Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit zur Steuerung zumindest eines Einschaltvorgangs einer Antriebseinheit in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die in der Regel als Brennkraftmaschine ausgestaltete Antriebseinheit wird prinzipiell manuell vom Fahrer des Fahrzeugs eingeschaltet. Dazu wird ein dafür vorgesehener Schlüssel in ein entsprechendes Schloss gesteckt und dieser zum Starten der Brennkraftmaschine gedreht oder ein vorhandener Druckknopf zum Aktivieren der Brennkraftmaschine betätigt. Daraufhin werden durch eine Steuereinheit entsprechende Maßnahmen zum Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet. Ein derartiges Starten der Brennkraftmaschine wird als Normalstart oder Schlüsselstart bezeichnet.

Um Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen zu reduzieren, werden derzeit Verfahren und Systeme (sog. Start-Stopp-Systeme bzw. Start-Stopp- Funktionen) entwickelt und zum Teil auch bereits eingesetzt, welche die Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs unter bestimmten Voraussetzungen bzw. bei Vorliegen definierter Abschaltbedingungen automatisch abschalten und bei Vorliegen definierter Einschaltbedingungen automatisch wieder einschalten. Derartige Verfahren und Systeme sind vor allem für den Stadtverkehr zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und gleichermaßen auch zur Reduzierung von Emissionen, vor allem auch zur Reduzierung von CO ₂ - Emissionen geeignet, da im Stadtverkehr das Fahrzeug oft an Ampeln oder aufgrund des Verkehrs zum Stehen kommt und der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht erforderlich ist. Ein derartiges Starten der Brennkraftmaschine wird als automatischer Start bezeichnet. Ebenso wird ein derartiges Abschalten als automatischer Stopp bezeichnet.

Sobald in einem Fahrzeug ein Start der Brennkraftmaschine angefordert wird -entweder manuell durch den Fahrer oder automatisch aufgrund vorgegebener Einschaltbedingungen - werden entsprechende Maßnahmen zum Einschalten der Brennkraftmaschine vorgenommen. Üblicherweise wird der Motorstart mit einem kostengünstigen Ritzelstarter durchgeführt. Bekannte Ritzelstarter umfassen zumindest ein sog. Einrückrelais, welches bei Startaufforderung aufgrund eines in der Relaisspule aufgebauten Magnetfeldes den Relaisanker anzieht, wodurch das Ritzel über den Einrückhebel nach vorne gegen den Zahnkranz geschoben wird. Gleichzeitig schließt der Relaisanker des Einrückrelais über eine Kontaktbrücke den Hauptstromkreis des Startermotors zwischen Batterie und Startermotor, so dass sich der als Elektromotor ausgebildete Startermotor in Bewegung setzen (drehen) und die mit ihm mittels Ritzel verbundene Antriebswelle zum Drehen bringen kann.

Derartige Ritzelstarter sind in der Regel auf eine maximal zu erwartende Anzahl von Startvorgängen ausgelegt. Ist in dem Kraftfahrzeug keine sog. Start-Stopp-Funktion zum automatischen Abschalten und Starten der Antriebseinheit vorgesehen, wird in der Regel mit ca. 30 000 Startvorgängen über den gesamten Fahrzeuglebenszyklus gerechnet. Ist jedoch eine Start- Stopp-Funktion vorgesehen, muss mit einer deutlich größeren Zahl an Startvorgängen gerechnet werden (ca. 250 000). Zum Bereitstellen eines derart dimensionierten Ritzelstarters fallen erhebliche Kosten und auch zusätzliches Gewicht an, die jedoch nur bei einer geringen Anzahl von Fahrzeugen gerechtfertigt ist, da nur wenige Fahrzeuge eine derart große Anzahl an Startvorgängen erreichen werden. In der Regel ist selbst bei Fahrzeugen mit einer Start-Stopp-Einrichtung mit einer wesentlich geringeren Anzahl von Startvorgängen zu rechnen.

Ein weiteres Problem beim Einsatz eines Ritzelstarters in einem mit einer Start-Stopp-Funktion ausgestatteten Kraftfahrzeug besteht darin, dass der Start der Antriebseinheit aus Verschleißgründen nur bei stehenden Verbrennungsmotoren eingeleitet werden kann bzw. eingeleitet werden sollte. Im sog. Mind-Change-Fall (d .h. die Antriebseinheit wird gerade abgestellt, der Fahrer möchte aber im gleichen Moment wieder losfahren) kann es dadurch zu einer Verzögerung beim Einleiten des Startvorgangs von bis zu 1 ,5 Sekunden kommen, da der Motor erst vollständig auslaufen muss (Drehzahl = 0). Erst dann kann der Ritzelstarter wieder einspuren und den Motor anwerfen.

