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DE102010041499A1 - Sensorvorrichtung mit Strombegrenzereinheit - Google Patents

Sensorvorrichtung mit Strombegrenzereinheit Download PDF

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DE102010041499A1
DE102010041499A1 DE102010041499A DE102010041499A DE102010041499A1 DE 102010041499 A1 DE102010041499 A1 DE 102010041499A1 DE 102010041499 A DE102010041499 A DE 102010041499A DE 102010041499 A DE102010041499 A DE 102010041499A DE 102010041499 A1 DE102010041499 A1 DE 102010041499A1
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DE
Germany
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current
vehicle
generator
sensor device
accumulator
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Withdrawn
Application number
DE102010041499A
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English (en)
Inventor
Udo Sieber
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Priority to FR1158597A priority patent/FR2965424B1/fr
Priority to JP2011212878A priority patent/JP2012072769A/ja
Priority to US13/247,595 priority patent/US20120075763A1/en
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Abstract

Es wird eine Sensorvorrichtung (12) zum Anschließen an eine Klemme eines Fahrzeugakkumulators (8) mit einem Stromsensor (29, 31) zum Messen eines den Fahrzeugakkumulator (8) entnommenen und/oder zugeführten Stromes (19), insbesondere bei der Aktivierung eines Starters oder Generators (10) des Fahrzeugs als Riemenstarter im Start-Stopp-Betrieb des Fahrzeugs offenbart, wobei ein Strombegrenzer (29, 31) vorgesehen ist, der den von dem Fahrzeugakkumulator (8) abgegebenen oder aufgenommenen Strom (19) begrenzt, wenn der durch den Stromsensor (14) gemessene Strom (19) einen oberen Schwellenwert (28) erreicht.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Fahrzeugakkumulator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 und ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
  • Sensoren zur Messung des Ladezustands eines Fahrzeugakkumulators werden heutzutage bei Fahrzeugen mit Start-Stopp Systemen eingesetzt. Dabei werden Strom, Spannung und Temperatur der Batterie erfasst. In einem Mikrocontroller wird aus diesen Daten mit einem geeigneten Algorithmus der Zustand der Batterie bestimmt. Sensoren und Mikrocontroller sind in einer separaten Geräteeinheit untergebracht, die direkt an der Polklemme des Fahrzeugakkumulators verbaut ist.
  • Beim Start des Verbrennungsmotors oder beim Wiederstart im Start-Stopp Betrieb treten mit der Aktivierung des Starters oder des Generators als Riemenstarter hohe Stromspitzen auf, die zu unakzeptablen Spannungseinbrüchen führen. Um diese zu vermeiden, kann dem Starter ein Strombegrenzer vorgeschaltet werden.
  • Aus der DE 198 40 819 C1 ist ein solches System aus einem Starter für einen Verbrennungsmotor mit einem vorgeschalteten Strombegrenzer bekannt. Darin wird ein von dem Fahrzeugakkumulator abgegebener Strom durch einen DC/DC-Wandler auf einen temperaturabhängigen Schwellenwert begrenzt, um auch bei tiefen Temperaturen weitere Startvorgänge zu ermöglichen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Sensorvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Fahrzeugakkumulator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 und ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 anzugeben mit denen eine einfachere und zuverlässigere Begrenzung eines an den Starter eines Fahrzeugs abgegebenen Stromes möglich ist.
  • Grundgedanke der Erfindung ist es, den Strombegrenzer in die am Fahrzeugakkumulator vorgesehene Sensorvorrichtung zur Erfassung des Stromes zum oder vom Fahrzeugakkumulator zu integrieren. Dadurch werden lange Stromleitungen zwischen dem Fahrzeugakkumulator und dem Strombegrenzer vermieden, deren Induktivität in herkömmlichen Systemen mit einem kostspieligen Zwischenkreiskondensator entgegengewirkt werden muss. Dies führt erfindungsgemäß dazu, dass der Strom zum Starter nahezu verlustfrei begrenzt werden kann und der Zwischenkreiskondensator überflüssig ist. Die Vermeidung dieses Zwischenkreiskondensators ist nicht nur hinsichtlich der Kosten, sondern auch hinsichtlich der Systemkomplexität vorteilhaft, da sich so das Gesamtsystem platzsparender fertigen und unerwünschte Bauteilausfälle vermeiden lassen.
