Titel

[Vorrichtung zum Starten einer Verbrennunqskraftmaschinel Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine.

Stand der Technik Zum Starten von Verbrennungskraftmaschinen werden Antriebe verwendet, die von einer von der Kraftstoffversorgung unabhängigen Energiequelle gespeist werden. In der Regel werden Gleichstrommotoren verwendet, deren Antriebsritzel zunächst in einen Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine einrückt, um danach die Verbrennungskraftmaschine anzutreiben. Nach dem Ende des Start- Vorganges rückt das Antriebsritzel wieder aus dem Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine heraus. Dabei wird ein gemeinsames Relais für den Einspurvorgang und die Durchschaltung des Hauptstromes zum Antrieb des Gleichstrommotors verwendet. Ein zugehöriges Prinzipschaltbild ist in der Figur 1 veranschaulicht. Diese zeigt ein mit einer Klemme 50 verbundenes Relais 1 , einen Schalter 2, eine Steuereinheit 5, die Klemme 30 des Kraftfahrzeugs und einen

Startermotor M. Die Steuereinheit 5 weist einen Treiber TRO auf, der von einem Schaltsignal Soo beaufschlagt wird. Bei durchgeschaltetem Treiber TRO wird das Relais 1 über eine Steuerleitung SLO und die Klemme 50 mit einer positiven Betriebsspannung + verbunden. Daraufhin zieht das Relais 1 an und schließt den Schalter 2. Durch das Schließen des Schalters 2 wird der Startermotor M mit der

Klemme 30 des Kraftfahrzeugs verbunden und dadurch in Betrieb gesetzt.

Aus der EP 0 848 159 B1 ist eine Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine bekannt, welche einen über ein Starterrelais mit einer Spannungsquel- Ie verbindbaren und mit der Brennkraftmaschine zum Andrehen in Eingriff bringbaren Startermotor aufweist. Des Weiteren ist zur Ansteuerung des Starterrelais und/oder des Startermotors ein elektronisches Steuergerät vorgesehen. Dieses steuert dem Starterrelais und/oder dem Startermotor zugeordnete Halbleiter- Leistungsendstufen derart an, dass zumindest in einem Start-Stopp-Betrieb der Brennkraftmaschine das Starterrelais im Stopp-Zustand der Brennkraftmaschine seine Einspurstellung aufweist. Bei dieser Startvorrichtung wird das Starterrelais nach Betätigen eines Startschalters bestromt, so dass einerseits ein Kontakt geschlossen wird, der den Startermotor mit einer Versorgungsspannung verbindet und andererseits unabhängig davon das Ritzel des Startermotors in einen auf einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordneten Zahnkranz einspurt.

In der DE 10 2009 000 125.5 ist eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Schaltelementes, insbesondere eines Relais, beschrieben, bei welcher die Zeitdauer, die zwischen dem Auslösen des Anziehens und dem Anziehen vergeht, und auch die Zeitdauer, die zwischen dem Auslösen des Abfal- lens und dem Abfallen vergeht, reduziert ist. Ein derartiges Relais kann im Zusammenhang mit Ritzel-Starter-basierten Start-Stopp-Systemen verwendet werden. Zur Ansteuerung eines derartigen Relais sind drei Steuerleitungen vorgesehen, über welche eine Steuereinheit Schaltelemente betätigt, die in Abhängigkeit von ihrer Schaltstellung einen Stromfluss durch zwei unabhängig voneinander bestrombare Spulen des Relais erlauben oder sperren.

Offenbarung der Erfindung

Eine Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine mit den im An- spruch 1 angegebenen Merkmalen weist demgegenüber den Vorteil auf, dass aufgrund der Trennung der Einrückmechanik von der Kontaktgabe des Starterstromes eine Verbesserung des Start/Stopp-Betriebes der Verbrennungskraftmaschine erreicht wird. Insbesondere kann eine mit der beanspruchten Vorrichtung ausgestattete Verbrennungskraftmaschine schnell auf einen Wiederanfahr- wünsch des Fahrers reagieren. Des Weiteren treten bei einer mit der beanspruchten Vorrichtung ausgestatteten Verbrennungskraftmaschine keine oder nur geringe Startspannungseinbrüche auf.

Ferner kann die beanspruchte Vorrichtung einfach in einen bestehenden mecha- nischen Aufbau von Verbrennungskraftmaschinen und Getrieben integriert werden. Die Komponenten der Vorrichtung können flexibel und modular angeordnet werden. Eine Verwendung der Schalter mit zusätzlichem Vorwiderstand kann auch bei konventionellen Systemen zur Reduktion eines Startspannungseinbruchs verwendet werden. Eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen verursacht im

Vergleich zu Systemen, welche den Startstrom elektronisch schalten bzw. regeln, geringere Gesamtkosten.

Des Weiteren tritt bei einer Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen aufgrund eines sanften Einrückens und eines sanften Andrehens ein reduziertes Einrückgeräusch und ein reduziertes Andrehgeräusch auf.

Ferner wird die Lebensdauer der Startvorrichtung verlängert. Dies ist auf das sanfte Einrücken, das sanfte Andrehen und eine Strompeakverringerung zurück- zuführen.

