Titel

Vorrichtung zum Starten einer Verbrennunqskraftmaschine mit einer reduzierten Anzahl von Steuerleitunqen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine mit einer reduzierten Anzahl von Steuerleitungen.

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 Startvorganges 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 ver- anschaulicht. 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 TR0 auf, der von einem Schaltsignal S ₀ o beaufschlagt wird. Bei durchgeschaltetem Treiber wird das Relais 1 über eine Steuerleitung SL0 und die Klemme 50 mit einer positiven Be- triebsspannung + 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 Brennkraft- maschine bekannt, welche einen über ein Starterrelais mit einer Spannungsquelle verbindbaren und mit der Brennkraftmaschine zum Andrehen in Eingriff bring- baren 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 ei- ner Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordneten Zahnkranz eingespurt.

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 An- ziehen vergeht, und auch die Zeitdauer, die zwischen dem Auslösen des Abfallens 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.

Eine zunehmende Verbreitung von Kraftfahrzeugen mit Start-Stopp-Funktionalität am Markt ist mit erweiterten Anforderungen an das Startsystem des Kraftfahr- zeugs und auch mit einer Erweiterung der Funktionen verbunden. Insbesondere muss bei jedem Anfahrwunsch des Fahrers die Startfähigkeit des Fahrzeugs gewährleistet sein. Des Weiteren muss gewährleistet sein, dass beim Starten keine bzw. nur geringfügige Spannungseinbrüche auftreten. Daraus ergibt sich die Anforderung, bereits bei auslaufendem Verbrennungsmotor den Starter synchroni- siert in den Zahnkranz einzurücken sowie den Anlaufstrom des Starters zu begrenzen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Hauptstrom für den Startermotor zum einen über einen Vorwiderstand und zum anderen zeitversetzt direkt zum Startermotor geführt wird. Dies macht eine Trennung der Funktionalitäten eines herkömmlichen Starterrelais notwendig. Ein diesbezüglicher Ansatz besteht darin, ein erstes Relais für das Einspuren des Antriebsritzels vorzusehen und zwei weitere Relais zu verwenden, um den Hauptstrom für den Startermotor zum einen über einen Vorwiderstand und zum anderen zeitversetzt direkt an den Gleichstrommotor zu führen.

Eine derartige Trennung der Relaisfunktionalität und die dadurch bedingte Not- wendigkeit eines Einsetzens von drei Relais, nämlich eines Einrückrelais, eines

Anlaufstromrelais und eines Hauptstromrelais, führt dazu, dass je Relais bis zu drei Ansteuerleitungen benötigt werden. Dies verursacht im Unterschied zu Relaisansteuerungen, bei denen eine einzige Steuerleitung ausreichend ist, erheblichen Mehraufwand bei der Verkabelung und der Ansteuerung der Relais.

Offenbarung der Erfindung

Eine Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Anzahl der benötigten Steuerleitungen reduziert ist. Dadurch wird auch die Anzahl der benötigten Treiber verringert. Mit dieser Verringerung der Anzahl der Steuerleitungen und der Treiber ist auch der Aufwand, der im Zusammenhang mit der Verkabelung und der Ansteuerung getrieben werden muss, reduziert. Diese Vorteile werden im Wesentlichen durch eine Mehrfachnutzung von Steuer- leitungen erreicht. Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren 2 bis 6.

Die Figur 2 zeigt auf ihrer linken Seite ein Ausführungsbeispiel für eine Low-Side- Vorrichtung und auf ihrer rechten Seite ein Ausführungsbeispiel für eine Low- Side-Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Verschaltung. Die Figur 3 zeigt auf ihrer linken Seite ein Ausführungsbeispiel für eine High-Side-Vorrichtung und auf ihrer rechten Seite ein Ausführungsbeispiel für eine High-Side-Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Verschaltung. Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Low-Side-

Vorrichtung mit Einrückrelais. Die Figur 5a zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Low-Side-Vorrichtung ohne Anlaufstromrelais. Die Figur 5b zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße High-Side-Vorrichtung ohne Anlaufstromrelais Die Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ei- ne Low-Side-Vorrichtung mit einer Verschaltung gemäß der Erfindung. Eine Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der Erfindung weist eine Steuereinheit, ein Antriebsritzel, einen Startermotor und mehrere Relais auf, die über Steuerleitungen mit der Steuereinheit verbunden sind. Dabei ist mindestens eine Steuerleitung mit mehreren dieser Relais verbunden. Dies hat den Vorteil, dass im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen die Anzahl der Steuerleitungen der Vorrichtung reduziert ist. Dies führt - wie unten anhand der Figuren erläutert wird - dazu, dass auch die Anzahl der von der Vorrichtung benötigten Treiber verringert ist. Die Figur 2 zeigt auf ihrer linken Seite ein Ausführungsbeispiel für eine Low-Side-

Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine und auf ihrer rechten Seite ein Ausführungsbeispiel für eine Low-Side-Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Verschaltung.