  • Weiter wird hierdurch die Nähe und Infrastruktur der Sensorvorrichtung, die herkömmlicherweise auch eine Steuervorrichtung zur Erfassung und Steuerung des Zustands des Fahrzeugakkumulators umfasst, ausgenutzt, um eine besonders einfach aufgebaute Strombegrenzung zu erreichen, da der erfindungsgemäße Strombegrenzer problemlos von der Sensorvorrichtung angesteuert werden kann.
  • Die Erfindung gibt daher eine Sensorvorrichtung zum Anschließen an eine Klemme eines Fahrzeugakkumulators mit einem Stromsensor zum Messen eines den Fahrzeugakkumulator entnommenen und/oder zugeführten Stromes, insbesondere bei der Aktivierung eines Starters oder Generators des Fahrzeugs als Riemenstarter im Start-Stopp-Betrieb des Fahrzeugs an. Erfindungsgemäß weist die Sensorvorrichtung einen Strombegrenzer zum Begrenzen des von dem Fahrzeugakkumulator abgegebenen oder aufgenommenen Stromes auf, wenn der durch den Stromsensor gemessene Strom einen oberen Schwellenwert erreicht, so dass der Strombegrenzer direkt an der Klemme des Fahrzeugakkumulators angeordnet ist. Die Integration des Strombegrenzers in die Sensorvorrichtung ist besonders vorteilhaft, da der Mikrocontroller und die anwendungsspezifische integrierte. Schaltung (ASIC) zur Stromdatenerfassung für die Steuerung des Strombegrenzers üblicherweise bereits vorhanden ist und nicht noch einmal extra bereitgestellt werden muss.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • In einer bevorzugten Ausführung kann der Strombegrenzer zum Begrenzen des von dem Fahrzeugakkumulator abgegebenen oder aufgenommenen Stromes einen oder mehrere parallel geschaltete Halbleiterschalter, insbesondere Feldeffekttransistoren aufweisen, die vollständig sperren, wenn der durch den Stromsensor gemessene Strom den oberen Schwellenwert erreicht. Auf diese Weise können die mehrere 100 Ampere betragenden Ströme für den Starter verlustarm begrenzt werden.
  • In einer besonderen Weiterbildung kann der oder die Halbleiterschalter vollständig durchschalten, wenn der durch den Stromsensor gemessene Strom einen unteren Schwellenwert erreicht. Auf diese Weise wird der Halbleiterschalter zur Verlustminimierung im schnellen Wechsel entweder vollständig durchgeschaltet oder vollständig gesperrt, so dass die Strombegrenzung verlustarm erfolgt. Diese Taktung ist aufgrund der kurzen Leitungslänge zwischen Fahrzeugakkumulator und Halbleiterschalter in der Sensorvorrichtung ohne störende Induktivität möglich, so dass auch in diesem Fall der Einsatz eines Zwischenkreiskondensators überflüssig ist.
  • In einer zusätzlichen besonderen Weiterbildung kann der untere Schwellenwert variabel einstellbar sein.
  • In einer weiteren besonderen Weiterbildung kann der obere Schwellenwert variabel einstellbar sein.
  • In einer anderen besonderen Ausführung der Erfindung kann der Strombegrenzer zur Begrenzung eines Stromes zu einem Generator im Betrieb als Starter oder zu einem Starter während des Startvorgangs eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs vorgesehen sein, um beispielsweise hohe Stromspitzen im Strom während des Startervorganges zu vermeiden und den Fahrzeugakkumulator nicht unnötig zu belasten.
