DE10131824B4

DE10131824B4 - Schaltungseinrichtung für die Ausfallerkennung von Leuchtdioden in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10131824B4
Application number: DE10131824A
Authority: DE
Inventors: Ingo Wegener; Andreas Hinderlich
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2001-06-30
Filing date: 2001-06-30
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2021-07-01
Also published as: DE10131824A1

Abstract

Schaltungseinrichtung für die Ausfallerkennung von Leuchtdioden in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen mit dem Kfz-Bordnetz verbundenen Leuchtdiodenzweig mit mindestens einer Leuchtdiode (D1, D2, D3, D6, D7, D8) sowie Ausfallerkennungsmittel mit Schaltmitteln (X1, X3), die dazu eingerichtet sind, ein Potential in dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig zu erfassen und dieses derart mit einem von der Spannung des Kfz-Bordnetzes abhängigen ersten Referenzpotential zu vergleichen, dass bei Ausfall mindestens einer der Leuchtdioden (D1, D2, D3, D6, D7, D8) in dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig ein entsprechendes Ausfallerkennungssignal ausgegeben wird, wobei der mindestens eine Leuchtdiodenzweig über ein Stromregelmittel (S) mit dem Kfz-Bordnetz verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfallerkennungsmittel Schaltmittel (X2) umfassen, die dazu eingerichtet sind, das Potential zwischen dem Stromregelmittel (S) und dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig mit einem zweiten Referenzpotential zu vergleichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Abschaltung der Ausfallerkennung zu bewirken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungseinrichtung für die Ausfallerkennung von Leuchtdioden in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Schaltungseinrichtung der vorgenannten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschriftschrift DE 197 34 750 A1 bekannt. Die darin beschriebene Schaltungseinrichtung umfasst mehrere zueinander parallele Leuchtdiodenzweige mit jeweils mehreren Leuchtdioden sowie Ausfallerkennungsmittel, die bei Ausfall einer der Leuchtdioden ein entsprechendes Ausgangssignal ausgeben können. Die Ausfallerkennungsmittel vergleichen dabei das Potential in den Leuchtdiodenzweigen mit einer von einem Referenzteiler vorgegebenen Referenzspannung, die von der Spannung des Kfz-Bordnetzes abhängig ist.
Eine weitere Schaltungseinrichtung ist aus der US 5,173,685 bekannt. Die darin beschriebene Schaltungseinrichtung umfasst ebenfalls Ausfallerkennungsmittel für mehrere Lampen eines Kraftfahrzeugs. Die Ausfallerkennungsmittel können bei Ausfall einer der Lampen ein entsprechendes Ausgangssignal ausgeben. Dazu vergleichen die Ausfallerkennungsmittel ein den Lampen zugeordnetes Potential ebenfalls mit einer Referenzspannung, die von der Spannung des Kfz-Bordnetzes abhängig ist.
Eine weitere Schaltungseinrichtung ist aus der deutschen Patentschrift DE 196 18 010 C1 bekannt. Bei der darin beschriebenen Schaltungseinrichtung sind Leuchtdiodenzweige mit jeweils mehreren Leuchtdioden vorgesehen, wobei hinter der letzten der Leuchtdiode in jeder der Reihen und vor einem Widerstand, der jeden der Leuchtdiodenzweige mit Masse verbindet, ein Potential für die Ausfallserkennung abgegriffen wird. Dieses Potential kann auf die Basis eines Transistors gegeben werden, der eine Ausfallerkennungssignalleitung schalten kann. Wenn eine der Leuchtdioden ausfällt und somit hochohmisch wird, entspricht das abgegriffene Potential im wesentlichen dem Massepotential, so dass auch die Basis des Schalttransistors auf Masse gelegt wird. Dadurch sperrt der Transistor die Ausfallerkennungssignalleitung, so dass von Auswertemitteln der Ausfall einer Leuchtdiode diagnostiziert werden kann.