Die in der Figur 2 auf der linken Seite dargestellte Vorrichtung weist ein Anlaufstromrelais KA, ein Hauptstromrelais KH und ein Einrückrelais ES auf. Das Anlaufstromrelais KA weist eine Haltewicklung L10 und eine Einspurwicklung L20 auf. Das Hauptstromrelais KH enthält eine Haltewicklung L1 1 und eine Einspurwicklung L21 . Das Einrückrelais ES umfasst eine Haltewicklung L12 und eine Einspurwicklung L22. Ein Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem positiven Betriebsspannungsanschluss verbunden. Der andere Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem Anschluss der jeweils zugehörigen Einspurwicklung verbunden. Der jeweils andere Anschluss der Einspurwicklungen ist über jeweils eine Steuerleitung mit der Steuereinheit SE verbunden. So ist der andere Anschluss der Einspurwicklung L20 des Anlaufstromrelais KA mit der Steuereinheit SE über die Steuerleitung SL10 verbunden. Der andere Anschluss der Einspurwicklung L21 des Hauptstromrelais KH ist über die Steuerleitung SL1 1 an die Steuereinheit SE angeschlossen. Der andere Anschluss der Einspurwicklung L22 des Einrückrelais ES ist mit der Steuereinheit SE über die Steuerleitung SL12 verbunden.

Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L10 und der Einspurwicklung L20 des Anlaufstromrelais KA ist über eine Steuerleitung SL4 an die Steuereinheit SE angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L1 1 und der Einspurwicklung L21 des Hauptstromrelais KH ist über eine Steuerleitung SL3 mit der Steuereinheit SE verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L12 und der Einspurwicklung L22 des Einrückrelais ES ist über eine Steuerleitung SL2 an die Steuereinheit SE angeschlossen.

Die Steuereinheit SE, die auf den vorgenannten Steuerleitungen SL10, SL1 1 , SL12, SL2, SL3 und SL4 Steuersignale für die Relais KA, KH und ES bereitstellt, weist Treiber TR01 , TR02, TR03, TR04, TR05 und TR06 auf. Zum Treiber TR01 gehören Treibertransistoren T ₁₀ und T ₂₀ , deren Schaltstrecken zwischen einem positiven Betriebsspannungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor T ₁₀ wird von einem Schaltsignal Si ₀ beaufschlagt, der Trei- bertransistor T ₂₀ von einem Schaltsignal S ₂₀ . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren T ₁₀ und T ₂₀ ist mit der Steuerleitung SL10 verbunden.

Zum Treiber TR02 gehören Treibertransistoren Tu und T ₂₁ , deren Schaltstrecken zwischen dem positiven Betriebsspannungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor Tu wird von einem Schaltsignal S'i 'i beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂₁ von einem Schaltsignal S ₂ i. Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren Tu und T ₂₁ ist mit der Steuerleitung SL1 1 verbunden.

Zum Treiber TR03 gehören Treibertransistoren T ₁₂ und T ₂₂ , deren Schaltstrecken zwischen dem positiven Betriebsspannungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor T ₁₂ wird von einem Schaltsignal Si ₂ beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂₂ von einem Schaltsignal S ₂₂ . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren T ₁₂ und T ₂₂ ist mit der Steuerleitung SL12 verbunden.

Zum Treiber TR04 gehört ein Treibertransistor T ₃₀ , der von einem Schaltsignal

5 ₃₀ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL2 mit Masse verbunden.

Zum Treiber TR05 gehört ein Treibertransistor T ₃₁ , der von einem Schaltsignal

5 ₃ 1 beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL3 mit Masse verbunden. Zum Treiber TR06 gehört ein Treibertransistor T ₃₂ , der von einem Schaltsignal S ₃₂ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL4 mit Masse verbunden.

Wie aus den vorhergehenden Ausführungen ersichtlich ist, hat bei der auf der linken Seite von Figur 2 gezeigten Vorrichtung jedes der Relais KA, KH und ES drei Anschlussleitungen. Eine dieser Anschlussleitungen führt zu einer nicht dargestellten positiven Betriebsspannungsquelle. Die beiden anderen Anschlussleitungen führen jeweils zur Steuereinheit SE und sind Steuerleitungen. Die auf der linken Seite von Figur 2 gezeigte Vorrichtung verwendet folglich insgesamt sechs Steuerleitungen und auch sechs Treiber.

Auf der rechten Seite von Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Low-Side- Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Verschaltung gezeigt. Diese Vorrichtung benötigt nur fünf Steuerleitungen und nur fünf Treiber.