  • Der Strombegrenzer kann zur Abschaltung seiner Begrenzungsfunktion nach dem Startvorgang vorgesehen sein, so dass Ströme zu anderen Verbrauchern im Stromzweig des Starters oder Generators nicht unnötig begrenzt werden.
  • In einer zusätzlichen Ausführung der Erfindung kann der Strombegrenzer zur Begrenzung eines Stromes zu einem Generator vorgesehen sein, wenn der Generator für den Fahrzeugakkumulator als elektrische Last betrieben wird. Im Lastbetrieb erzeugt der Generator ein Drehmoment, dass dann durch den Strombegrenzer gesteuert und eingestellt werden kann.
  • Die Erfindung gibt auch einen Fahrzeugakkumulator mit einer Klemme zur Abgabe oder Aufnahme eines Stromes an, wobei an die Klemme eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung angeschlossen ist.
  • Die Erfindung gibt auch ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeugakkumulator an.
  • In einer bevorzugten Ausführung kann das Fahrzeug ein Steuergerät zum Steuern eines Fahrzeugmotors aufweisen, wobei das Steuergerät zum Einstellen des oberen und/oder unteren Schwellenwerts vorgesehen ist. Dadurch kann der Anlaufstrom des Starters geeignet vorgegeben werden, um einen sanften Anlauf ohne Anlaufschlag darzustellen.
  • In einer weiteren besonderen Ausführung der Erfindung kann das Fahrzeug einen mit aktiver Kommutierungselektronik betriebenen Generator, der zur Abgabe von Strom an den Akkumulator oder zur Aufnahme von Strom aus dem Akkumulator über die Sensorvorrichtung vorgesehen ist und einen Verbrennungsmotor aufweisen, wobei das Steuergerät zum Einstellen des oberen Schwellenwerts derart vorgesehen ist, dass der vom Generator aufgenommene oder abgegebene Strom während des Betriebs, insbesondere eines Auslaufens und/oder Anlaufens, des Verbrennungsmotors einen maximalen Schwellenwert für den Generatorstrom nicht übersteigt. Auf diese Weise können dem Generator definierte Stromverläufe aufgeprägt werden, die vom Generator in entsprechende Drehmomentverläufe umgesetzt werden können. Damit gelingt es beispielsweise das Schütteln des Verbrennungsmotors während seines Auslaufs durch geeignete Kompensationsdrehmomente wirkungsvoll zu dämpfen. Auch ist es hierdurch möglich, Gleichlaufschwankungen des Verbrennungsmotors während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs zu minimieren.
  • In einer weiteren besonderen Ausführung der Erfindung kann das Steuergerät zum Bestimmen eines Gesamtverbraucherstromes aus den Strömen der zusätzlich zum Generator an den Fahrzeugakkumulator angeschlossenen Verbraucher und zum Einstellen des oberen Schwellenwerts basierend auf einer Summe aus einem maximalen Schwellenwert für den Generatorstrom und den Gesamtverbraucherstrom vorgesehen sein. Dadurch kann unmittelbar vor der gewünschten Stromaufprägung des Generators oder des Starters der Verbraucherstrom erfasst werden und der Stromaufprägungsphase als Offset vorgehalten werden.
  • In einer zusätzlichen Ausbildung der Erfindung kann ausgehend vom Fahrzeugakkumulator in der Sensorvorrichtung nach dem Strombegrenzer eine Freilaufbeschaltung vorgesehen sein, so dass die Induktivitäten nach dem Strombegrenzer verlustarm betrieben werden können.
  • Zeichnung
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
  • 1 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in einem Bordnetz eines Fahrzeuges;
  • 2 ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schaltung zum Anschluss des Generators an den Fahrzeugakkumulator über die erfindungsgemäße Strombegrenzerstufe aus 1;
  • 3 ein Strom-Zeit-Diagramm zur Erläuterung des Betriebs des Halbleiterschalters aus 2; und
  • 4 ein Strom-Zeit-Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel zur erfindungsgemäßen Stromaufprägung zeigt.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Bordnetz 2 eines Fahrzeuges anhand eines Prinzipschaltbildes dargestellt.