Die Erfindung wird einer zunehmenden Verbreitung von Kraftfahrzeugen mit Start-Stopp-Funktionalität gerecht und erfüllt im Vergleich zu bisherigen Start- Stopp-Systemen erweiterte Anforderungen an das System und ist auch mit einer Erweiterung der Funktionen des Start-Stopp-Systems verbunden. Dazu gehört eine Gewährleistung der Startfähigkeit des jeweiligen Fahrzeugs bei jedem Anfahrwunsch des Fahrers. Dazu gehört des Weiteren, dass beim Starten keine oder nur geringfügige Spannungseinbrüche auftreten. Diese Vorteile werden insbesondere dadurch erreicht, dass der Hauptstrom für den Startermotor zum ei- nen über einen Vorwiderstand und zum anderen zeitversetzt direkt zum Startermotor geführt wird. Dies ist dadurch realisiert, dass die Funktionalitäten eines herkömmlichen Starterrelais getrennt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Einspurmodul für das Einrücken des Antriebsritzels und ein Schaltmodul zum Leiten des Starterstromes zum einen über einen Vorwiderstand und zum anderen zeitversetzt direkt an den Startermotor vorgesehen.

Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Erläuterung anhand der Figuren 2 bis 12. Die Figur 2 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftma- schine. Die Figur 3 zeigt Skizzen zur Veranschaulichung der Steuerung der in der Figur 2 gezeigten Relais ES, KA und KH. Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein mechanisches Einrückrelais (ES). Die Figur 5 zeigt Möglichkeiten der Verschaltung der Elemente des Schaltmoduls SM. Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen Blockdarstellungen einer Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine mit verschieden ausgestalteten Steuereinheiten. Die Figur 9 zeigt Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der Relaisansteuerung bei einem Fahrzeug-Erststart. Die Figur 10 zeigt Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der Relaisansteuerung bei einem im Rahmen des Start-Stopp-Betriebes erfolgenden Automatikstart. Die Figur 11 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines

Beispiels für den Verlauf der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, der Drehzahl des Startermotors und des Stromes des Startermotors während eines Start/Stopp-Vorganges. Die Figur 12 veranschaulicht ein Beispiel für ein vereinfachtes System.

Die Figur 2 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine. Diese Vorrichtung weist einen Startermotor M, einen Vorwiderstand Rv, ein Einspurmodul EM, ein Schaltmodul SM und eine Steuereinheit 5 auf. Das Einspurmodul EM weist ein Einrückrelais ES, einen Einrückhebel 7 und ein Antriebsritzel 6 auf. Das Einspurmodul EM ist dazu vorgesehen, das Antriebsritzel 6 in einen Zahnkranz ZK der Kurbelwelle KW der Verbrennungskraftmaschine VM einzurücken. Das Schaltmodul SM enthält ein Anlaufstromrelais KA, ein Hauptstromrelais KH, einen ersten Schalter 3 und einen zweiten Schalter 4. Die Schal- ter 3 und 4 sind als mechanische Schalter ausgebildet. Das Schaltmodul SM und das Einspurmodul EM bzw. die Relais ES, KA und KH werden jeweils von der Steuereinheit 5 angesteuert. Ein erster Anschluss des Schalters 3 ist mit der Klemme 30 des jeweiligen Kraftfahrzeugs verbunden, an welcher permanent die Batteriespannung des Kraftfahrzeugs anliegt. Ein weiterer Anschluss des Schal- ters 3 ist über den Vorwiderstand Rv mit dem Startermotor M verbunden. Der

Steueranschluss des Schalters 3 ist mit dem Anlaufstromrelais KA verbunden. Ein erster Anschluss des Schalters 4 ist ebenfalls mit der Klemme 30 des Kraftfahrzeugs verbunden. Ein weiterer Anschluss des Schalters 4 ist direkt mit dem Startermotor M verbunden. Der Steueranschluss des Schalters 4 ist mit dem Hauptstromrelais KH verbunden. Das Schaltmodul SM ist dazu vorgesehen, den Starterstrom entweder über den Vorwiderstand Rv oder direkt an den Startermotor M zu schalten.

Beim Starten des Fahrzeugs wird zunächst das Einrückrelais ES angesteuert, um mittels des Einrückhebels 7 das Antriebsritzel 6 in den Zahnkranz ZK der

Kurbelwelle KW der Verbrennungskraftmaschine VM einzurücken. Dann wird durch eine Ansteuerung des Anlaufstromrelais KA der erste Schalter 3 in den geschlossenen Zustand gebracht, so dass die Klemme 30 über den ersten Schalter 3 und den Vorwiderstand R _v mit dem Startermotor M verbunden wird. Dann er- folgt zeitversetzt eine Ansteuerung des Hauptstromrelais KH, so dass der zweite

Schalter 4 in den geschlossenen Zustand gebracht wird. Dadurch ist die Klemme 30 über den Schalter 4 direkt mit dem Startermotor M verbunden.

Diese Trennung der Funktionalitäten eines herkömmlichen Starterrelais ermög- licht ein sanftes Einrücken des Antriebsritzels des Startermotors in den Zahnkranz der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine und auch ein sanftes und lautloses, aber dennoch sicheres Andrehen der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine bei jedem Anfahrwunsch des Fahrers. Außerdem ist das Andrehen des Starters und das Vorspuren unabhängig voneinander, was für das Ein- rücken in den auslaufenden Motor vorteilhaft ist.