Als nachteilig bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungseinrichtung erweist sich, dass die Ansteuerung des Transistors abhängig von der Versorgungsspannung des Kfz-Bordnetzes ist. Insbesondere bei sehr niedrigen Kfz-Bordnetzspannungen besteht die Möglichkeit, dass das Potential an der Basis des Transistors zu klein ist, so dass dieser die Ausfallerkennungssignalleitung sperrt und damit irrtümlich der Ausfall einer Leuchtdiode erkannt wird.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung einer Schaltungseinrichtung der eingangs genannten Art, die unabhängig von der veränderlichen Eingangsspannung eines Kfz-Bordnetzes betrieben werden kann.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungseinrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Ausfallerkennungsmittel Schaltmittel umfassen, die dazu eingerichtet sind, das Potential zwischen einem Stromregelmittel und dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig mit einem Referenzpotential zu vergleichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Abschaltung der Ausfallerkennung zu bewirken. Eine derartige Abschaltung der Ausfallerkennung ist insbesondere bei einer sehr niedrigen Bordnetzspannung sinnvoll, weil bei derartigen sehr niedrigen Spannungen kaum verlässlich der Ausfall einer der Leuchtdioden registriert werden kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass bei sehr niedrigen Temperaturen die Flussspannung der Leuchtdioden so stark ansteigt, dass das Stromregelmittel in der Sättigung betrieben werden, so dass beispielsweise bei weiterem Absinken der Temperatur beziehungsweise bei weiterem Absinken der Bordnetzspannung der von den insbesondere als Komparatoren ausgeführten Schaltmitteln erfasste Strom unter die eingestellte Schwelle sinken kann, so dass irrtümlich der Ausfall einer Leuchtdiode erkannt wird. Somit schalten die ebenfalls insbesondere als Komparator ausgeführten Schaltmittel bei einem sehr niedrigen Potential zwischen der letzten der Leuchtdiode und dem Stromregelmittel die Ausfallerkennung ab.
Durch den Vergleich des in dem Leuchtdiodenzweig erfassten Potentials mit einem von der Kfz-Bordnetzversorgungsspannung abhängigen Referenzpotential wird auch bei stark unterschiedlichen Spannungswerten des Kfz-Bordnetzes verlässlich erkannt, ob eine Leuchtdiode ausgefallen ist oder nicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Referenzpotentiale in einem Referenzzweig abgegriffen, der parallel zu dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig angeordnet ist und insbesondere mit der Spannung des Kfz-Bordnetzes beaufschlagt ist. Durch den Abgriff der Referenzpotentiale in einem parallel zum Leuchtdiodenzweig angeordneten Referenzzweig wird der Vergleich mit einer von der Spannung des Bordnetzes abhängigen Referenzspannung auf einfache Weise realisiert.
Hierbei kann in dem Referenzzweig ein Widerstand über eine in Durchlassrichtung angeordnete Diode mit dem Pluspol des Kfz-Bordnetzes verbunden sein, wobei das für die Ausfallerkennung genutzte Referenzpotential zwischen der Diode und dem Widerstand abgegriffen wird. Weiterhin kann in dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig ein Shunt-Widerstand zwischen dem Pluspol des Kfz-Bordnetzes und der mindestens einen Leuchtdiode vorgesehen sein, wobei das für die Ausfallerkennung zu erfassende Potential zwischen dem Shunt-Widerstand und der mindestens einen Leuchtdiode abgegriffen wird. Wenn eine der Leuchtdioden ausfällt, wird diese derart hochohmig, dass das in dem Leuchtdiodenzweig erfasste Potential im wesentlichen dem Potential des Pluspols des Bordnetzes entspricht, so dass ein deutlich erfassbarer Unterschied zwischen diesem Potential und dem sich um die Flussspannung der Diode von dem Pluspotential unterscheidenden in dem Referenzzweig abgegriffenen Potential ergibt.
Insbesondere können hierbei die die Potentiale miteinander vergleichenden Schaltmittel als Komparatoren ausgebildet sein.
Es besteht die Möglichkeit, dass mehr als ein Leuchtdiodenzweig vorgesehen ist, wobei jedem der Leuchtdiodenzweige jeweils ein Komparator zugeordnet ist.