  • In dem Bordnetz 2 werden elektrische Verbraucher 4, 6 über einen umgangssprachlich Batterie genannten Fahrzeugakkumulator 8 und einen Generator 10 mit elektrischem Strom versorgt. Der Generator 10 selbst kann im Bordnetz 2 auch Verbraucher sein und mit dem aus dem Fahrzeugakkumulator 8 abgegebenen Strom einen Verbrennungsmotor 11, beispielsweise im Start-Stopp Betrieb des Fahrzeugs starten. Er wird dann im Fahrzeug als Riemenstarter eingesetzt. Alternativ zum Generator 10 kann zum Start des Verbrennungsmotors 11 auch jeder andere Starter verwendet werden.
  • Direkt an einer der Klemmen des Fahrzeugakkumulators 8 ist eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 12 angeschlossen. Sie basiert bevorzugt auf einer herkömmlichen Sensorvorrichtung zum Ladezustandsmanagement des Fahrzeugakkumulators 8. Derartige herkömmliche Sensorvorrichtungen können Ladezustandsmanagementkomponenten 14 aufweisen, die geeignet sind, die Temperatur, die Spannung und abgegebene Ströme des Fahrzeugakkumulators 8 zu messen und geeignete Maßnahmen einzuleiten, um beispielsweise eine Tiefenentladung des Fahrzeugakkumulators 8 zu vermeiden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ein Mikrokontroller unter den Ladezustandsmanagementkomponenten 14 einen der Verbraucher 4, 6, 10 abschaltet, wenn eine Tiefenentladung des Fahrzeugakkumulators 8 droht.
  • In der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 12 ist neben den Ladezustandskomponenten 14 ein Strombegrenzer 16 angeordnet, um einen vom Fahrzeugakkumulator 8 entnommenen oder abgegebenen Strom 17 zu begrenzen. In der 1 umfasst der zu begrenzende Strom 17 den vom Fahrzeugakkumulator 8 abgegebenen Strom, der den Verbraucher 4 und den Generator 10 im Betrieb als Starter versorgt. Der begrenzte Strom 19, der damit den den Generator 10 umfassenden Zweig des Bordnetzes 2 durchfließt wird daher im folgenden Generatorstrom 19 genannt.
  • Der zu begrenzende Strom 17 kann prinzipiell jeder Strom sein, der an einen bestimmten Verbraucher 4, 6, 10 oder eine bestimmte Verbrauchergruppe abgegeben wird – und damit auch der gesamte vom Fahrzeugakkumulator 8 abgegebene oder aufgenommene Strom.
  • Im Betrieb des Generators 10 als Starter, wenn der Verbrennungsmotor 11 gezündet wird, hat die Beschränkung des Generatorstroms 19 den Vorteil, dass der Fahrzeugakkumulator 8 vor zu starken Belastungen aufgrund zu hoher Stromspitzen im Generatorstrom 19 geschützt wird.
  • Damit die Begrenzung des Generatorstroms 19 den Betrieb der restlichen Verbraucher 4 im Generatorzweig nicht unnötig einschränkt wird der Strombegrenzer 16 in der vorliegenden Ausführung durch eine frei programmierbare, digitale Motorsteuerung 22 für Verbrennungsmotoren, z. B. als Motronic bekannt über eine direkte Signalverbindung 21 während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors 11 eingeschaltet und in der restlichen Zeit ausgeschaltet. Die Ansteuerung des Strombegrenzers 16 durch die Motorsteuerung kann alternativ auch über andere Signalisierungswege, wie beispielsweise über einen CAN-Bus erfolgen. Ist der Strombegrenzer 16 eingeschaltet, so begrenzt er wie oben beschrieben den Generatorstrom 19. Im ausgeschalteten Zustand des Strombegrenzers 16 ist dieser vollständig durchlässig und lässt beliebig hohe Generatorströme 19 zu.