Die auf der rechten Seite von Figur 2 gezeigte Vorrichtung weist ein Anlaufstromrelais KA, ein Hauptstromrelais KH und ein Einrückrelais ES auf. Das Anlaufstromrelais KA weist eine Haltewicklung L10 und eine Einspurwicklung L20 auf. Das Hauptstromrelais KH enthält eine Haltewicklung L1 1 und eine Einspurwicklung L21 . Das Einrückrelais ES umfasst eine Haltewicklung L12 und eine Einspurwicklung L22. Ein Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem positiven Betriebsspannungsanschluss + verbunden. Der andere Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem Anschluss der jeweils zugehörigen Einspurwicklung verbunden. Der jeweils andere Anschluss der Einspurwicklungen L20 des Anlaufstromrelais KA und L21 des Hauptstromrelais KH ist über eine gemeinsame Steuerleitung SL1 mit der Steuereinheit SE verbunden. Der andere Anschluss der Einspurwicklung L22 des Einrückrelais ES ist über eine Steuerleitung SL2 an die Steuereinheit SE angeschlossen.

Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L10 und der Einspurwicklung L20 des Anlaufstromrelais KA ist über eine Steuerleitung SL5 an die Steuereinheit SE angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L1 1 und der Einspurwicklung L21 des Hauptstromrelais KH ist über eine Steuerleitung SL4 mit der Steuereinheit SE verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L12 und der Einspurwicklung L22 des Einrückrelais ES ist über eine Steuerleitung SL3 an die Steuereinheit SE angeschlossen.

Die Steuereinheit SE, die auf den vorgenannten Steuerleitungen SL1 , SL2, SL3, SL4 und SL5 Steuersignale für die Relais KA, KH und ES bereitstellt, weist Treiber TR1 , TR2, TR3, TR4 und TR5 auf. Zum Treiber TR1 gehören Treibertransistoren T-i und T ₂ , deren Schaltstrecken zwischen einem positiven Betriebsspan- nungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor T-i wird von einem Schaltsignal Si beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂ von einem Schaltsignal S ₂ . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren T-i und T ₂ ist mit der Steuerleitung SL1 verbunden.

Zum Treiber TR2 gehören Treibertransistoren T ₃ und T ₄ , deren Schaltstrecken zwischen dem positiven Betriebsspannungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor T ₃ wird von einem Schaltsignal S ₃ beaufschlagt, der Treibertransistor T ₄ von einem Schaltsignal S ₄ . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren T ₃ und T ₄ ist mit der Steuerleitung SL2 verbunden.

Zum Treiber TR3 gehört ein Treibertransistor T ₃₀ , der von einem Schaltsignal S ₃₀ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL3 mit Masse verbunden.

Zum Treiber TR4 gehört ein Treibertransistor T ₃₁ , der von einem Schaltsignal S ₃ i beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL4 mit Masse verbunden.

Zum Treiber TR5 gehört ein Treibertransistor T ₃₂ , der von einem Schaltsignal S ₃₂ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL5 mit Masse verbunden.

Wie aus den vorhergehenden Ausführungen ersichtlich ist, hat bei der auf der rechten Seite von Figur 2 gezeigten Vorrichtung jedes der Relais KA, KH und ES ebenfalls drei Anschlussleitungen. Eine dieser Anschlussleitungen führt zu einer nicht dargestellten positiven Betriebsspannungsquelle. Die beiden anderen Anschlussleitungen führen jeweils zur Steuereinheit SE und sind Steuerleitungen. Die Steuerleitung SL1 ist eine gemeinsame Steuerleitung für das Anlaufstromrelais KA und das Hauptstromrelais KH . Über diese Steuerleitung SL1 ist die Haltewicklung L20 des Anlaufstromrelais KA und auch die Haltewicklung L21 des Hauptstromrelais KH mit der Steuereinheit SE verbunden. Die Steuerleitung SL1 ist folglich sowohl dem Anlaufstromrelais KA als auch dem Hauptstromrelais KH zugeordnet. Folglich benötigt die auf der rechten Seite von Figur 2 gezeigte Vorrichtung insgesamt lediglich fünf Steuerleitungen und - wie aus der rechten Darstellung in der Figur 2 ersichtlich ist - auch nur fünf Treiber. Durch die auf der rechten Seite von Figur 2 dargestellte optimierte Verschaltung werden folglich im Vergleich zu der auf der linken Seite von Figur 2 dargestellten Vorrichtung eine

Steuerleitung und ein Treiber eingespart. Dies verringert den bei der Verkabelung entstehenden Aufwand, reduziert die Kosten und spart Platz.

Die Figur 3 zeigt auf ihrer linken Seite ein Ausführungsbeispiel für eine High- Side-Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine und auf ihrer rechten Seite ein Ausführungsbeispiel für eine High-Side-Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Verschaltung.

