DE102004009006A1 - Method for functional testing of a lamp circuit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung einer Lampenschaltung, bestehend aus mindestens einer Lampe, durch Messung von Strom und Spannung. DOLLAR A Dabei wird ein Widerstandswert berücksichtigt, welcher als ein Polynom zumindest 1. Ordnung, vorzugsweise 3. Ordnung, abhängig von der aktuell gemessenen Spannung an der Lampenschaltung vorgegeben wird, wobei die Parameter des Polynoms durch eine zumindest der Ordnung des Polynoms entsprechende Anzahl von Messungen bei bekannten sich unterscheidenden Betriebsbedingungen bestimmt werden und der spezifische Widerstandswert oder eine daraus abgeleitete Größe mit einem Vorgabewert verglichen werden. DOLLAR A Besonders vorteilhaft ist, daß durch Normierung der Parameter auf die Nennleistung durch Multiplikation der Parameter mit der Nennleistung über weite Bereiche von Lampen unterschiedlicher Nennleistung mit vertretbaren Abweichungen einheitliche Durchschnittswerte gefunden werden. Weichen die Lampen zudem in der bei Nennleistung auftretenden Nennspannung voneinander ab, so erweist es sich als besonders vorteilhaft, diesen Widerstandswert auch auf eine gemeinsame Nennspannung zu normieren, so daß verschiedenste Lampen durch einheitliche Parameter mit guter Näherung gemeinsam beschrieben und entsprechende Funktionsprüfungen mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden können. DOLLAR A Insbesondere kann auch der Ausfall oder Einbau einer Lampe mit unzulässiger Spezifikation selbst bei Verschaltung meherer Lampen parallel zueinander ...The invention relates to a method for functional testing of a lamp circuit, comprising at least one lamp, by measuring current and voltage. DOLLAR A Here, a resistance value is considered, which is given as a polynomial at least 1st order, preferably 3rd order, depending on the currently measured voltage at the lamp circuit, the parameters of the polynomial by a least the order of the polynomial corresponding number of measurements be determined at known different operating conditions and the specific resistance value or a variable derived therefrom are compared with a default value. DOLLAR A is particularly advantageous that by normalization of the parameters on the rated power by multiplying the parameters with the rated power over wide ranges of lamps of different rated power with reasonable deviations uniform average values are found. If the lamps also deviate from each other in the nominal voltage occurring at nominal power, it proves to be particularly advantageous to normalize this resistance value to a common nominal voltage, so that a wide variety of lamps are described together by uniform parameters with a good approximation and corresponding function tests are carried out with greater accuracy can be. DOLLAR A In particular, the failure or installation of a lamp with impermissible specification even when interconnecting meherer lamps in parallel to each other ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung einer Lampenschaltung, bestehend aus mindestens einer Lampe, durch Messung von Strom und Spannung.The Invention relates to a method for functional testing of a lamp circuit, consisting of at least one lamp, by measuring current and Tension.

Die Nennleistung einer Lampe ist die elektrische Leistungsaufnahme der Lampe bei Vorliegen definierter Normbedingungen, insbesondere Anliegen einer Nennspannung, und wird neben der Nennspannung als Lampenparameter von Lampenherstellern angegeben und von Herstellern von Beleuchtungssystemen als einzuhaltender Normwert gefordert. Dennoch weichen Lampen teilweise recht erheblich von den angegebenen Normwerten ab, was zu Störungen oder Defekten in der Beleuchtungssteuerung oder den Lampen führen kann.The Rated power of a lamp is the electrical power consumption of Lamp in the presence of defined standard conditions, in particular concern a rated voltage, and is next to the rated voltage as a lamp parameter specified by lamp manufacturers and manufacturers of lighting systems required to be observed norm value. Nevertheless, some of the lights are soft quite considerably from the specified standard values, resulting in interference or Defects in the lighting control or the lamps can lead.

