Elektronisches Steuergerät für das Instant-Start-System (ISS) für Dieselmotoren
Die BERU AG hat zur Erfüllung neuer Kundenanforderungen an den Kaltstart von Dieselmotoren das Glühsystem ISS (Instant Start System) entwickelt, das aus elektronisch gesteuerten Stahlglühkerzen und einem elektronischen Steuergerät besteht.
Wesentliche Funktionsblöcke des Steuergeräts sind ein Mikroprozessor zur Steuerung aller Funktionen, MOSFET-Leistungshalbleiter zum Ein- und Ausschalten der einzelnen Glühkerzen, eine elektrische Schnittstelle zur Kommunikation mit der Motorsteuerung und eine interne Spannungsversorgung für den Mikroprozessor und die Schnittstelle. Der Mikroprozessor steuert die Leistungshalbleiter an, liest deren Statusinformationen und kommuniziert über die elektrische Schnittstelle mit der Motorsteuerung. Die Leistungshalbleiter sind so genannte High-Side-Schalter mit integrierten Ansteuer- und Schutzfunktionen wie etwa einer Ladungspumpe, einer Strombegrenzung und Übertemperatur-Abschaltung. Mit der Ladungspumpe wird die erforderliche Gate-Spannung zur Ansteuerung des eigentlichen Schalttransistors erzeugt. Statusinformationen, wie offener oder kurzgeschlossener Lastkreis und aktivierte Übertemperatur-Abschaltung, stehen als Ausgangssignal zur Verfügung. Um keine Störungen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) durch das Takten der hohen Glühkerzen-Ströme mit Frequenzen von 30 bis 100 Hz zu erzeugen, ist in den Leistungshalbleitern eine Flankenregelung implementiert. Dadurch werden zu schnelle Spannungs- oder Stromänderungen, die zu Störungen der EMV führen könnten, im Lastkreis verhindert. Die Schnittstelle nimmt die Anpassung der Signale vor, die zur Kommunikation zwischen Motorsteuerung und Mikroprozessor benötigt werden. Die Spannungsversorgung liefert eine stabile Spannung für den Mikroprozessor und die Schnittstelle.
Das Glühkerzen-Steuergerät wird vorzugsweise direkt am Motor angebaut. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Hochstrom-Kabelverbindungen für die Anschlüsse an die Glühkerzen und das Bordnetz kurz sind; daraus ergeben sich allerdings sehr hohe Anforderungen an die mechanische Stabilität des Steuergerätes und die elektrische Aufbau- und Verbindungstechnik. Für den Anschluss des Steuergerätes hat BERU zusammen mit Kfz-Herstellern und Produzenten von Steckverbindern ein zweiteiliges Stecksystem für den Bordnetzanschluss (Klemme 30) und die anderen Anschlüsse entwickelt.
Das Gehäuse des Steuergerätes besteht aus einer metallischen Bodenplatte, einem Kunststoffrahmen mit zwei Steckern und einem Deckel. Auf die Bodenplatte ist der Schaltungsträger mit den elektronischen Bauteilen wärmeleitend geklebt und durch Dickdraht-Bondverbindungen mit den Steckern verbunden. Als Basismaterial für den Schaltungsträger wird eine Oxidkeramik verwendet, die die Schaltung elektrisch gegen die auf Massepotenzial liegende Bodenplatte isoliert und eine gute Wärmeabfuhr aus den Leistungshalbleitern in die Bodenplatte gewährleistet.