Die in der Figur 3 auf der linken Seite dargestellte Vorrichtung weist ein Anlauf- stromrelais KA, ein Hauptstromrelais KH und ein Einrückrelais ES auf. Das Anlaufstromrelais KA weist eine Einspurwicklung L20 und eine Haltewicklung L10 auf. Das Hauptstromrelais KH enthält eine Einspurwicklung L21 und eine Haltewicklung L1 1 . Das Einrückrelais ES umfasst eine Einspurwicklung L22 und eine Haltewicklung L12. Ein Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit Masse ver- bunden. Der andere Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem Anschluss der jeweils zugehörigen Einspurwicklung verbunden. Des Weiteren ist der andere Anschluss der jeweiligen Haltewicklung über jeweils eine Steuerleitung mit der Steuereinheit SE verbunden. So ist der andere Anschluss der Haltewicklung L10 des Anlaufstromrelais KA mit der Steuereinheit SE über eine Steuerleitung SL4 verbunden. Der andere Anschluss der Haltewicklung L1 1 des

Hauptstromrelais KH ist über die Steuerleitung SL3 an die Steuereinheit SE angeschlossen. Der andere Anschluss der Haltewicklung L12 des Einrückrelais ES ist mit der Steuereinheit SE über die Steuerleitung SL2 verbunden. Der andere Anschluss der Einspurwicklung L20 des Anlaufstromrelais KA ist über eine Steuerleitung SL10 an die Steuereinheit SE angeschlossen. Der ande- re Anschluss der Einspurwicklung L21 des Hauptstromrelais KH ist über eine Steuerleitung SL1 1 mit der Steuereinheit SE verbunden. Der andere Anschluss der Einspurwicklung L22 des Einrückrelais ES ist über eine Steuerleitung SL12 an die Steuereinheit SE angeschlossen.

Die Steuereinheit SE, die auf den vorgenannten Steuerleitungen SL2, SL3, SL4, SL10, SL1 1 und SL12 Steuersignale für die Relais KA, KH und ES bereitstellt, weist Treiber TR07, TR08, TR09, TROA, TROB und TROC auf. Zum Treiber TROA gehören Treibertransistoren T ₁₂ und T ₂ 2, deren Schaltstrecken zwischen einem positiven Betriebsspannungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor T ₁₂ wird von einem Schaltsignal S12 beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂ 2 von einem Schaltsignal S ₂₂ . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren T ₁₂ und T ₂₂ ist mit der Steuerleitung SL12 verbunden.

Zum Treiber TROB gehören Treibertransistoren Tu und T ₂₁ , deren Schaltstrecken zwischen dem positiven Betriebsspannungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor Tu wird von einem Schaltsignal S'i 'i beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂₁ von einem Schaltsignal S ₂ i . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren Tu und T ₂₁ ist mit der Steuerleitung SL1 1 verbunden.

Zum Treiber TROC gehören Treibertransistoren T ₁₀ und T ₂₀ , deren Schaltstrecken zwischen dem positiven Betriebsspannungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor T ₁₀ wird von einem Schaltsignal S10 beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂₀ von einem Schaltsignal S ₂₀ . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren T ₁₀ und T ₂₀ ist mit der Steuerleitung SL10 verbunden.

Zum Treiber TR07 gehört ein Treibertransistor T ₃₂ , der von einem Schaltsignal S ₃₂ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL4 an die positive Betriebsspannung + angeschlossen.

Zum Treiber TR08 gehört ein Treibertransistor T ₃₁ , der von einem Schaltsignal S31 beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL3 an die positive Betriebsspannung + angeschlossen. Zum Treiber TR09 gehört ein Treibertransistor T ₃₀ , der von einem Schaltsignal S ₃₀ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL2 an die positive Betriebsspannung + angeschlossen.

Wie aus den vorhergehenden Ausführungen ersichtlich ist, hat bei der auf der linken Seite von Figur 3 gezeigten Vorrichtung jedes der Relais KA, KH und ES drei Anschlussleitungen. Eine dieser Anschlussleitungen führt nach Masse. Die beiden anderen Anschlussleitungen führen jeweils zur Steuereinheit SE und sind Steuerleitungen. Die auf der linken Seite von Figur 3 gezeigte Vorrichtung verwendet folglich insgesamt sechs Steuerleitungen und auch sechs Treiber.

Auf der rechten Seite von Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine High-Side- Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Verschaltung gezeigt. Diese Vorrichtung benötigt nur vier Steuerleitungen und auch nur vier Treiber.