Bei der Steuereinheit 5 handelt es sich entweder um die Motorsteuerung des jeweiligen Kraftfahrzeugs oder um ein gesondertes Steuergerät des Kraftfahrzeugs. Dies ist in der Figur 3 veranschaulicht. Die Figur 3a zeigt eine Ansteue- rung der Relais ES, KA und KH durch die Motorsteuerung ECU des Kraftfahrzeugs, die Figur 3b eine Ansteuerung dieser Relais durch ein gesondertes Steuergerät RCU (Relais Control Unit), das seinerseits von der Motorsteuerung ECU des Kraftfahrzeugs angesteuert wird. Die Anzahl der zur Steuerung benötigten Leitungen ist abhängig von der Art der verwendeten Relais, d. h. von der Anzahl von deren Spulen bzw. Wicklungen. Eine bevorzugte Ausführung besteht darin, zur Ansteuerung der Relais jeweils eine Vorrichtung zu verwenden, wie sie in der DE 10 2009 000 125.5 der Anmelderin beschrieben ist. Diese Vorrichtung weist Schaltmittel und eine Spule auf, wobei durch eine Bestromung der Spule eine auf das elektromagnetische Schaltelement einwirkende magnetische Kraft ausgeübt wird und wobei die Vorrichtung zwei unabhängig voneinander bestrombare Spulen aufweist, um beim Anziehen und Abfallen des elektromagnetischen Schalt- elementes hohe Genauigkeiten und kurze Verzugszeiten gewährleisten zu können.

Nachfolgend werden die einzelnen Komponenten der in der Figur 2 dargestellten Vorrichtung näher beschrieben.

Der Startermotor M, der zum Einrücken des Antriebsritzels 6 in den Zahnkranz der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine und zum Andrehen der Kurbelwelle vorgesehen ist, ist als Gleichstrommaschine realisiert.

Das Einspurmodul EM weist entweder ein mechanisches Relais ES oder alternativ dazu einen elektrischen Stellmotor auf. Die Funktion der Kontaktgabe des Starterstromes wird nicht vom Einspurmodul realisiert. Ein Ausführungsbeispiel für ein mechanisches Relais ist in der Figur 4 veranschaulicht. Das in der Figur 4 gezeigte mechanische Relais weist ein magnetisch leitendes Gehäuse Ge, eine Magnetwicklung Mw, einen Magnetkern Mk, eine Rückstellfeder Rf, einen Magnetanker Ma und einen Einrück-Mitnehmer Mi auf. Das Schaltmodul SM, welches dazu vorgesehen ist, den Starterhauptstrom über einen Vorwiderstand und auch direkt dem Startermotor zuzuführen, weist die beiden mechanischen Schalter 3 und 4 auf. Möglichkeiten von deren Verschal- tung sind in der Figur 5 veranschaulicht. Gemäß der Figur 5a ist zwischen der Klemme 30 des Kraftfahrzeugs und dem Startermotor M eine Parallelschaltung vorgesehen, wobei im ersten Zweig dieser Parallelschaltung eine Reihenschaltung des ersten Schalters 3 und des Vorwiderstandes R _v und im anderen Zweig dieser Parallelschaltung der zweite Schalter 4 angeordnet ist. Diese Anordnung entspricht der in der Figur 2 gezeigten Verschaltung. Gemäß der Figur 5b ist zwischen der Klemme 30 des Kraftfahrzeugs und dem Startermotor M eine Reihen- Schaltung zweier Bauteile vorgesehen. Bei dem ersten dieser Bauteile handelt es sich um den ersten Schalter 3. Beim zweiten dieser Bauteile handelt es sich um eine Parallelschaltung des Vorwiderstandes R _v mit dem zweiten Schalter 4. Gemäß der Figur 5c ist zwischen der Klemme 30 des Kraftfahrzeugs und dem Startermotor M eine Reihenschaltung zweier Bauteile vorgesehen. Beim ersten die- ser Bauteile handelt es sich um einen ersten Schalter 3', auf weichen das Hauptstromrelais einwirkt. Beim zweiten dieser Bauteile handelt es sich um eine Paral- lelschaltung des Vorwiderstandes Rv mit einem Öffner 4', auf welchen das Anlaufstromrelais einwirkt. Bei geschlossenem Schalter 3' ist die Klemme 30 über den Vorwiderstand Rv mit dem Startermotor M verbunden. Im Ruhezustand überbrückt der Öffner 4' den Vorwiderstand R _v .

Das Schaltmodul SM kann als Anbau an das Antriebslager der Vorrichtung realisiert werden oder alternativ dazu als Wegbaulösung. Für vereinfachte Anforderungen bezüglich eines Startspannungseinbruchs können der erste Schalter 3 und der Vorwiderstand R _v ggf- entfallen.

Der Vorwiderstand R _v wird vorzugsweise aus Widerstandsmaterial, durch eine elektrische Leitung oder durch eine Spule realisiert. Dabei ist zu beachten, dass aufgrund der fließenden Ströme von bis zu 800 A eine Wärmeabfuhr sichergestellt ist. Der Vorwiderstand R _v kann in eine Komponente, z. B. in das Schaltmo- dul SM oder in das Antriebslager des Startermotors M, integriert sein oder als

Wegbaulösung realisiert sein.

