signal eines automatischen Getriebes. Das Signal muß lediglich sicherstellen, daß der Antriebsstrang des Fahrzeugs unterbrochen ist, so daß beim Starten eine Fortbewegung des Fahrzeugs in jedem Fall unterbunden wird.

[0009] Eine einfache Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1

ein schematisches Blockdiagramm einer Starteinrichtung mit Verbrauchern und

Fig. 2

eine konkrete Ausgestaltung einer zusätzlichen Steuerung aus Fig. 1 in Form eines schematischen Blockdiagramms.

[0010] In Fig. 1 ist in schematischer Weise eine Starteinrichtung mit einer Steuereinheit 10 dargestellt, welche einen Wechselrichter 14, einen DC/DC-Wandler 22, eine Zentraleinheit 30 und eine zusätzliche Steuerung 40 umfaßt. Der Wechselrichter 14 ist mit einem Asynchronmotor 12 verbunden, der sowohl als Anlasser als auch als Generator betrieben werden kann. Der von der Asynchronmaschine 12 im Generatorbetrieb gelieferte Strom oder der von dieser im Anlasserbetrieb benötigte Strom wird über den Wechselrichter 14 in einen Gleichstrom umgewandelt und in ein Bordnetz eingespeist bzw. von diesem entnommen.

[0011] Das Bordnetz besteht im vorliegenden Fall aus einem Netzteil 16 mit einer Netzspannung von 42 V, die direkt an einer 36 V-Batterie 20 sowie an einem Verbraucher anliegt. Dieser Verbraucher ist im vorliegenden Fall ein elektrischer Ventiltrieb 18.

[0012] Zusätzlich ist ein 12 V-Bordnetz 24 vorgesehen, das von dem 42 V-Bordnetz über den DC/DC-Wandler 22 versorgt wird. An dem 12 V-Bordnetz 24 sind vorliegend eine 12 V-Batterie 26 sowie andere Verbraucher 28 angeschlossen.

[0013] Über einen lokalen CAN-Bus 34 ist die zentrale Einheit 30 und der elektronische Ventiltrieb 18 mit einer digitalen Motorelektronik DME 36 verbunden. Die digitale Motorelektronik 36 ist ferner mit einem weiteren CAN-Bussystem in Verbindung und erhält ferner Signale von der Klemme 50 sowie von einer Diagnoseleitung.

[0014] Die zentrale Recheneinheit 30 bekommt von der digitalen Motorelektronik 36 ihre Befehle. Zusätzlich werden Informationen über den CAN-Bus 32 eingelesen. Weitere Eingangsinformationen der zentralen Recheneinheit 30 sind ein Wecksignal W, ein Ladesignal L, ein Spannungssignal der 36 V-Batterie U_36V sowie ein Temperatursignal von der 36 V-Batterie T_36V.

[0015] Die zentrale Steuerung 30 beaufschlagt den Wechselrichter 14, genauer eine Treiberschaltung 15 des Wechselrichters 14 und veranlaßt einen entsprechend den Eingangsgrößen geforderten Betrieb der Asynchronmaschine 12.

[0016] Über das Wecksignal W wird die zentrale Steuerung 30 auch bei einem nicht in Betrieb befindlichem Fahrzeug zeitweise automatisch aktiviert (geweckt).

[0017] Alternativ kann das Wecksignal auch innerhalb der zentralen Steuerung 30 generiert werden.

[0018] Mit dem Wecksignal hat es folgende Bewandtnis: Bereits beim Start müssen die elektrischen Ventiltriebe funktionssicher mit elektrischem Strom versorgt werden. Zu diesem Zweck muß bereits beim Start die geforderte Leistung verfügbar sein. Die zentrale Recheneinheit 30 überprüft nun auch bei abgestelltem Fahrzeug in bestimmten zeitlichen Abständen die 42 V Bordnetzspannung, um zu erkennen, ob die für einen Startfall benötigte Leistung/Spannung von der 36 V-Batterie 20 auch zur Verfügung gestellt werden kann. Ist dies nicht der Fall, so wird die 36 V-Batterie 20 aus der 12 V-Batterie 26 über den DC/DC-Wandler 22 geladen.

