Verfahren zum Betreiben einer Starteranlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Starteranlage für einen Antriebsmotor eines Fahrzeugs und eine Anordnung zum Betreiben einer Starteranlage für einen Antriebsmotor eines Fahrzeugs.

Stand der Technik

Bei automatischen Start/Stopp-Systemen bzw. -Anlagen mit Ritzel Startern kann es zu einem sogenannten Start-Spannungseinbruch (SSE) kommen. Durch die Strom-Spannungs-Charakteristik des als Gleichstrom-Elektromotor ausgebildeten Startermotors wird durch diesen beim Einschalten im Stillstand ein Kurz- schluss erzeugt, wodurch die Batterie mit einem extrem hohen Strom belastet wird. Typische Stromwerte bei gängigen Startermotoren liegen im Bereich von 700 bis 1200 A. Dieser Strom führt wiederum zu einem starken Einbruch der Batterie-Klemmenspannung UB.KL-

Einige Auswirkungen des Start-Spannungseinbruchs bei Ausführung einer automatischen Start/Stopp-Funktion in einem Fahrzeug sind typischerweise ein wahrnehmbares Flackern der Lichter, Aussetzer im Radio und Resets von komplexeren Infotainment-Geräten zur Navigation und/oder zur Bereitstellung von Fahrerinformationen. Weiterhin kann es zu Unterbrechungen oder starken Drehzahlschwankungen, beispielsweise von Motoren für Scheibenwischer, Fensterheber, Gebläse usw., kommen.

Während bei klassischen Anwendungen ohne automatische Start/Stopp- Funktionen üblicherweise die Auswirkungen des Start-Spannungseinbruchs toleriert werden, stellen sich mit Einsatz von automatischen Start/Stopp-Funktionen für Motoren Anforderungen hinsichtlich des Komforts, so dass die oben beschriebenen Auswirkungen zumindest teilweise nicht akzeptabel sind.

Fahrzeughersteller begegnen diesen Anforderung dadurch, dass einerseits eine gesteigerte Robustheit von elektrischen Komponenten und andererseits aber auch vom Start/Stopp-System ein weitgehend störungsfreies Verhalten bezüglich des Start-Spannungseinbruchs gefordert wird.

Es sind verschiedene Maßnahmen zur Reduktion des Start-Spannungseinbruchs bekannt. Hierzu zählt der Einsatz von Stromtaktungsverfahren oder von geschalteten Vorwiderständen.

Eine als Start/Stopp-Anlage ausgebildete Vorrichtung ist aus der Druckschrift DE 10 2006 01 1 644 A1 bekannt. Diese Vorrichtung umfasst ein erstes Getriebeteil zum Einspuren in ein zweites Getriebeteil mit einem Ritzel zum Einspuren in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine, wobei zumindest ein Mittel vorhanden ist, durch das ein Bewegungszustand des ersten Getriebeteils und ein Bewegungszustand des zweiten Getriebeteils ermittelbar ist.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.

Mit der Erfindung ist eine Reduktion des Start-Spannungseinbruchs bei einer Start/Stopp-Anlage, bspw. durch Durchführen eines Warmlaufens, erreichbar.

Der Start-Spannungseinbruch (SSE) ist bspw. während des Warmlaufs des Verbrennungsmotors bei kalter Umgebungstemperatur problematisch. Hierbei kommt es typischerweise zu einer relativ raschen Erwärmung des Antriebs- bzw. Verbrennungsmotors und des Kühlwassers bei vergleichsweise hoher thermischer Trägheit der Batterie. Ursächlich hierfür ist zum einen der vergleichsweise hohe Innenwiderstand der kalten Batterie verbunden mit besonders niedrigen Widerständen in den typischerweise ebenfalls kalten Kabelbäumen und in den Leitern des Startermotors.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es u. a. möglich, durch Einsatz der ohnehin vorhandenen Hardware in einer Starteranlage, die üblicherweise zur Durchführung eines automatischen Start/Stopp-Betriebs ausgebildet ist, bspw. dem SSM2- oder SSM3-System der Robert Bosch GmbH, eine zumindest teilweise Behebung des Start-Spannungseinbruchs zu bewirken.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Maßnahme, den Startermotor zu bestromen, bevor ein Automatik-Stopp in der oben beschriebenen Warmlaufphase und/oder bei kalter Außentemperatur ansteht. In einer Variante ist es möglich, den Startermotor während der Warmlaufphase und/oder bei zu geringer Außentemperatur dauerhaft zu bestromen. Der Aufbau der als SSM2 oder SSM3 ausgebildeten Starteranlage erlaubt bspw. ein solches Betreiben des Startermotors, ohne dabei das Starterritzel in den Zahnkranz ein- zuspuren. Es erfolgt die Bestromung bei noch laufendem Verbrennungsmotor vor dem Abstellen.