Die auf der rechten Seite von Figur 3 gezeigte Vorrichtung weist ein Anlaufstromrelais KA, ein Hauptstromrelais KH und ein Einrückrelais ES auf. Das Anlaufstromrelais KA weist eine Haltewicklung L10 und eine Einspurwicklung L20 auf. Das Einrückrelais ES enthält eine Haltewicklung L12 und eine Einspurwicklung L22. Das Hauptstromrelais KH umfasst eine Haltewicklung L1 1 und eine Einspurwicklung L21 . Ein Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit Masse verbunden. Der andere Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem Anschluss der jeweils zugehörigen Einspurwicklung verbunden und über eine jeweils zugehörige Steuerleitung mit der Steuereinheit SE verbunden. Der jeweils andere Anschluss der Einspurwicklungen L20, L21 und L22 ist über eine gemeinsame Steuerleitung SL1 an die Steuereinheit SE angeschlossen.

Die Steuereinheit SE, die auf den vorgenannten Steuerleitungen SL1 , SL2, SL3 und SL4 Steuersignale für die Relais KA, KH und ES bereitstellt, weist Treiber TR6, TR7, TR8 und TR 9 auf. Zum Treiber TR9 gehören Treibertransistoren T ₂ und T-i, deren Schaltstrecken zwischen einem positiven Betriebsspannungsan- schluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor T-i wird von einem Schaltsignal S1 beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂ von einem Schaltsignal S ₂ . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren T ₂ und T-i ist mit der Steuerleitung SL1 verbunden. Zum Treiber TR6 gehört ein Treibertransistor T ₃₂ , der von einem Schaltsignal S ₃₂ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL4 an die positive Betriebsspannung + angeschlossen. Zum Treiber TR7 gehört ein Treibertransistor T ₃₁ , der von einem Schaltsignal S31 beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL3 an die positive Betriebsspannung + angeschlossen.

Zum Treiber TR8 gehört ein Treibertransistor T ₃₀ , der von einem Schaltsignal S ₃₀ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL2 an die positive Betriebsspannung + angeschlossen.

Wie aus den vorhergehenden Ausführungen ersichtlich ist, hat bei der auf der rechten Seite von Figur 3 gezeigten Vorrichtung jedes der Relais KA, KH und ES drei Anschlussleitungen. Eine dieser Anschlussleitungen führt nach Masse. Die beiden anderen Anschlussleitungen führen jeweils zur Steuereinheit SE und sind Steuerleitungen. Die Steuerleitung SL1 ist eine gemeinsame Steuerleitung für das Anlaufstromrelais KA, das Hauptstromrelais KH und das Einspurrelais ES. Über diese Steuerleitung SL1 sind die Einspurwicklung L20 des An I auf ström re- lais KA, die Einspurwicklung L21 des Hauptstromrelais KH und die Einspurwicklung L22 des Einrückrelais ES mit der Steuereinheit SE verbunden. Die Steuerleitung SL1 ist folglich sowohl dem Anlaufstromrelais KA als auch dem Hauptstromrelais KH als auch dem Einrückrelais ES zugeordnet. Folglich benötigt die auf der rechten Seite von Figur 3 gezeigte Vorrichtung insgesamt lediglich vier Steuerleitungen und - wie aus der rechten Darstellung in der Figur 3 ersichtlich ist - auch nur vier Treiber. Durch die auf der rechten Seite von Figur 3 dargestellte optimierte Verschaltung werden folglich im Vergleich zu der auf der linken Seite von Figur 3 dargestellten Vorrichtung zwei Steuerleitungen und zwei Treiber eingespart. Dies verringert den bei der Verkabelung entstehenden Aufwand, re- duziert die Kosten und spart Platz.

Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Low-Side- Vorrichtung mit Einrückrelais. Die in der Figur 4 gezeigte Vorrichtung weist ein Anlaufstromrelais KA, ein Hauptstromrelais KH und ein Einrückrelais ES auf. Das Anlaufstromrelais KA weist eine Haltewicklung L10 und eine Einspurwicklung L20 auf. Das Hauptstromrelais KH enthält eine Haltewicklung L1 1 und eine Einspur- Wicklung L21 . Das Einrückrelais ES umfasst eine Haltewicklung L12 und eine Einspurwicklung L22. Ein Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem positiven Betriebsspannungsanschluss + verbunden. Der andere Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem Anschluss der jeweils zugehörigen Einspurwicklung verbunden. Der jeweils andere Anschluss der Einspurwicklungen L20 des Anlaufstromrelais KA, L21 des Hauptstromrelais KH und L22 des Einrückrelais ES ist über eine gemeinsame Steuerleitung SL1 mit der Steuereinheit SE verbunden.

Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L10 und der Einspurwicklung L20 des Anlaufstromrelais KA ist über eine Steuerleitung SL4 an die Steuereinheit SE angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L1 1 und der Einspurwicklung L21 des Hauptstromrelais KH ist über eine Steuerleitung SL3 mit der Steuereinheit SE verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L12 und der Einspurwicklung L22 des Einrückrelais ES ist über eine Steuerleitung SL2 an die Steuereinheit SE angeschlossen.