Die Steuerung des Einspurmoduls EM und des Schaltmoduls SM bzw. des Einrückrelais ES, des Anlaufstromrelais KA und des Hauptstromrelais KH kann - wie es bereits im Zusammenhang mit der Figur 3 erläutert wurde - entweder direkt von der Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs oder unter Verwendung eines gesonderten Steuergerätes des Kraftfahrzeugs erfolgen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine separate Treibereinheit zu verwenden. Für die Ansteuerung des Einspurmoduls EM und des Schaltmoduls SM werden

Treiber für die Relais sowie eine Logik verwendet, um die gewünschten Funktionen der Gesamtvorrichtung zu gewährleisten. Zu diesen Funktionen gehören ein schnelles Wiederstarten des Verbrennungsmotors bei vorliegendem Wiederstartwunsch des Fahrers, welcher durch Betätigen des Fahrpedals, der Kupplung oder Lösen der Bremse ausgelöst wird. Hierzu gehört insbesondere das schnelle

Wiederstarten bei auslaufendem Verbrennungsmotor. Weitere Funktionen sind eine Reduktion eines Startspannungseinbruchs sowie Sicherheitsfunktionen wie beispielsweise Erkennen von Fehlfunktionen und Missbrauchssituationen und Abschalten im Fehlerfall bzw. in Missbrauchssituationen. Die Ansteuerung des Einspurrelais ES erfolgt optional stromgeregelt.

Des Weiteren kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die an der Klemme 45 des Starters des Kraftfahrzeugs anliegende Spannung in die Steuereinheit 5 eingelesen und von dieser bei der Ansteuerung des Einspurmoduls EM und des Schaltmoduls SM berücksichtigt werden, insbesondere zur Bestimmung der Schaltzeitpunkte des Schaltmoduls SM und/oder des Einrückmoduls EM. Dies ermöglicht auch eine Diagnose dahingehend, ob der Startermotor im Falle einer Ansteuerung andreht oder nicht und ob der Einrückvorgang erfolgt ist oder nicht. Dies entspricht einer Fehlerdiagnose. Des Weiteren wird dadurch eine Kompensation der Ein- und Ausschaltvarianzen der Schalter und eine Bestimmung der Hochlaufcharakteristik des Starters ermöglicht.

Die Anzahl der Steuerleitungen zwischen der Steuereinheit 5 und dem Starter, zu welchem das Schaltmodul SM, das Einspurmodul EM und der Startermotor M gehören, ist - wie bereits oben ausgeführt wurde - von der Art der verwendeten Relais abhängig.

Die Figur 6 zeigt eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher die Ansteuerung des Einrückrelais ES, des Anlaufstromrelais KA und des Hauptstromrelais KH direkt von der Motorsteuerung ECU des Kraftfahrzeugs vorgenommen wird.

Die Motorsteuerung ECU ist mit der Klemme 50 des Kraftfahrzeugs verbunden und empfängt über diese an einem Eingang E1 eine Startinformation. Des Weiteren enthält die Motorsteuerung ECU eine Logik LG, um die jeweils gewünschten Funktionen der Gesamtvorrichtung zu realisieren. Ferner enthält die Motorsteuerung ECU einen Eingang E2 für ein von einem Drehzahlsensor VM abgeleitetes Sensorsignal und eine Auswerteeinheit AW1 , die aus diesen Sensorsignalen die Drehzahl n und die Winkelstellung Φ der Kurbelwelle des Verbrennungsmotor

(VM) ermittelt. Die Informationen über die Drehzahl n und die Winkelstellung Φ werden an die Logik LG weitergeleitet und von dieser zur Realisierung der jeweils gewünschten Funktionen der Gesamtvorrichtung verwendet. Ferner weist die Motorsteuerung ECU gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung einen Eingang E3 für ein von der Klemme 45 des Kraftfahrzeugs abgeleitetes Spannungssignal und eine Auswerteeinheit AW2 zur Auswertung dieses Spannungssignals auf. Die Information über die gemessene Spannung wird ebenfalls der Logik LG zugeleitet und von dieser zur Realisierung der jeweils gewünschten Funktionen der Gesamtvorrichtung verwendet. Darüber hinaus weist die Motorsteuerung ECU ein CAN-Interface Cl auf und ist dadurch dazu in der Lage, Daten über den CAN- Bus mit weiteren Baugruppen des Kraftfahrzeugs auszutauschen. Schließlich ist auch eine Treibereinheit T in die Motorsteuerung ECU integriert. Diese Treibereinheit T umfasst insgesamt drei Treiber, welche Ansteuersignale für das Einrückrelais ES, das Anlaufstromrelais KA und das Hauptstromrelais KH zur Verfügung stellen. Die Anzahl der Treiber variiert je nach Anzahl der eingesetzten Re- lais und Wicklungen zwischen 2 (ES Einfachwicklung, KH Einfachwicklung, KA entfallen) bis 6 (ES, KH und KA mit Doppeltwicklung) bzw. bis 9 (Ansteuerung ES, KH und KA nach DE 10 2009 000 125.5).

Der rechte Teil der in der Figur 6 gezeigten Vorrichtung stimmt mit dem rechten Teil der in der Figur 2 gezeigten Vorrichtung abgesehen von der Ableitung der

Spannung an der Klemme 45 des Kraftfahrzeugs überein.

Die in der Figur 6 gezeigte Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Trennung von Einspuren und Stromschalten eine Drehzahlsynchronisation von Starter und Motor ermöglicht, bevor das Ritzel in den Zahlkranz eingerückt wird. Die elektro- mechanische Elemente erlauben eine kostengünstige Realisierung. Hinzu kommt durch Begrenzung des Starteranlaufstroms eine Entlastung des Bordnetzes, geringere mechanische Belastungen und akustische Verbesserungen. Die Integration der Ansteuerung in die Motorsteuerung bzw. ein vorhandenes Steuergerät nutzt vorhandene Ressourcen und stellt somit einen kostengünstigen Ansatz dar.