Aus der DE 10 2007 025 925 A1 ist bereits eine Steuereinheit zur Steuerung eines Einschaltvorgangs einer Antriebseinheit bekannt, die zusätzlich zur Steuerung des Einschaltvorgangs eine Zeitdauer vom Beginn des Einschaltvorgangs bis zum Erreichen eines erfolgreichen Startvorgangs ermittelt und dann ein zeitdauerabhängiges Speichersignal an eine Speichereinheit sendet. Die Speichereinheit nimmt daraufhin einen entsprechenden Speichereintag vor, der dann bspw. vom Werkstattpersonal mittels eines Auslesegeräts ausgelesen und hinsichtlich möglicher Fehlerursachen bei zu lang dauernden Startvorgängen ausgewertet werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine hinsichtlich oben genannter Probleme verbesserte Steuereinheit zur Steuerung eines Einschaltvorgangs einer Antriebseinheit in einem mit einem kostengünstigen Ritzelstarter ausgestatteten Kraftfahrzeug anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine Steuereinheit nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Vor dem Hintergrund dass bei Fahrzeugen mit einer Start-Stopp-Funktion und einer angenommenen Kilometerlaufzeit des Fahrzeugs von 160 000 km in der Regel mit 250 000 Startvorgängen gerechnet wird, würde dies bedeuten, dass im Schnitt alle 640 m ein Start der Antriebseinheit erfolgen müsste. Im Allgemeinen ist jedoch davon auszugehen, dass die Mehrheit der Fahrzeuge, insbesondere größere Reiselimousinen mit einer deutlich reduzierten Anzahl von Starts auskommt. Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass für die meisten Fahrzeuge der in den Kraftfahrzeugen verwendete Starter nicht auf eine extrem hohe Anzahl von Startvorgängen (wie sie bei Fahrzeugen mit einer Start-Stopp-Funktion auftreten könnten) ausgelegt werden muss, sondern auf eine deutliche niedrigere Anzahl ausgelegt werden kann, die ohne großen Entwicklungs- und Herstellungsaufwand erreichbar ist.

Um zu verhindern, dass es bei Fahrzeugen, die v. a. nur im Kurzstreckenverkehr zu Einsatz kommen, zu Ausfällen der Starteinheit aufgrund eines defekten Starters kommt, ist der Grundgedanke der Erfindung in einem ersten Schritt, entweder alle oder zumindest eine bestimmte Art von Startvorgängen zu zählen. Um das mit einem möglichst geringen (Kosten-)Aufwand erreichen zu können, geht die Erfindung von einer Steuereinheit zur Steuerung eines Einschaltvorgangs einer Antriebseinheit aus, die auf eine Einschaltaufforderung (z. B. manuelle Aufforderung durch den Fahrer oder automatische Aufforderung durch eine Start-Stopp-Funktion) ein Einschaltsignal zum Vor- nehmen entsprechender Einschaltmaßnahmen zum Einschalten der Antriebseinheit aussendet. Zusätzlich sendet sich die Steuereinheit auf die Einschaltaufforderung und/oder mit dem Aussenden des Einschaltsignals und/oder nach erfolgreichem Einschalten der Antriebseinheit ein von der Art des Startvorgang abhängiges oder unabhängiges Speichersignal zum Speichern zumindest eines Speichereintrags an eine Speichereinheit aus, die daraufhin einen vor der Art des Startvorgangs abhängigen oder unabhängigen Speichereintrag vornimmt. Der Speichereintrag ist dabei derart ausgestaltet, dass der Wert einer für den Speichereintrag vorgesehenen Zählereinheit um Eins erhöht wird. Anhand des Werts der Zählereinheit ist erkennbar, wieviele Startvorgänge insgesamt oder viele Startvorgänge einer bestimmten Art von Starts bereits vorgenommen wurden. Der oder die Werte können dann bspw. bei einer Wartung des Fahrzeugs ausgelesen werden. Bei Erreichen einer bestimmten Schwelle kann dann der Starter im Rahmen der Wartung ausgetauscht werden. Bei den verschiedenen Arten von Starts kann es sich bspw. um Kaltstart, Warmstarts, automatische Start im Rahmen einer Start-Stopp-Funktion, oder um sog. Notfall-Starts der Antriebseinheit handeln, die später genauer erläutert werden.