Die Steuereinheit SE, die auf den vorgenannten Steuerleitungen SL1 , SL2, SL3 und SL4 Steuersignale für die Relais KA, KH und ES bereitstellt, weist Treiber TR10, TR1 1 , TR12 und TR13 auf. Zum Treiber TR10 gehören Treibertransistoren T-i und T ₂ , deren Schaltstrecken zwischen einem positiven Betriebsspannungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor T-i wird von einem Schaltsignal Si beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂ von einem Schaltsignal S ₂ . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren T-i und T ₂ ist mit der Steuerleitung SL1 verbunden.

Zum Treiber TR1 1 gehört ein Treibertransistor T ₃₀ , der von einem Schaltsignal

5 ₃₀ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL2 mit Masse verbunden.

Zum Treiber TR12 gehört ein Treibertransistor T ₃₁ , der von einem Schaltsignal

5 ₃ 1 beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL3 mit Masse verbunden. Zum Treiber TR13 gehört ein Treibertransistor T ₃₂ , der von einem Schaltsignal S ₃₂ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL4 mit Masse verbunden. Wie aus den vorhergehenden Ausführungen ersichtlich ist, hat bei der in der Figur 4 gezeigten Vorrichtung jedes der Relais KA, KH und ES ebenfalls drei Anschlussleitungen. Eine dieser Anschlussleitungen führt zu einer nicht dargestellten positiven Betriebsspannungsquelle. Die beiden anderen Anschlussleitungen führen jeweils zur Steuereinheit SE und sind Steuerleitungen. Die Steuerleitung SL1 ist eine gemeinsame Steuerleitung für das Anlaufstromrelais KA, das Hauptstromrelais KH und das Einrückrelais ES. Über diese Steuerleitung SL1 ist die Einspurwicklung L20 des Anlaufstromrelais KA, die Einspurwicklung L21 des Hauptstromrelais KH und die Einspurwicklung L22 des Einrückrelais ES mit der Steuereinheit SE verbunden. Die Steuerleitung SL1 ist folglich sowohl dem An- laufstromrelais KA als auch dem Hauptstromrelais KH als auch dem Einrückrelais ES zugeordnet. Folglich benötigt die in der Figur 4 gezeigte Vorrichtung insgesamt lediglich vier Steuerleitungen und - wie aus der Darstellung in der Figur 4 ersichtlich ist - auch nur vier Treiber. Die in der Figur 5a gezeigte Vorrichtung ist eine Low-Side-Vorrichtung und weist ein Einrückrelais ES und ein Hauptstromrelais KH auf. Das Einrückrelais ES weist eine Haltewicklung L12 und eine Einspurwicklung L22 auf. Das Hauptstromrelais KH enthält eine Haltewicklung L1 1 und eine Einspurwicklung L21 . Ein Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem positiven Betriebsspan- nungsanschluss + verbunden. Der andere Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem Anschluss der jeweils zugehörigen Einspurwicklung verbunden. Der jeweils andere Anschluss der Einspurwicklungen L22 des Einrückrelais ES und L21 des Hauptstromrelais KH ist über eine gemeinsame Steuerleitung SL1 mit der Steuereinheit SE verbunden.

Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L12 und der Einspurwicklung L22 des Einrückrelais ES ist über eine Steuerleitung SL4 an die Steuereinheit SE angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L1 1 und der Einspurwicklung L21 des Hauptstromrelais KH ist über eine Steuerleitung SL3 mit der Steuereinheit SE verbunden. Die Steuereinheit SE, die auf den vorgenannten Steuerleitungen SL1 , SL3 und SL4 Steuersignale für die Relais ES und KH bereitstellt, weist Treiber TR14, TR15 und TR16 auf. Zum Treiber TR14 gehören Treibertransistoren T-i und T ₂ , deren Schaltstrecken zwischen einem positiven Betriebsspannungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor T-i wird von einem Schaltsignal Si beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂ von einem Schaltsignal S ₂ . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren T-i und T ₂ ist mit der Steuerleitung SL1 verbunden.

Zum Treiber TR15 gehört ein Treibertransistor T ₃₁ , der von einem Schaltsignal

5 ₃ 1 beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL3 mit Masse verbunden.

Zum Treiber TR16 gehört ein Treibertransistor T ₃₂ , der von einem Schaltsignal

5 ₃₂ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL4 mit Masse verbunden.