Die Figur 7 zeigt eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher die Ansteuerung des Einrückrelais ES, des Anlaufstromrelais KA und des Hauptstromrelais KH durch ein gesondertes Steuergerät RCU, das seinerseits von der Motorsteuerung ECU des Kraftfahrzeugs angesteuert wird, erfolgt.

Bei dieser Ausführungsform wird die gewünschte Start/Stopp-Betriebsstrategie in der Motorsteuerung ECU hinterlegt, welche dann über einen CAN-Bus CAN mit dem gesonderten Steuergerät RCU kommuniziert. Zusätzlich ist zwischen der

Motorsteuerung ECU und dem gesonderten Steuergerät RCU eine separate Hardwareleitung HW1 vorgesehen, über welche dem gesonderten Steuergerät RCU von der Motorsteuerung ECU eine Information über die Drehzahl n der Antriebswelle des Startermotors M zugeführt wird. Darüber hinaus ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung zwischen der Motorsteuerung ECU und dem geson- derten Steuergerät RCU eine weitere separate Leitung HW2 vorgesehen, über welche von der Motorsteuerung ECU zum Steuergerät RCU bei Bedarf ein Notaus-Signal übertragen werden kann, welches beim Vorliegen einer Fehlfunktion die Startfunktion deaktiviert. Ferner weist das Steuergerät RCU einen Mikrocomputer μC auf, um die Funktionen der Gesamtvorrichtung in gewünschter Weise zu steuern.

Wie aus der Figur 7 ersichtlich ist, ist die Motorsteuerung ECU mit der Klemme 50 des Kraftfahrzeugs verbunden und empfängt über diese und ihren Eingang E1 eine Startinformation. Des Weiteren geht aus der Figur 7 hervor, dass die Mo- torsteuerung ECU einen Eingang E2 für ein von einem Drehzahlsensor VM abgeleitetes Sensorsignal und eine Auswerteeinheit AW1 , die aus diesen Sensorsignalen die Drehzahl n und die Winkelstellung Φ der Kurbelwelle des Verbrennungsmotor (VM) ermittelt. Diese Informationen über die Drehzahl n und die Winkelstellung Φ werden über die bereits genannte separate Leitung HW1 an das gesonderte Steuergerät RCU übertragen. Weiterhin weist die Motorsteuerung ECU einen Koordinator CO auf, dessen Aufgabe unter anderem darin besteht, beim Vorliegen einer Fehlfunktion ein Notaus-Signal bereitzustellen, welches dem Steuergerät RCU zugeführt wird. Ferner enthält die Motorsteuerung ECU ein CAN-Interface Cl, um mit dem Steuergerät RCU über den CAN-Bus des jeweiligen Kraftfahrzeugs kommunizieren zu können.

Das Steuergerät RCU enthält ebenfalls ein CAN-Interface Cl sowie eine Einheit REC zum Empfang der Informationen über die Drehzahl n und die Winkelstellung Φ der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (VM) Die vom Steuergerät RCU über das CAN-Interface empfangenen Signale, ein ggf. empfangenes, von der Klemme 50 des Kraftfahrzeugs abgeleitetes Startsignal und die genannten Informationen über die Drehzahl n und die Winkellage der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (VM) werden dem Mikrocomputer μC des Steuergerätes RCU zugeführt und von diesem zur Realisierung der jeweils gewünschten Funktionen der Ge- samtvorrichtung verwendet. Ferner weist das Steuergerät RCU gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung einen Eingang E3 für ein von der Klemme 45 des Kraft- fahrzeugs abgeleitetes Spannungssignal und eine Auswerteeinheit AW2 zur Auswertung dieses Spannungssignals auf. Die Information über die gemessene Spannung wird ebenfalls dem Mikrocomputer μC zugeleitet und von diesem zur Realisierung der gewünschten Funktionen der Gesamtvorrichtung verwendet.

Darüber hinaus ist - wie aus der Figur 7 ersichtlich ist - eine Treibereinheit T in das Steuergerät RCU integriert. Diese Treibereinheit T umfasst insgesamt drei Treiber, welche Ansteuersignale für das Einrückrelais ES, das Anlaufstromrelais KA und das Hauptstromrelais KH zur Verfügung stellen. Diese Ansteuersignale werden den genannten Relais direkt zur Verfügung gestellt. Die Anzahl der Treiber variiert je nach Anzahl der eingesetzten Relais und Wicklungen zwischen 2 (ES Einfachwicklung, KH Einfachwicklung, KA entfallen) bis 6 (ES, KH und KA mit Doppeltwicklung) bzw. bis 9 (Ansteuerung ES, KH und KA nach DE 10 2009 000 125.5).

Der rechte Teil der in der Figur 7 gezeigten Vorrichtung stimmt mit dem rechten Teil der in der Figur 2 gezeigten Vorrichtung abgesehen von der Ableitung der Spannung an der Klemme 45 des Kraftfahrzeugs überein. Die in der Figur 7 gezeigte Ausführungsform hat den Vorteil, dass im Vergleich zu Figur 6 nur eine geringe Veränderung der vorhandenen Hardware in der Motorsteuerung notwendig ist, sodass es leicht in bestehende Fahrzeugsysteme integriert werden kann. Alternativ dazu kann das gesonderte Steuergerät RCU auch von einem anderen

Steuergerät mit einem Mikrocontroller angesteuert werden.