Die Erfindung zeichnet sich in einem weiteren Schritt dadurch aus, dass die Steuereinheit bei Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Zählergrenzwertes durch den Wert der Zählereinheit eine vorgegebene Art des Startvorgangs und/oder eine vorgegebene Art eines Abschaltvorgangs der Antriebseinheit nicht mehr zulässt. Ist z. B. eine bestimmte Anzahl von Startvorgängen erreicht, kann die Steuereinheit zukünftig alle durch eine Start- Stopp-Funktion automatisch eingeleiteten Startvorgänge und auch Abschaltvorgänge unterbinden, indem sie bspw. diese Funktion vollständig deaktiviert. Dadurch werden zukünftig nur noch die für den normalen Betrieb des Fahrzeugs notwendigen Startvorgänge eingeleitet. Sog. Liegenbleiber aufgrund eines defekten Starters können somit vermieden werden. Gleichzeitig kann die Steuereinheit bei Erreichen oder Überschreiten des vorgegebenen Zählergrenzwertes durch den Wert der Zählereinheit ein Anzeigesignal an eine Anzeigeeinheit senden, die daraufhin eine für den Fahrer sichtbare Anzeige aktiviert, so dass der Fahrer weiß, dass bestimmte Startvorgänge nicht mehr zugelassen werden bzw. die Start-Stopp-Funktion sys- temseitig deaktiviert wurde und er eine Servicestelle oder Werkstatt zum Austauschen des Starters aufsuchen soll.

Vorteilhafterweise kann in einfachster Ausgestaltung der Erfindung als Zählereinheit zumindest eine Gesamtzählereinheit vorgesehen sein, in der die Speichereinheit unabhängig von der Art des Startvorgangs einen derartigen Speichereintrag vornimmt, dass bei jedem (von der Art des Startvorgangs abhängigen oder unabhängigen) Speichersignal der Steuereinheit der Wert der Gesamtstartzählereinheit um Eins erhöht wird, wodurch die Gesamtanzahl aller Startvorgänge gespeichert wird. Da jeder Startvorgang den Starter beansprucht, ist die Speicherung der Gesamtanzahl zur Auswertung der Gesamtbeanspruchung des Starters ausreichend.

Alternativ oder zusätzlich können auch für verschiedene Arten von Startvorgängen verschieden Zählereinheiten vorgesehen sein, in der dann die Anzahl der entsprechenden Starts gespeichert wird. Da für die Anzahl der regulären, nicht automatisierten Starts gut mit einem Ersatzwert gerechnet werden kann, kann als Zählereinheit eine Automatikstartzählereinheit vorgesehen sein, in der die Speichereinheit den Wert der Automatikstart- Zählereinheit um Eins erhöht, wenn die Steuereinheit ein Automatikstart- Speichersignal an die Speichereinheit sendet. Analog dazu kann aber auch als Zählereinheit auch eine Kaltstart-Zählereinheit vorgesehen sein, in der die Speichereinheit den Wert der Kaltstart-Zählereinheit um Eins erhöht, wenn die Steuereinheit ein Kaltstart-Speichersignal an die Speichereinheit sendet. Wie bereits in der Einleitung dargelegt wurde, ist ein Starten der Antriebseinheit mittels Ritzelstarter bei noch nicht vollständig ausgelaufenem Motor zwar möglich, führt aber ggf. zu einer erheblichen Materialbelastung des Ritzelstarters und auch zu Geräuschen, die vom Fahrer als unangenehm empfunden werden können. Ungeachtet der Geräuschbelästigung wünscht der Fahrer bei bestimmten Situationen trotzdem einen sofortigen Neustart der Antriebseinheit. Insbesondere kann bei Fahrzeugen, die mit einer Start- Stopp-Funktion ausgestattet sind, der Fall eintreten, dass die Antriebseinheit automatisch abgeschaltet wird, sobald das Fahrzeug zum Stehen kommt, der Fahrer jedoch sofort weiterfahren möchte und deshalb einen sofortigen Neustart der Antriebseinheit beispielsweise durch entsprechende Pedalbetätigung anfordert. Um keine Kundenreklamationen hinsichtlich einer zulangen Pause zwischen seinem Einschaltwunsch und dem tatsächlichen Startvorgang hervorzurufen, kann auch ein Starten der Antriebseinheit durch Einspuren des Anlassers in den noch auslaufenden Motor zugelassen werden. Dies ist zwar aus akustischer Sicht betrachtet unschön, die Antriebseinheit kann aber innerhalb kürzester Zeit wieder gestartet werden.