In einer alternativen Ausführungsform kann bei Vorsehen mehrerer Leuchtdiodenzweige jeweils ein Komparator für mehrere Leuchtdiodenzweige vorgesehen sein, wobei dann die Schaltungseinrichtung einen mit mehreren Leuchtdiodenzweigen verbundenen Multiplexer umfasst, der mit dem Komparator verbunden ist und zwischen den mit ihm verbundenen Leuchtdiodenzweigen umschalten kann. Eine derartige Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung kann kostengünstiger hergestellt werden, wobei hierbei die einzelnen Leuchtdiodenzweige zeitdiskret überwacht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der mindestens eine Leuchtdiodenzweig über ein Stromregelmittel mit der Masse des Kfz-Bordnetzes verbunden. Ein derartiges Stromregelmittel gewährleistet, dass im Rahmen gewisser Spannungsschwankungen des Kfz-Bordnetzes die von den Leuchtdioden abgegebene Leuchtstärke im wesentlichen konstant bleibt. Ein derartiges Stromregelmittel kann beispielsweise als Schaltung ausgeführt sein, die eine Konstantstromquelle simuliert. Alternativ dazu kann auch ein Strombegrenzungswiderstand verwendet werden.
Insbesondere kann hierbei in dem Referenzzweig zwischen dem Widerstand und der Masse des Kfz-Bordnetzes eine in Durchlassrichtung angeordnete Diode vorgesehen sein, wobei das für die Abschaltung der Ausfallerkennung genutzte Referenzpotential zwischen dem Widerstand und der Diode abgegriffen wird.
Hierbei kann der Ausgang der insbesondere als Komparator ausgebildeten Schaltmittel zur Abschaltung der Ausfallerkennung auf einen Schalter einwirken, der zwischen den Ausgängen der Komparatoren und einem Diagnoseausgang für die Ausgabe des Ausfallerkennungssignals angeordnet ist. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung;
2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung.
Aus 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung ersichtlich, die zwei Leuchtdiodenzweige mit Leuchtdioden D1, D2, D3 sowie Leuchtdioden D6, D7, D8 umfasst. Jeder dieser Leuchtdiodenzweige ist geeignet mit dem Kfz-Bordnetz verbindbar, das in 1 und 2 durch den Pluspol und die Masse jeweils am oberen linken und unteren linken Ende der Schaltung verdeutlicht ist.
Der erste der beiden Leuchtdiodenzweige ist über einen als Shunt-Widerstand dienenden Widerstand R1 mit dem Pluspol des Kfz-Bordnetzes verbunden. Der zweite der beiden abgebildeten Leuchtdiodenzweige ist über den als Shunt-Widerstand dienenden Widerstand R5 mit dem Pluspol verbunden. Die beiden in 1 bzw. 2 unteren Enden der Leuchtdiodenzweige sind miteinander verbunden, wobei der Verbindungspunkt der beiden Leuchtdiodenzweige über ein Stromregelmittel S mit der Masse des Kfz-Bordnetzes verbunden ist. Dieses Stromregelmittel S kann beispielsweise als eine Schaltung ausgeführt sein, die eine Konstant-Stromquelle simuliert. Eine Alternative zu einer derartigen Konstant-Stromquelle ist ein Vor- bzw. Strombegrenzungswiderstand, wie er beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 891 120 A2 bekannt ist.
Parallel zu jedem der Leuchtdiodenzweige ist ein Referenzzweig, der in 1 und 2 mit RZ bezeichnet ist, vorgesehen, der an seinen Endpunkten mit dem Pluspol bzw. der Masse des Kfz-Bordnetzes verbunden ist. Der Referenzzweig RZ umfasst zwei Dioden D4 und D5 sowie einen zwischen diesen angeordneten Widerstand R3, wobei die Dioden D4, D5 in Durchlassrichtung angeordnet sind.