[0019] Bei einem solchen Weckvorgang muß jedoch auf jeden Fall verhindert werden, daß sich das Fahrzeug durch einen Betrieb der Asynchronmaschine 12 im Anlassermodus und bei eingelegtem Gang bewegt. Um dies zu verhindern, ist eine separate Steuerung 40 vorgesehen, die als Eingangssignal das Drehzahlsignal n des Motors und ein Kupplungssignal KS erhält. Entsprechend diesen Eingangsgrößen generiert die Steuerung 40 ein Signal und schickt dieses an die Treiberschaltung 15 des Wechselrichters 14, welcher dadurch in einen aktiven oder einen deaktiven Zustand versetzt wird.

[0020] Eine konkrete Ausführungsform der zusätzlichen Steuerung 40 ist in dem Blockdiagramm in Fig. 2 dargestellt. In einem Ast dieser Steuerung wird das Drehzahlsignal n des Motors über einen Frequenz-Spannungswandler in eine Spannung umgewandelt. Diese Spannung wird an einen Schwellwertkomperator 52 angelegt, der dann ein Signal erzeugt, wenn die Spannung U einen vorgegebenen Wert überschreitet. Das daraus resultierende Signal wird in einer Einheit 54 in eine 0/1 -Information umgewandelt und an ein UND -Gatter 58 weitergegeben.

[0021] Im zweiten Ast wandelt die Einheit 56 entsprechend der Betätigung des Kupplungsschalters KS das daran anliegende Signal ebenfalls in ein logisches 0/1-Signal um und gibt dieses ebenfalls an das UND-Gatter 58 weiter.

[0022] Das UND-Gatter 58 gibt nur dann ein Aktivierungssignal an die Treiberschaltung 15 des Wechselrichters 14 ab, wenn sowohl die Kupplung betätigt ist als auch die Motordrehzahl n einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Der Wechselrichter 14 wird vorliegend dann blockiert, wenn an der Treiberschaltung eine 1 anliegt (1 = WR ->blockiert).

[0023] Mit dieser konstruktiven Ausgestaltung wird ein Betrieb der elektrischen Maschine bei einer automatischen Aktivierung der zentralen Recheneinheit 30 durch das Wecksignal W wirkungsvoll vermieden. Eine Betätigung der Asynchronmaschine 12 aus dem Stand kann somit lediglich bei Betätigung des Kupplungsschalters erfolgen. Erst wenn die Motordrehzahl dann einen bestimmten Schwellwert überschritten hat, kann die Asynchronmaschine auch ohne Betätigen des Kupplungsschalters weiterbetrieben werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Überwachung einer Starteinrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einer als Anlasser und Generator dienenden elektrischen Maschine (12), einem Wechselrichter (14), zum Wandeln des in der elektrischen Maschine (12) erzeugten oder benötigten Stromes, und einer Steuereinheit (30) zum Steuern des Betriebs der aus der elektrischen Maschine (12) und dem Wechselrichter (14) bestehenden Einheit in Abhängigkeit von Eingangssignalen (W, L, U, T), wobei die Steuereinheit (30) auch bei nicht in Betrieb befindlichem Fahrzeug in zeitlichen Abständen aktivierbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zusätzliche Steuerung (40) vorgesehen ist, die den Wechselrichter (15) in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsinformationen (KS, n) aktiviert oder deaktiviert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzliche Steuerung (40) als Eingangsgröße ein Drehzahlsignal des Motors (n) und ein Getriebesignal erhält und derart ausgebildet ist, daß der Wechselrichter (14) dann aktiv gesetzt ist, wenn entweder der Antriebsstrang bezüglich einer Drehmomentübertragung unterbrochen ist oder die Motordrehzahl einen bestimmten Wert überschreitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Getriebesignal ein Kupplungsbetätigungssignal (KS) oder ein P/N-Signal eines Automatikgetriebes dient.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechselrichter (15) einen von der zusätzlichen Steuerung (40) beaufschlagten Treiber zur Aktivierung oder Deaktivierung aufweist.

Zeichnung