Da der Starter in diesem Fall allerdings sehr stark belastet wird, kann die Steuereinheit in einer vorteilhaften Weiterbildung derart ausgestaltet sein, dass sie bei einem derartigen Notfallstart ein entsprechendes, diese Art des Starts wiedergebendes Notfallstart-Speichersignal an die Speichereinheit sendet. In der Speichereinheit ist eine Notfallstart-Zählereinheit vorgesehen, in der dann die Speichereinheit den aktuellen Wert der Notfallstart- Zählereinheit um Eins erhöht, wenn die Steuereinheit ein derartiges Notfallstart-Speichersignal an die Speichereinheit sendet. Überschreitet der Wert in dieser Zählereinheit den dazugehörigen hinterlegten Zählergrenzwert, kann die Steuereinheit zukünftig derartige Notfallstarts unterbinden und ein Anzeigesignal zum Anzeigen der Notwendigkeit eines Werkstattbesuchs aussenden. Eventuell kann beim Zulassen derartiger Notfallstarts die Form des Startritzels auch noch optimiert werden. Vorteilhafterweise erkennt die Steuereinheit einen Notfallstart dadurch, indem sie die Zeit zwischen dem Einleiten des Abschaltvorgangs und dem Aussenden der Einschaltaufforderung oder des Einschaltsignals ermittelt und auswertet. Die Speichereinheit würde dann ein Notfall-Speichersignal an die Speichereinheit senden, wenn das Einschaltsignal (oder die Einschaltaufforderung) innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls nach dem Einleiten eines Abschaltvorgangs der Antriebseinheit ausgesendet wird. Alternativ kann die Steuereinheit auch den Ruhezustand der Antriebseinheit überwachen und auswerten, und ein Notfallstart-Speichersignal aussenden, wenn sich zum Zeitpunkt des Aussendens des Einschaltsignals die Antriebseinheit (noch) nicht im Ruhezustand befindet. Der Ruhezustand kann bspw. durch Auswerten der Drehzahl der Antriebseinheit erkannt werden.

Sind in der Speichereinheit mehrere Zählereinheiten zum Zählen bestimmter Startvorgänge enthalten, kann bspw. nur einer Zählereinheit ein Zählergrenzwert, oder auch jeder Zählereinheit ein separater Zählergrenzwert zugeordnet sein, bei dessen Erreichen oder Überschreiten eine bestimmte Art eines Start- oder Abschaltvorgangs der Antriebseinheit durch die Steuereinheit unterbunden wird. Insbesondere sollten die Zählergrenzwerte dabei derart vorgegeben werden, dass der einer Gesamtstart-Zählereinheit zugeordnete Zählergrenzwert und/oder der einer Automatikstart-Zählereinheit zugeordneter Zählergrenzwert größer ist als der einer Notfallstart- Zählereinheit zugeordneten Zählergrenzwert. Da gerade sog. (oben definierte) Notfallstarts den Starter extrem beanspruchen, sollte der dieser Art von Startvorgängen zugeordnete Zählergrenzwert nicht zu groß gewählt werden. Alternativ oder zusätzlich können die einzelnen Zählergrenzwerte auch in Abhängigkeit von verschiedenen Randbedingungen bzw. Zählerwerten anderer Zählereinheiten variabel vorgegeben werden. Sind bereits einige Notfallstarts vorgenommen worden, kann bspw. der der Automatikstart- Zählereinheit zugeordnete Zählergrenzwert herabgesetzt werden. Wie bereits oben erwähnt, kann es auch sinnvoll sein, einen Starter bereits vor Erreichen eines bestimmten Zählergrenzwertes auszutauschen, um nicht irgendwann die Funktionalität des Fahrzeugs bei Erreichen eines Zählergrenzwertes einschränken zu müssen. Um auf die Speichereinträge zugreifen zu können, umfasst die Erfindung neben der Steuereinheit zusätzlich ein Auslesegerät, das mit der Speichereinheit verbindbar ist und das derart aufgebaut ist, dass die in der Speichereinheit eingetragenen Speichereinträge ausgelesen und ggf. ausgewertet werden können. Anhand des Speichereintrags kann über den Austausch des Starters entschieden werden.

Neben den bereits genannten Vorteilen ergeben sich durch die Erfindung noch weitere Vorteile: Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, dass durch den Startzähler die Funktionalität einer Start-Stopp-Einrichtung mit reduziertem Material- und auch Entwicklungsaufwand und reduziertem Gewicht verfügbar gemacht werden kann, da durch das Sperren einer bestimmten Art des Startvorgangs die Funktionalität eines Starters zumindest für einen Normalbetrieb des Fahrzeugs bzw. des Starters sicher gestellt werden. Wird der Starter aufgrund des ausgelesenen Werts bereits vor der Einschränkung einer Funktionalität ausgetauscht, können auch Kundenbeanstandungen ausgeschlossen werden.