Die in 1 abgebildete Schaltungseinrichtung umfasst weiterhin Komparatoren X1 und X3, die von dem Kfz-Bordnetz mit Spannung beaufschlagt werden. Der Komparator X1 vergleicht das Potential zwischen dem Widerstand R1 und der ersten Leuchtdiode D1 in dem ersten Leuchtdiodenzweig mit dem Potential zwischen der ersten Diode D4 und dem Widerstand R3 in dem Referenzzweig RZ. Der Komparator X3 vergleicht das Potential zwischen dem Widerstand R5 und der ersten Diode D8 in dem zweiten Leuchtdiodenzweig mit dem Potential zwischen der ersten Diode D4 und dem Widerstand R3 in dem Referenzzweig. Die Ausgänge der Komparatoren X1 und X3 sind miteinander verbunden, wobei ihr Verbindungspunkt über einen Schalter S1 mit dem Diagnoseausgang DA der Schaltungseinrichtung verbunden ist. An diesem Diagnoseausgang DA kann bei Erkennung des Ausfalls einer der Leuchtdioden D1, D2, D3, D6, D7, D8 ein entsprechendes Ausfallerkennungssignal ausgegeben werden.
Die Schaltungseinrichtung gemäß 1 umfasst weiterhin einen dritten Komparator X2, der ebenfalls von dem Kfz-Bordnetz mit Spannung beaufschlagt wird. Dieser Komparator X2 vergleicht das Potential an dem Verbindungspunkt der Leuchtdiodenzweige und dem Stromregelmittel S mit dem Potential zwischen dem Widerstand R3 und der zweiten Diode D5 in dem Referenzzweig. Der Ausgang des Komparators X2 ist mit dem Schalter S1 verbunden und kann diesen in Abhängigkeit von dem durchgeführten Vergleich öffnen oder schließen.
Die Komparatoren X1, X2, X3 können als integrierte Bauelemente mit offenem Kollektor oder aber auch diskret aufgebaut werden.
Alternativ zu der abgebildeten Ausführungsform können die als Shunt-Widerstände dienenden Widerstände R1 und R5 auch jeweils oder zusammen über eine zusätzliche Diode mit dem Pluspol des Kfz-Bordnetzes verbunden sein.
In den Prinzipschaltbildern in 1 und 2 sind jeweils nur zwei Leuchtdiodenzweige eingezeichnet. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, nur einen Leuchtdiodenzweig oder aber mehr als zwei Leuchtdiodenzweige zu verwenden. Bei der in 1 abgebildeten Schaltungseinrichtung wird für jede Leuchtdiodenreihe ein Komparator X1, X3 benötigt.
Bei der in 2 abgebildeten Schaltungseinrichtung ist anstelle der beiden Komparatoren X1, X3 nur ein einziger Komparator X1 vorgesehen. Die an den beiden Leuchtdiodenzweigen abgegriffenen Potentiale sind über einen Multiplexer M mit diesem Komparator X1 verbunden. Der Multiplexer M kann zwischen den beiden bzw. bei Vorsehen mehrerer Leuchtdiodenzweige zwischen den verschiedenen Leuchtdiodenzweigen umschalten. Die einzelnen Leuchtdiodenzweige können somit zeitdiskret überwacht werden.
Sowohl bei der Schaltungseinrichtung gemäß 2 als auch bei der gemäß 1 ist der Vergleich, der von den Komparatoren X1, X3 durchgeführt wird, im wesentlichen unabhängig von der Größe der Spannung des Kfz-Bordnetzes, da die beiden miteinander verglichenen Potentiale jeweils über einen Widerstand R1, R5 bzw. die Diode D4 mit dem Pluspol des Kfz-Bordnetzes verbunden sind. Bei ordnungsgemäßer Funktion sämtlicher Leuchtdioden D1, D2, D3, D6, D7, D8 fließt ein Strom durch die Meßwiderstände R1, R5 und verursacht einen Spannungsfall, der größer ist als eine voreingestellte Spannungsschwelle. Wenn jedoch eine der Leuchtdioden D1, D2, D3 beispielsweise in dem ersten Leuchtdiodenzweig ausfällt, wird das von dem Komparator X1 in diesen Leuchtdiodenzweig abgegriffene Potential im wesentlichen dem Potential des Pluspols des Bordnetzes entsprechen, so dass der Strom durch den Widerstand R1 dort einen kleineren Spannungsfall verursacht als die voreingestellte Spannungsschwelle. In diesem Fall schaltet der Komparator X1 seinen Ausgang auf Masse, so dass auch bei geschlossenem Schalter S1 der Diagnoseausgang DA, der über den Widerstand R4 mit dem Pluspol des Kfz-Bordnetzes verbunden ist, auf Masse gelegt ist. Dieses Auf-Masse-legen des Diagnoseausgangs DA kann von geeignet vorhandenen Auswertemitteln ausgewertet und als positive Ausfallerkennung einer Leuchtdiode weiterverarbeitet werden.