  • Da der Strombegrenzer 16 in die an die Klemme des Fahrzeugakkumulators 8 angeschlossene Sensorvorrichtung 12 integriert ist, ist die Akkumulatorleitungslänge 20 zwischen Fahrzeugakkumulator 8 und Sensorvorrichtung 12 erheblich kürzer als die die Generatorleitungslänge 18 zwischen Fahrzeugakkumulator 8 und Generator 10. Störende Leitungsinduktivitäten, die im Betrieb des Strombegrenzers 16 hochohmig werden, treten daher über der Akkumulatorleitungslänge 20 nicht auf und machen hier einen Zwischenkreiskondensator zur Glättung des Generatorstromes unnötig.
  • In 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Strombegrenzers 16 zwischen dem Generatorzweig aus dem Generator 10 und dem Verbraucher 4, zwischen dem Fahrzeugakkumulator 8 und zwischen der Motorsteuerung 22 aus 1 gezeigt. Die restlichen Elemente der 1 sind in 2 für eine übersichtlichere Darstellung weggelassen.
  • Der Generator 10 ist im vorliegenden Beispiel ein Gleichstromgenerator, der im Betrieb als Starter dem Fahrzeugakkumulator 8 als elektrische Last Strom entzieht. Alternativ kann hier auch ein Drei-Phasen Generator, der über mehrere Stränge aus dem Fahrzeugakkumulator 8 mit Strom versorgt wird, verwendet werden, wobei dann entsprechende Bauelemente zur Erzeugung und Umformung eines Drei-Phasen Wechselstromes aus dem Gleichstrom des Fahrzeugakkumulators 8 vorgesehen werden müssen.
  • Der Strombegrenzer 16 weist einen Halbleiterschalter 23 auf, der beispielsweise als ein oder mehrere parallel geschaltete MOSFETs ausgeführt sein kann. Er kann von einem Schmitt-Trigger 25 im schnellen Wechsel vollständig durchgeschaltet oder vollständig gesperrt werden, so dass Verluste durch die Strombegrenzung weitestgehend vermieden werden. Der Schmitt-Trigger 25 ist eine elektronische Spannungs-Komparator-Schaltung, bei der die Ein- bzw. Ausschaltschwellen nicht zusammenfallen.
  • Der Schmitt-Trigger 25 kann über einen Shunt-Widerstand 29 angesteuert werden, der in Reihe zum Generatorzweig geschaltet ist. Ein Operationsverstärker 31 greift zur Ansteuerung an seinen Eingängen den Spannungsabfall am Shunt-Widerstand 29 ab und gibt eine Spannung an einen Eingang des Schmitt-Triggers 25 aus. Der andere Eingang des Schmitt-Triggers 25 ist auf Masse gelegt. Der Ausgang des Schmitt-Triggers 25 ist mit dem Steuereingang des Halbleiterschalters 23 verbunden, um ihn vollständig durchzuschalten oder vollständig zu sperren.
  • Die Ein- bzw. Ausschaltschwellen des Schmitt-Triggers 25 sind von der Motorsteuerung 22 über die Signalverbindung 21 einstellbar. Im ausgeschalteten Zustand des Strombegrenzers 16 sind beide Schwellen auf geeignete Werte gelegt, damit der Strombegrenzer 16 ständig durchgeschaltet ist. Im eingeschalteten Zustand sind beide Schwellen des Schmitt-Triggers 25 auf geeignete Werte gelegt, damit der Generatorstrom 19 zwischen den beiden Schwellen hin- und herschwingt. Dies wird später anhand von 3 näher erläutert.
  • Der Schmitt-Trigger 25 und die restlichen Komponenten zur Ansteuerung des Halbleiterschalters 23 können im Modul der Ladezustandskomponenten 14 untergebracht sein, oder die entsprechende Funktionalität dieses Moduls verwenden, soweit diese zur Ansteuerung des Halbleiterschalters 23 zur Begrenzung des Generatorstromes 19 geeignet ist.