Wie aus den vorhergehenden Ausführungen ersichtlich ist, hat bei der in der Figur 5a gezeigten Vorrichtung jedes der Relais ES und KH drei Anschlussleitungen. Eine dieser Anschlussleitungen führt zu einer nicht dargestellten positiven Betriebsspannungsquelle. Die beiden anderen Anschlussleitungen führen jeweils zur Steuereinheit SE und sind Steuerleitungen. Die Steuerleitung SL1 ist eine gemeinsame Steuerleitung für das Einrückrelais ES und das Hauptstromrelais KH. Über diese Steuerleitung SL1 ist die Einzugswicklung L22 des Einrückrelais ES und auch die Einzugswicklung L21 des Hauptstromrelais KH mit der Steuereinheit SE verbunden. Die Steuerleitung SL1 ist folglich sowohl dem Einrückrelais ES als auch dem Hauptstromrelais KH zugeordnet. Folglich benötigt die in der Figur 5a gezeigte Vorrichtung insgesamt lediglich drei Steuerleitungen und - wie aus der Figur 5a hervorgeht- auch nur drei Treiber.

Die in der Figur 5b gezeigte Vorrichtung ist eine High-Side-Vorrichtung und weist ein Einrückrelais ES und ein Hauptstromrelais KH auf. Das Einrückrelais ES weist eine Haltewicklung L12 und eine Einspurwicklung L22 auf. Das Hauptstromrelais KH enthält eine Haltewicklung L1 1 und eine Einspurwicklung L21 . Ein Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit Masse verbunden. Der andere Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem Anschluss der jeweils zu- gehörigen Einspurwicklung verbunden. Der jeweils andere Anschluss der Einspurwicklungen L22 des Einrückrelais ES und L21 des Hauptstromrelais KH ist über eine gemeinsame Steuerleitung SL1 mit der Steuereinheit SE verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L12 und der Einspurwicklung

L22 des Einrückrelais ES ist über eine Steuerleitung SL2 an die Steuereinheit SE angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung L1 1 und der Einspurwicklung L21 des Hauptstromrelais KH ist über eine Steuerleitung SL3 mit der Steuereinheit SE verbunden.

Die Steuereinheit SE, die auf den vorgenannten Steuerleitungen SL1 , SL2 und SL3 Steuersignale für die Relais ES und KH bereitstellt, weist Treiber TR20, TR21 und TR22 auf. Zum Treiber TR20 gehört ein Treibertransistor T ₃₁ , der von einem Schaltsignal S ₃ i beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treiber- transistors T ₃₁ ist die Steuerleitung SL3 mit dem positiven Betriebsspannungsan- schluss+ verbunden. Zum Treiber TR21 gehört ein Treibertransistor T ₃₀ , der von einem Schaltsignal S ₃₀ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors T ₃₀ ist die Steuerleitung SL2 mit dem positiven Betriebsspannungsan- schluss+ verbunden. Zum Treiber TR22 gehören Treibertransistoren T-i und T ₂ . Über die Schaltstrecke des Treibertransistors T ₂ ist die Steuerleitung SL1 mit dem positiven Betriebsspannungsanschluss+ verbunden. Über die Schaltstrecke des Treibertransistors T-i ist die Steuerleitung SL1 mit Masse verbunden. Der Treibertransistor T-i wird von einem Schaltsignal Si beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂ von einem Schaltsignal S ₂ .

Wie aus den vorhergehenden Ausführungen ersichtlich ist, hat bei der in der Figur 5b gezeigten Vorrichtung jedes der Relais ES und KH drei Anschlussleitungen. Eine dieser Anschlussleitungen führt nach Masse. Die beiden anderen Anschlussleitungen führen jeweils zur Steuereinheit SE und sind Steuerleitungen. Die Steuerleitung SL1 ist eine gemeinsame Steuerleitung für das Einrückrelais

ES und das Hauptstromrelais KH. Über diese Steuerleitung SL1 ist die Einzugswicklung L22 des Einrückrelais ES und auch die Einzugswicklung L21 des Hauptstromrelais KH mit der Steuereinheit SE verbunden. Die Steuerleitung SL1 ist folglich sowohl dem Einrückrelais ES als auch dem Hauptstromrelais KH zu- geordnet. Folglich benötigt die in der Figur 5b gezeigte Vorrichtung insgesamt le- diglich drei Steuerleitungen und - wie aus der Figur 5b hervorgeht - auch nur drei Treiber.

Die Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Low-Side-Vorrichtung mit einer Verschaltung gemäß der Erfindung, wobei die Gesamtvorrichtung zum

Starten einer Verbrennungskraftmaschine detaillierter dargestellt ist als in den vorherigen Figuren.

Die in der Figur 6 gezeigte Vorrichtung weist ein Anlaufstromrelais KA, ein Hauptstromrelais KH und ein Einrückrelais ES auf. Das Anlaufstromrelais KA weist eine Haltewicklung HW und eine Einspurwicklung EW auf. Das Hauptstromrelais KH enthält ebenfalls eine Haltewicklung HW und eine Einspurwicklung EW. Auch das Einrückrelais ES umfasst eine Haltewicklung HW und eine Einspurwicklung EW. Ein Anschluss der jeweiligen Haltewicklung ist mit einem positiven Betriebsspannungsanschluss + verbunden. Der andere Anschluss der jeweiligen Haltewicklung HW ist mit einem Anschluss der jeweils zugehörigen Einspurwicklung EW verbunden. Der jeweils andere Anschluss der Einspurwicklungen des Anlaufstromrelais KA und des Hauptstromrelais KH ist über eine gemeinsame Steuerleitung SL1 mit der Steuereinheit SE verbunden. Der andere Anschluss der Einspurwicklung EW des Einrückrelais ES ist über eine Steuerleitung SL4 an die Steuereinheit SE angeschlossen.

Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung HW und der Einspurwicklung EW des Anlaufstromrelais KA ist über eine Steuerleitung SL2 an die Steuerein- heit SE angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung HW und der Einspurwicklung EW des Hauptstromrelais KH ist über eine Steuerleitung SL3 mit der Steuereinheit SE verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Haltewicklung HW und der Einspurwicklung EW des Einrückrelais ES ist über eine Steuerleitung SL5 an die Steuereinheit SE angeschlossen.

Die Steuereinheit SE, die auf den vorgenannten Steuerleitungen SL1 , SL2, SL3, SL4 und SL5 Steuersignale für die Relais KA, KH und ES bereitstellt, weist Treiber TR17, TR18, TR19 sowie zwei weitere, nicht gezeichnete Treiber auf, wobei die beiden nicht gezeichneten Treiber mit den Steuerleitungen SL4 und SL5 ver- bunden sind. Zum Treiber TR17 gehören Treibertransistoren T-i und T ₂ , deren Schaltstrecken zwischen einem positiven Betriebsspannungsanschluss + und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Treibertransistor Ti wird von einem Schaltsignal Si beaufschlagt, der Treibertransistor T ₂ von einem Schaltsignal S ₂ . Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Treibertransistoren T-i und T ₂ ist mit der Steuerleitung SL1 verbunden.

Zum Treiber TR18 gehört ein Treibertransistor T ₃₂ , der von einem Schaltsignal S ₃₂ beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL2 mit Masse verbunden.

Zum Treiber TR19 gehört ein Treibertransistor T ₃₁ , der von einem Schaltsignal S ₃ i beaufschlagt wird. Über die Schaltstrecke dieses Treibertransistors ist die Steuerleitung SL3 mit Masse verbunden.

Zum Starten der Verbrennungskraftmaschine, die in der Figur 6 nicht dargestellt ist, steuert die Steuereinheit SE zunächst über die Steuerleitung SL4 das Einrückrelais ES an. Dies hat zur Folge, dass der Einrückhebel 7 betätigt wird und das Antriebsritzel 6 in einen nicht gezeichneten Zahnkranz der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine einspurt. Dies kann - wie aus der oben genannten EP 0 848 159 B1 bekannt ist - in der Endphase eines Stopp-Vorganges im Rahmen eines Start-Stopp-Betriebes eines Kraftfahrzeugs erfolgen oder erst am Anfang des einem Stopp-Vorgang nachfolgenden Startvorganges. Danach gibt die Steuereinheit SE über die Steuerleitung SL1 ein Steuersignal aus, welches dem Anlaufstromrelais KA und dem Hauptstromrelais KH zugeführt wird. Anschließend schaltet die Steuereinheit SE zuerst den Schalttransistor T ₃₂ mittels des Schaltsignals S ₃₂ und zeitversetzt dazu den Schalttransistor T ₃₁ mittels des Schaltsignals S ₃ i durch. Dies hat zur Folge, dass zunächst das Anlaufstromrelais KA anzieht und den Schalter 3 schließt. Dadurch wird die an der Klemme 30 des Kraftfahrzeugs vorliegende Betriebsspannung + über den geschlossenen Schalter 3 und den Vorwiderstand R _v an den Startermotor M angelegt, so dass dieser sanft anläuft. Danach wird zeitversetzt der Schalter 4 durch Anziehen des Hauptstromrelais KH geschlossen. Dies hat zur Folge dass der Startermotor M nunmehr über den geschlossenen Schalter 4 mit der Klemme 30 verbunden ist und den zum Antrieb des Ritzels 6 benötigten Strom erhält. Über das Ritzel 6 wird der auf der Kurbelwelle des Kraftfahrzeugs befestigte Zahnkranz angetrieben und dadurch das Kraftfahrzeug bzw. die Verbrennungskraftmaschine gestartet.

Da auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Steuerleitung SL1 sowohl mit dem Anlaufstromrelais KA als auch mit dem Hauptstromrelais KH verbunden ist und da der Steuerleitung SL1 nur ein Treiber der Steuereinheit zugeordnet ist, wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Anzahl der benötigten Steuerleitungen und die Anzahl der benötigten Treiber im Vergleich zum Stand der Technik reduziert.