Durch das Andrehen des Startermotors beim Warmlaufen entsteht zwar ebenfalls ein Start-Spannungseinbruch, dieser fällt jedoch wegen des laufenden Generators und der deutlich besser konditionierten Batterie wesentlich geringer aus, als der es bei einem Start-Spannungseinbruch nach einer Stopp-Phase der Fall ist.

Der Betrieb des Startermotors hat eine üblicherweise rasche Erwärmung der stromführenden Teile oder Leitungen im Kabelbaum und/oder im Startermotor und somit eines Energienetzwerks zur Folge. Da diese Teile typischerweise aus Kupfer gefertigt sind, steigt mit einer Erwärmung auch deren Widerstand an, so dass das über Warmlaufen eine substantielle Erhöhung der Widerstände im Kreis und damit eine Absenkung des Start-Spannungseinbruchs beim nachfolgenden automatischen Stopp-Start erzielt werden kann. Durch das beschriebene Verfahren können Verbesserungen des Start-Spannungseinbruchs um typischerweise 0.2 bis 0.3 Volt erzielt werden. Die beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen einzelner Komponenten der Anordnung oder der gesamten Anordnung realisiert werden.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Ausführungsform der Erfindung

Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 2 ist in Figur 1 schematisch dargestellt. Diese Anordnung 2 umfasst zumindest ein Steuergerät 4 und ist in einem Fahrzeug 6 angeordnet. Das Fahrzeug 6 weist weiterhin einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor 8, einen Startermotor 10 und eine Batterie 12 auf. Die genannten Komponenten innerhalb des Fahrzeugs 6 sind durch Leitungen eines Energienetzwerks, die auch als Teile 14 des Energienetzwerks bezeichnet werden können, verbunden. Der Startermotor 10 ist zum Durchführen eines Startvorgangs des Antriebsmotors 8 ausgebildet. Weiterhin ist der Startermotor 10 als eine Komponente einer Starteranlage, die zur Durchführung eines automatischen Start/Stopp-Betriebs für den Antriebsmotor 8 ausgebildet ist, vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist diese Starteranlage mit dem Startermotor 10 ebenfalls als Komponente der erfindungsgemäßen Anordnung 2 ausgebildet, wobei der üblicherweise durch die Starteranlage und typischerweise den Startermotor 10 durchzuführende automatische Start/Stopp-Betrieb sowie die zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen Funktionen der Starteranlage und typischerweise des Startermotors 10 durch das Steuergerät 4 kontrolliert und somit gesteuert und/oder geregelt werden.

Eine Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt typischerweise von mehreren Betriebsbedingungen mindestens einer Komponente des Fahrzeugs 6, die in Figur 1 schematisch dargestellt ist, ab. So ist u. a. vorgesehen, dass das Verfahren während einer Warmlaufphase des Antriebsmotors 8 nach einem erstmaligen Start nach längerer Standzeit des Antriebsmotors 8 ausgeführt wird. Alternativ oder ergänzend kann das Verfahren auch dann durchgeführt werden, wenn eine Außentemperatur des Fahrzeugs 6 einen Grenzwert unterschreitet.

Bei Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass dem Startermotor 10 auch bei laufendem Antriebsmotor 8 des Fahrzeugs 6 vor einem Abschalten des Antriebsmotors 8 kontrolliert durch das Steuergerät 4 von der Batterie 12 Strom zugeführt wird.