  • In der Anordnung der 2 treten störende Leitungsinduktivitäten nicht über der Akkumulatorleitungslänge 20, sondern nur über der Generatorleitungslänge 18 auf, wobei in 2 die Gesamtinduktivität aller Induktivitäten des gezeigten Stromkreises, die insbesondere durch die Induktivität des Generators 10 gebildet wird, mit dem Bezugszeichen 24 versehen ist. Um diese Induktivität 24 verlustarm zu betreiben, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Freilaufbeschaltung in Form einer Diode 26 vorgesehen. Dies ist jedoch nur ein Beispiel für eine Freilaufbeschaltung, die auch durch andere geeignete elektrische Bauelemente, wie einem weiteren MOSFET, erreicht werden kann.
  • Anhand von 3 wird nachstehend der Betrieb des Schmitt-Triggers 25 und die Steuerung des Halbleiterschalters 23 im Strombegrenzer 16 erläutert.
  • Im Strom-Zeit-Diagramm der 3 ist der Generatorstrom 19 über die Zeit t innerhalb der Ausschaltschwelle 28 und der Einschaltschwelle 30 des Schmitt-Triggers 25 aufgetragen.
  • Zu Beginn schaltet der Schmitt-Trigger 25 den Halbleiterschalter 23 durch. Sobald der Generatorstrom die Ausschaltschwelle 28 erreicht, wird der Halbleiterschalter 23 gesperrt. Der Sperrzustand bleibt erhalten, bis der Generatorstrom 19 auf Einschaltschwelle 30 absinkt und der Halbleiterschalter 23 wie zu Beginn durchgeschaltet wird.
  • Auf diese Weise wird die bereits erwähnte verlustarme Strombegrenzung erreicht.
  • Anhand von 4 wird der zeitliche Betrieb des Strombegrenzers 16 näher erläutert.
  • Innerhalb einer Startphase 40 des Verbrennungsmotors 11 begrenzt der Strombegrenzer 16 mit den Schwellen 28, 30 des Schmitt-Triggers 25 den Generatorstrom 19 über den Halbleiterschalter 23. Der Generatorstrom 19 ist in 4 durch seinen Effektivwert angedeutet.
  • Ist der Verbrennungsmotors 11 gestartet, so dass der Generator 10 als Starter und damit als elektrische Last nicht mehr benötigt wird, wird der Halbleiterschalter 23 in einer Normalbetriebsphase 42 auf durchlässig geschaltet, so dass die an den Generator 10 angeschlossenen Verbraucher 4 dem Fahrzeugakkumulator 8 beliebig viel Generatorstrom 19 entnehmen können.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführung wird der Strombegrenzer 16 immer dann eingeschaltet, wenn der Generator 10 als Last betrieben wird. Dies ist besonders vorteilhaft wenn der Generator 10 über eine aktive Kommutierungselektronik verfügt und auf den Verbrennungsmotor 11 Drehmomente aufbringen kann. Diese Drehmomente können als Gegendrehmomente herangezogen werden, um ein Schütteln des Verbrennungsmotors 11 beim Abbremsen des Fahrzeuges zu dämpfen.
  • Beim Auslaufen des Verbrennungsmotors 11 können durch den Abbruch der Verbrennungsvorgänge in den Zylindern des Verbrennungsmotors 11 Drehzahlschwingungen auftreten, die als Abstellschütteln bekannt sind. Um dieses Abstellschütteln zu vermeiden kann die aktive Kommutierungselektronik aus dem Fahrzeugakkumulator 8 einen Strom 36 entnehmen und mit diesem den Generator 10 als Motor betreiben, um das Gegendrehmoment zu erzeugen, dass das Abstellschütteln des Verbrennungsmotors 11 dämpft.