Claims

Schaltungseinrichtung für die Ausfallerkennung von Leuchtdioden in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen mit dem Kfz-Bordnetz verbundenen Leuchtdiodenzweig mit mindestens einer Leuchtdiode (D1, D2, D3, D6, D7, D8) sowie Ausfallerkennungsmittel mit Schaltmitteln (X1, X3), die dazu eingerichtet sind, ein Potential in dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig zu erfassen und dieses derart mit einem von der Spannung des Kfz-Bordnetzes abhängigen ersten Referenzpotential zu vergleichen, dass bei Ausfall mindestens einer der Leuchtdioden (D1, D2, D3, D6, D7, D8) in dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig ein entsprechendes Ausfallerkennungssignal ausgegeben wird, wobei der mindestens eine Leuchtdiodenzweig über ein Stromregelmittel (S) mit dem Kfz-Bordnetz verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfallerkennungsmittel Schaltmittel (X2) umfassen, die dazu eingerichtet sind, das Potential zwischen dem Stromregelmittel (S) und dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig mit einem zweiten Referenzpotential zu vergleichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Abschaltung der Ausfallerkennung zu bewirken.
Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Referenzpotential in einem Referenzzweig (RZ) abgegriffen werden, der parallel zu dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig angeordnet ist und mit der Spannung des Kfz-Bordnetzes beaufschlagt ist.
Schaltungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Referenzzweig (RZ) ein Widerstand (R3) über eine in Durchlassrichtung angeordnete Diode (D4) mit dem Pluspol des Kfz-Bordnetzes verbunden ist, wobei das für die Ausfallerkennung genutzte erste Referenzpotential zwischen der Diode (D4) und dem Widerstand (R3) abgegriffen wird.
Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen Leuchtdiodenzweig ein als Shunt-Widerstand dienender Widerstand (R1, R5) zwischen dem Pluspol des Kfz-Bordnetzes und der mindestens einen Leuchtdiode vorgesehen ist, wobei das für die Ausfallerkennung zu erfassende Potential zwischen dem Widerstand (R1, R5) und der mindestens einen Leuchtdiode (D1, D2, D3, D6, D7, D8) abgegriffen wird.
Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Potentiale miteinander vergleichenden Schaltmittel jeweils als Komparatoren (X1, X2, X3) ausgebildet sind.
Schaltungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Leuchtdiodenzweig vorgesehen ist, wobei jedem der Leuchtdiodenzweige jeweils ein Komparator als Schaltmittel zur Ausfallerkennung (X1, X3) zugeordnet ist.
Schaltungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Leuchtdiodenzweig vorgesehen ist, wobei jeweils ein Komparator (X1) für mehrere Leuchtdiodenzweige vorgesehen ist und wobei die Schaltungseinrichtung einen mit mehreren Leuchtdiodenzweigen verbundenen Multiplexer (M) umfasst, der mit dem Komparator (X1) verbunden ist und zwischen den mit ihm verbundenen Leuchtdiodenzweigen umschalten kann.
Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Leuchtdiodenzweig über das Stromregelmittel (S) mit der Masse des Kfz-Bordnetzes verbunden ist.
Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Referenzzweig zwischen dem Widerstand (R3) und der Masse des Kfz-Bordnetzes eine in Durchlassrichtung angeordnete Diode (D5) vorgesehen ist, wobei das für die Abschaltung der Ausfallerkennung genutzte zweite Referenzpotential zwischen dem Widerstand (R3) und der Diode (D5) abgegriffen wird.
Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der als Komparator (X2) ausgebildeten Schaltmittel zur Abschaltung der Ausfallerkennung auf einen Schalter (S1) einwirkt, der zwischen den Ausgängen der als Komparatoren ausgebildeten Schaltmittel zur Ausfallerkennung (X1, X3) und einem Diagnoseausgang (DA) für die Ausgabe des Ausfallerkennungssignals angeordnet ist.