Die Figur 8 zeigt eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher die Ansteuerung des Einrückrelais ES, des Anlaufstromrelais KA und des Hauptstromrelais KH unter Verwendung einer separaten Treibereinheit RDU erfolgt. Gemäß dieser Variante werden alle Start/Stopp-Funktionen, zu denen die Start/Stopp-Koordination und die gewünschten Funktionen der Gesamtvorrichtung gehören, softwaremäßig in der Motorsteuerung ECU realisiert. Die Motorsteuerung ECU steuert über eine Kommunikations- oder Hardwareschnittstelle K die genannte separate Treibereinheit RDU, welche ihrerseits das Einrückrelais ES, das Anlaufstromrelais KA und das Hauptstromrelais KH ansteuert. Die Anzahl der Leitungen für die Schnittstelle K ist abhängig von der Anzahl der Wicklungen der Relais ES, KA und KH, der Ausführung der Treibereinheit und der verwendeten Kommunikationsschnittstelle. Die Anzahl der Treiber und Steuerleitungen (zwischen RDU und Relais) variiert je nach Anzahl der eingesetzten Relais und Wicklungen zwischen

2 (ES Einfachwicklung, KH Einfachwicklung, KA entfallen) bis 6 (ES, KH und KA mit Doppeltwicklung) bzw. bis 9 (Ansteuerung ES, KH und KA nach DE 10 2009 000 125.5). Aus der Figur 8 ist ersichtlich, dass die Motorsteuerung ECU bei dieser Ausführungsform mit der Klemme 50 des Kraftfahrzeugs verbunden ist und über diese eine Startinformation empfängt. Des Weiteren geht aus der Figur 8 hervor, dass diese Startinformation an einen Mikrocomputer μC der Motorsteuerung weitergeleitet wird. Diesem werden des Weiteren von einer Auswerteeinheit AW1 Infor- mationen über die Drehzahl n und die Winkelstellung Φ der Kurbelwelle des

Verbrennungsmotor (VM) zugeleitet. Die Auswerteeinheit AW1 empfängt von einem Drehzahlsensor VM bereitgestellte Sensorsignale.

Ferner weist die Motorsteuerung ECU gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Auswerteeinheit AW2 zur Auswertung eines Spannungssignals auf. Dieses

Spannungssignal wird von der Klemme 45 des Kraftfahrzeugs abgeleitet.

Der Mikrocomputer μC wertet die ihm zugeführten Signale aus und steuert über die Kommunikationsschnittstelle K den Treiber T der Treibereinheit RDU an.

Der Treiber wiederum stellt Ausgangssignale für das Einrückrelais ES, das Anlaufstromrelais KA und das Hauptstromrelais KH zur Verfügung.

Der Mikrocomputer koordiniert über die Treibereinheit RDU die Relais ES, KA und KH derart, dass die jeweils gewünschten Funktionen der Gesamtvorrichtung ausgeführt werden. Er führt im Bedarfsfall auch dem Treiber T über eine gesonderte Leitung HW2 ein Notaus-Signal zu, so dass ein Startvorgang abgebrochen wird. Gemäß einer alternativen, nicht in der Figur 8 dargestellten Ausführungsform kann die Treibereinheit RDU des Weiteren ein Interface aufweisen, über welches sie mit der Motorsteuerung ECU kommuniziert. Dieses Interface besteht vorzugsweise aus maximal zwei Signalleitungen. Bei diesem Interface handelt es sich beispielsweise um ein CAN-Bus-Interface, ein LIN-Bus-Interface oder ein Flexray-Bus-Interface. Ferner kann die Treibereinheit RDU auch einen Eingang für ein von der Klemme 45 des Kraftfahrzeugs abgeleitetes Spannungssignal, eine Auswerteeinheit zur Auswertung dieses Spannungssignals und einen weiteren Signalausgang für die Übermittlung einer Information über das ausgewertete Spannungssignal der Klemme 45 an die Motorsteuerung aufweisen. Alternativ dazu kann die Treibereinheit RDU auch von einem anderen Steuergerät mit einem Mikrocontroller anstelle der Motorsteuerung angesteuert werden.

Nachfolgend werden anhand der Figuren 9 und 10 Beispiele für den Ansteue- rungsablauf der Relais ES, KA und KH beschrieben, wobei in der Figur 9 Bei- spiele für einen mittels eines Fahrzeugsschlüssels ausgelösten Erststart des

Fahrzeugs und in der Figur 10 Beispiele für einen im Rahmen des Start/Stoppbetriebes erfolgenden Automatikstart dargestellt sind. Dabei ist längs der Ordinate jeweils der Zustand Z des jeweiligen Relais („aus" oder„ein") und längs der Abszisse die Zeit t aufgetragen.

Die Figur 9a veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Erststart des Fahrzeugs. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt zunächst ein Einschalten des Einrückrelais ES, um das Antriebsritzel in den Zahnkranz auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine einzurücken. Zeitlich danach erfolgt bei noch eingeschaltetem Einrückrelais ES ein Einschalten des Anlaufstromrelais

KA, um den Startermotor M über den Vorwiderstand R _v sanft in Bewegung zu versetzen. Wiederum zeitlich danach erfolgt bei noch eingeschaltetem Anlaufstromrelais KA und weiterhin eingeschaltetem Einrückrelais ES ein Einschalten des Hauptstromrelais KH, um den Zahnkranz und damit die Kurbelwelle mit voller Kraft des Startermotors M anzutreiben. Danach wird zeitlich zuerst das Anlaufstromrelais KA, dann das Hauptstromrelais KH und schließlich das Einrückrelais ES abgeschaltet.