  • Der Strombegrenzer 16 kann in diesem Fall dazu herangezogen werden, die Höhe des Gegendrehmomentes durch eine Beschränkung des verfügbaren Generatorstroms 19 während der Bremsphase 32 des Verbrennungsmotors 11 zu begrenzen. Auf diese Weise ist das maximale Drehmoment des Generators 10 gerade so groß, dass es das Schütteln des Verbrennungsmotors 11 wirksam dämpft, aber die Anzahl der Motorumdrehungen ab Abschalten bis Motorstillstand noch ausreichend sind, um eine Mindestanzahl an Spülvorgängen der Brennräume zu gewährleisten.
  • Da das Abstellschütteln über die Dauer der Bremsphase 32 des Verbrennungsmotors 11 nicht konstant ist, kann die Motorsteuerung zurweiteren Verbesserung der Dämpfung des Verbrennungsmotorschüttelns die Ein- und Ausschaltschwellen 28, 30 des Schmitt-Triggers 25 des Strombegrenzers 16 während der Bremsphase 32 variabel einstellen. Auf diese Weise wird dem Generator 10 ein bestimmter Verlauf des Stromes 36 aufgeprägt, so dass die Stärke des Gegendrehmomentes an die Höhe des Abstellschüttelns angepasst werden kann. Die Einstellung der Schwellen 28, 30 kann über die Motorsteuerung 22 erfolgen, die, wie in 2 gezeigt, die Schwellen 28, 30 über die Signalleitung 21 verändern kann.
  • Nach der Bremsphase 32 des Verbrennungsmotors 11 kann der Strombegrenzer 16 wieder abgeschaltet und der Halbleiterschalter 23 in einer weiteren Normalbetriebsphase 42 auf durchlässig geschaltet werden.
  • Auf die gleiche Weise kann dem Generator 10 beim Anlaufen des Verbrennungsmotors 11 ein bestimmter Verlauf des Stromes 36 aufgeprägt werden, um einen sanften Anlauf ohne Anlaufschlag zu erreichen oder es kann dem Generator beim Betrieb des Verbrennungsmotors ein bestimmter Stromverlauf aufgeprägt werden, um dort auftretende unerwünschte Vibrationen, z. B. hervorgerufen durch eine Zylinderabschaltung, zu unterdrücken.
  • In einer weiteren verbesserten Ausführung kann bei der Aufprägung des Stromes 36 auf den Generator 10 der vorher vom Verbraucher 4 im Generatorzweig aufgenommene Strom 38 mit berücksichtigt werden, was zu einer genaueren Erzeugung des Gegendrehmomentes führt.
  • Wird der Generatorstrom 19 begrenzt und nimmt der im Generatorzweig vorhandene Verbraucher 4 einen Strom 38 auf, so wird das durch den Generator 10 abgebbare Drehmoment geschmälert. Um dies zu vermeiden, kann vor der Aufprägung des Stromes 36 der aktuelle Verbraucherstrom 38 bestimmt und, wie in 4 gezeigt, als Offset vorgehalten werden. Die Messung des Verbraucherstromes 38 kann beispielsweise durch die Motorsteuerung 22 in der gleichen Weise erfolgen, wie dies zur Messung des Generatorstroms 19 zur Ansteuerung des Schmitt-Triggers 25 erfolgt. Der entsprechende Messaufbau ist der Übersicht halber in den Figuren nicht noch einmal dargestellt. Die Messung des Verbraucherstromes 38 erfolgt vorzugsweise zu einem Zeitpunkt 34 zu Beginn der Bremsphase 32.
  • Erfindungsgemäß wird in einer Sensorvorrichtung zum Anschließen an eine Klemme eines Fahrzeugakkumulators mit einem Stromsensor zum Messen eines den Fahrzeugakkumulator entnommenen und/oder zugeführten Stromes, insbesondere bei der Aktivierung eines Starters oder Generators des Fahrzeugs als Riemenstarter im Start-Stopp-Betrieb des Fahrzeugs, ein Strombegrenzer zum Begrenzen des von dem Fahrzeugakkumulator abgegebenen oder aufgenommenen Stromes vorgesehen, wenn der durch den Stromsensor gemessene Strom einen oberen Schwellenwert erreicht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19840819 C1 [0004]

Claims (11)

  1. Sensorvorrichtung zum Anschließen an eine Klemme eines Fahrzeugakkumulators (8), mit – einem Stromsensor (29, 31) zum Messen eines den Fahrzeugakkumulator (8) entnommenen und/oder zugeführten Stromes (19), insbesondere bei der Aktivierung eines Starters oder Generators (10) des Fahrzeugs als Riemenstarter im Start-Stopp-Betrieb des Fahrzeugs, gekennzeichnet durch – einen Strombegrenzer (16) zum Begrenzen des von dem Fahrzeugakkumulator (8) abgegebenen oder aufgenommenen Stromes (19), wenn der durch den Stromsensor (29, 31) gemessene Strom (19) einen oberen, insbesondere variabel einstellbaren Schwellenwert (28) erreicht.
  2. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strombegrenzer (16) zum Begrenzen des von dem Fahrzeugakkumulator (8) abgegebenen oder aufgenommenen Stromes (19) einen oder mehrere parallel geschaltete Halbleiterschalter (23), insbesondere Feldeffekttransistoren, aufweist, die vollständig sperren, wenn der durch den Stromsensor (29, 31) gemessene Strom (19) den oberen Schwellenwert (28) erreicht.
  3. Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der oder die Halbleiterschalter (23) vollständig durchschalten, wenn der durch den Stromsensor (29, 31) gemessene Strom einen unteren Schwellenwert (30) erreicht.
  4. Sensorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der untere Schwellenwert (30) variabel einstellbar ist.
  5. Sensorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Strombegrenzer (16) zur Begrenzung eines Stromes (19) zu einem Generator (10) im Betrieb als Starter oder zu einem Starter während des Startvorgangs eines Verbrennungsmotors (11) des Fahrzeugs vorgesehen ist, und wobei der Strombegrenzer (16) zur Abschaltung seiner Begrenzungsfunktion nach dem Startvorgang vorgesehen ist.
  6. Sensorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Strombegrenzer (16) zur Begrenzung eines Stromes (19) zu einem Generator (10) vorgesehen ist, wenn der Generator (10) für den Fahrzeugakkumulator (8) als elektrische Last betrieben wird.
  7. Fahrzeugakkumulator mit einer Klemme zur Abgabe oder Aufnahme eines Stromes (19) mit einer an die Klemme angeschlossenen Sensorvorrichtung (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
  8. Fahrzeug mit einem Fahrzeugakkumulator (8) nach Anspruch 7.
  9. Fahrzeug nach Anspruch 8 mit einem Steuergerät (22) zum Steuern eines Verbrennungsmotors (11) des Fahrzeugs, wobei das Steuergerät (22) zum Einstellen des oberen und/oder unteren Schwellenwerts (28, 30) vorgesehen ist.
  10. Fahrzeug nach Anspruch 9 mit einem mit aktiver Kommutierungselektronik betriebenen Generator (10), zur Abgabe von Strom (19) an den Fahrzeugakkumulator (8) oder zur Aufnahme von Strom (19) aus dem Fahrzeugakkumulator (8) über die Sensorvorrichtung (12), wobei das Steuergerät (22) zum Einstellen des oberen Schwellenwerts (28) derart vorgesehen ist, dass der vom Generator (10) aufgenommene oder abgegebene Strom (19) während eines Betriebs, insbesondere eines Auslaufens (32) und/oder Anlaufens, des Verbrennungsmotors (11) einen maximalen Schwellenwert für den Generatorstrom nicht übersteigt.
  11. Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei das Steuergerät (22) zum Bestimmen eines Gesamtverbraucherstromes aus den Strömen (38) der zusätzlich zum Generator an den Fahrzeugakkumulator (8) angeschlossenen Verbraucher (4, 6) und zum Einstellen des oberen Schwellenwerts (28) basierend auf einer Summe aus einem maximalen Schwellenwert für den Generatorstrom und den Gesamtverbraucherstrom (38) vorgesehen ist.
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