Die Figur 9b veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Erststart des Fahrzeugs. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt zunächst ein

Einschalten des Einrückrelais ES, um das Antriebsritzel in den Zahnkranz auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine einzurücken. Zeitlich danach erfolgt bei noch eingeschaltetem Einrückrelais ein Einschalten des Anlaufstromrelais KA, um den Startermotor M über den Vorwiderstand RV sanft in Bewegung zu versetzen. Wiederum zeitlich danach bei noch eingeschaltetem Einrückrelais ES, aber bereits wieder ausgeschaltetem Anlaufstromrelais K erfolgt ein Einschalten des Hauptstromrelais KH, um den Zahnkranz und damit die Kurbelwelle mit voller Kraft des Startermotors M anzutreiben. Danach wird zeitlich zuerst das Hauptstromrelais KH und dann das Einrückrelais ES wieder abgeschaltet. Die Figur 9c veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel für einen Erststart des Fahrzeugs. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel erfolgt zunächst ein Einschalten des Einrückrelais ES, um das Antriebsritzel in den Zahnkranz auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine einzurücken. Zeitlich danach erfolgt bei noch eingeschaltetem Einrückrelais ES ein Einschalten des Hauptstromrelais KH, um den Startermotor gleich mit voller Kraft zum Antrieb des Zahnkranzes und damit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine einzusetzen. Zeitlich danach erfolgt zunächst ein Abschalten des Hauptstromrelais KH und dann ein Abschalten des Einrückrelais ES. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist das Anlaufstromrelais KA außer Betrieb. Diese dritte Ausführungsbeispiel kann in Abhän- gigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder dem Bordnetzzustand dann verwendet werden, wenn im Erst- bzw. Kaltstart über den Vorwiderstand Rv zu wenig Leistung für die Beschleunigung des Startermotors M zur Verfügung steht.

Die Figur 10a veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel für einen im Rah- men des Start-Stopp-Betriebes erfolgenden Automatikstart. Bei diesem ersten

Ausführungsbeispiel erfolgt zunächst im Rahmen eines Stopp-Vorganges ein Einrücken des Antriebsritzels in den Zahnkranz noch während des Motorauslaufes. Dabei wird zuerst das Anlaufstromrelais KA eingeschaltet, um den Startermotor M sanft in Bewegung zu versetzen. Danach wird das Anlaufstromrelais KA wieder ausgeschaltet. Zeitlich danach erfolgt ein Einschalten des Einrückrelais

ES, um das Antriebsritzel in den Zahnkranz einzurücken. Zeitlich danach bei noch eingeschaltetem Einrückrelais ES erfolgt der Autostart, welcher beispielsweise durch eine Betätigung des Fahrpedals oder durch eine Betätigung des Kupplungspedals ausgelöst wird. Im Rahmen dieses Autostarts erfolgt zunächst ein erneutes Einschalten des Anlaufstromrelais KA, um den Startermotor M sanft in Bewegung zu setzen. Zeitlich danach erfolgt bei noch eingeschaltetem Anlauf- stromrelais KA ein Einschalten des Hauptstromrelais KH. Dann erfolgt zunächst ein Abschalten des Anlaufstromrelais KA, danach ein Abschalten des Hauptstromrelais KH und schließlich ein Abschalten des Einrückrelais ES. Die Figur 10b veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel für einen im

Rahmen des Start/Stopp-Betriebes erfolgenden Automatikstart. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt zunächst im Rahmen eines Stoppvorganges ein Einrücken des Antriebsritzels in den Zahnkranz noch während des Motorauslaufes. Dabei wird zuerst das Anlaufstromrelais KA eingeschaltet, um den Starter- motor M sanft in Bewegung zu versetzen. Dann wird das Anlaufstromrelais KA wieder ausgeschaltet. Zeitlich danach erfolgt ein Einschalten des Einrückrelais ES, um das Antriebsritzel in den Zahnkranz einzurücken. Zeitlich danach bei noch eingeschalteten Einrückrelais ES erfolgt der Autostart, welcher beispielsweise durch eine Betätigung des Fahrpedals oder durch eine Betätigung des Kupplungspedals ausgelöst wird. Im Rahmen dieses Autostarts erfolgt zunächst ein erneutes Einschalten des Anlaufstromrelais KA, um den Startermotor M sanft in Bewegung zu versetzen. Danach wird das Anlaufstromrelais KA bei noch eingeschaltetem Einrückrelais ES wieder abgeschaltet. Zeitlich danach erfolgt ein Einschalten des Hauptstromrelais KH, um den Startermotor M mit voller Kraft an- zutreiben. Danach erfolgt ein Abschalten des Hauptstromrelais KH und schließlich ein Abschalten des Einrückrelais ES.

Die Figur 10c veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel für einen im Rahmen des Start/Stopp-Betriebes erfolgenden Automatikstart. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel erfolgt zunächst im Rahmen eines Stopp-Vorganges ein

Einrücken des Antriebsritzels in den Zahnkranz noch während des Motorauslaufes. Dabei wird das Einrückrelais ES eingeschaltet, um das Antriebsritzel in den Zahnkranz einzurücken. Zeitlich danach bei noch eingeschaltetem Einrückrelais ES erfolgt der Autostart, welcher beispielsweise durch eine Betätigung des Fahr- pedals oder durch eine Betätigung des Kupplungspedals ausgelöst wird. Im

Rahmen dieses Autostarts erfolgt bei noch eingeschaltetem Einrückrelais ES ein Einschalten des Hauptstromrelais KH, um den Startermotor M mit voller Kraft anzutreiben. Zeitlich danach erfolgt ein Abschalten des Hauptstromrelais KH und dann ein Abschalten des Einrückrelais ES. Bei diesem dritten Ausführungsbei- spiel erfolgt das Einrücken des Antriebsritzels im Motorauslauf ohne ein vorheri- ges Andrehen des Startermotors M über das Anlaufstromrelais und den Vorwiderstand R _v .

Bei den in der Figur 10 beschriebenen Ausführungsbeispielen wird in vorteilhafter Weise nach erfolgtem Einrückvorgang im auslaufenden Motor ein vorgegebenes

Zeitintervall in Lauf gesetzt, nach dessen Ablauf das Einrückrelais ES ohne einen Auto- bzw. Wiederstart wieder ausgerückt wird, um das Fahrzeugbordnetz nicht über eine längere Zeit mit dem Haltestrom des Einrückrelais zu belasten. Bei einem derartigen Vorgehen muss bei einem Wiederstart zunächst das Einrückre- lais ES erneut aktiviert werden, bevor über das Anlaufstromrelais KA der Anlaufstrom und über das Hauptstromrelais KH der Hauptstrom an den Startermotor M geschaltet werden kann.

Optional können die in Figur 10 beschriebenen Ausführungsbeispiele auch ohne Einrückvorgang während des Motorauslaufs realisiert werden. In diesem Fall muss der Einrückvorgang unmittelbar vor der Bestromung des Starters über KH oder KA stattfinden.

Die Figur 1 1 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für den Verlauf der Drehzahl Π _V M der Verbrennungskraftmaschine, der Drehzahl n _M des

Startermotors M und des Stromes I«A und I«H während eines Start/Stopp- Vorganges.

Die Figuren 12a und 12b veranschaulichen ein Beispiel für ein vereinfachtes Sys- tem, bei welchem das Anlaufstromrelais KA und der Vorwiderstand Rv nicht vorgesehen sind und bei welchem das Anlaufen unter Verwendung des Hauptstromrelais KH erfolgt.

Bei den oben anhand der Figuren 6 und 7 beschriebenen Beispielen wurde an- gegeben, dass die Steuereinheit 5 ein CAN-Bus-Interface Cl aufweist, um über einen CAN-Bus mit anderen Bauteilen kommunizieren zu können. Alternativ dazu kann die Steuereinheit 5 auch ein LIN-Bus-Interface oder ein FlexRay-Bus- Interface aufweisen, um über einen LIN-Bus bzw. einen FlexRay-Bus mit anderen Bauteilen kommunizieren zu können. Wie oben beschrieben oder alternativ dazu kann die Steuereinheit die Reihenfolge der Ansteuerung der Relais wie folgt vornehmen:

Die Steuereinheit 5 nimmt die Ansteuerung des Einspurmoduls EM und des Schaltmoduls SM derart vor, dass in einem ersten Schritt das Einspurmodul EM und in einem zweiten Schritt zeitlich danach das Schaltmodul SM angesteuert wird. Dabei wird vorzugsweise im ersten Schritt das Einrückrelais ES des Einspurmoduls EM und im zweiten Schritt zeitlich danach das Anlaufstromrelais KA und das Hauptstromrelais KH des Schaltmoduls SM angesteuert, wobei zunächst das Anlaufstromrelais KA und zeitlich danach das Hauptstromrelais KH angesteuert wird.

Alternativ dazu nimmt die Steuereinheit 5 die Ansteuerung des Einspurmoduls EM und des Schaltmoduls SM derart vor, dass in einem ersten Schritt das Ein- rückrelais ES des Einspurmoduls EM und in einem zweiten Schritt zeitlich danach das Hauptstromrelais KH des Schaltmoduls SM angesteuert wird.

Eine weitere Alternative besteht darin, dass die Steuereinheit 5 die Ansteuerung des Einspurmoduls EM und des Schaltmoduls SM derart vornimmt, dass in ei- nem ersten Schritt das Schaltmodul SM und in einem zweiten Schritt zeitlich danach das Einspurmodul EM angesteuert wird.

Ferner besteht eine Alternative darin, dass die Steuereinheit 5 die Ansteuerung des Einspurmoduls EM und des Schaltmoduls SM derart vornimmt, dass in ei- nem ersten Schritt das Anlaufstromrelais KA des Schaltmoduls SM und in einem zweiten Schritt zeitlich danach das Einrückrelais ES des Einspurmoduls EM angesteuert wird.

Darüber hinaus besteht eine Alternative darin, dass die Steuereinheit 5 die An- Steuerung des Einspurmoduls EM und des Schaltmoduls SM derart vornimmt, dass in einem ersten Schritt das Hauptstromrelais KH des Schaltmoduls SM und in einem zweiten Schritt zeitlich danach das Einrückrelais ES des Einspurmoduls EM angesteuert wird.