Beleuchtungssysteme werden auch in sicherheitsrelevanten Anwendungen, insbesondere auch in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Bei derartigen sicherheitskritischen Anwendungen ist es erforderlich, diese während des Betriebs auf Defekte oder den Einbau nicht normgerechter Lampen hin zu überprüfen.lighting systems are also used in security applications, especially used in motor vehicles. In such safety-critical Applications require this during operation on defects or check the installation of non-standard lamps.

Bei der Ansteuerung vom Glühfadenlampen im Kfz kann beispielsweise bereits der Schaltausgang von der Elektronik diagnostiziert und dadurch eine Aussage über den Zustand der Last getroffen werden. Durch Kenntnis der Betriebszustände und bzw. oder Messung der bestimmenden elektrischen Größen kann dabei der Ausfall der Lampe detektiert und dem Fahrer oder einem Diagnosesystem gemeldet werden.at the control of filament lamps In the car, for example, already the switching output of the electronics diagnosed and thereby made a statement about the state of the load become. By knowing the operating conditions and / or measuring the determining electrical quantities can be the failure of the lamp detected and the driver or a diagnostic system be reported.

Die Genauigkeit des Diagnoseverfahrens wird durch verschiedene Parameter eingeschränkt, wie z.B. Genauigkeit der Messungen und vor allem das verwendete elektrische Modell der Lampen.The Accuracy of the diagnostic procedure is determined by various parameters limited, such as. Accuracy of the measurements and especially the used electrical model of the lamps.

Das einfachste Verfahren zur Ermittlung des Lampenzustandes ist eine digitale Entscheidung der Ausgangsspannung im ausgeschalteten Zustand. Bei defekter Lampe ist der Stromkreis unterbrochen, was am Spannungspegel erkannt werden kann.The The simplest method for determining the lamp state is a digital decision of the output voltage in the off state. If the lamp is faulty, the circuit is interrupted, which is due to the voltage level can be recognized.

Bessere Verfahren verwenden eine Strommessung im eingeschalteten Zustand der Lampe, wobei ein Messwiderstand oder Stromspiegelschaltungen oder integrierte Lösungen, wie die sogenannten SenseFETs mit einem Steuereingang und einem Stromsignalausgang, wie in 1 skizziert.Better methods use a current measurement in the on-state of the lamp, with a sense resistor or current mirror circuits or integrated solutions, such as the so-called SenseFETs with a control input and a current signal output, as in 1 outlined.

Jedoch kann die Spannung an der Lampenschaltung in einer Vielzahl von Anwendungsfällen, insbesondere in Kraftfahrzeugen nicht als konstant der Nennspannung entsprechend angenommen werden. Weicht die Spannung jedoch von der Nennspannung ab, so entspricht auch die aus dem Produkt von Strom und Spannung aktuelle Leistungsaufnahme nicht der Nennleistung.however For example, the voltage across the lamp circuit can be used in a variety of applications, in particular in motor vehicles not as constant as the rated voltage be accepted. However, the voltage deviates from the nominal voltage from, so also corresponds to the product of electricity and voltage current power consumption not the nominal power.

Zudem kann der aktuelle Lampenwiderstand schwanken wegen:

  • – der Verwendung unterschiedlicher Lampentypen
  • – der unterschiedlichen Nennspannung der verschiedenen Lampentypen
  • – Abweichungen unterschiedlicher Hersteller
  • – Streuung innerhalb eines Lampentyps
  • – Alterung der Lampe
In addition, the current lamp resistance may fluctuate because of:
  • - the use of different lamp types
  • - the different nominal voltage of the different lamp types
  • - Deviations from different manufacturers
  • - Scattering within a lamp type
  • - aging of the lamp

Besonders problematisch ist die Diagnose bei zwei oder mehreren parallel geschalteten Lampen, die wenn überhaupt nur mit Kalibrierung der Elektronik erkannt werden können.Especially the diagnosis is problematic with two or more in parallel Lamps, if that can only be detected with calibration of the electronics.

Zudem kann der Einsatz intakter, aber von der Spezifikation abweichender Lampen oder der Defekt einzelner Lampen zu Störungen an der Steuereinheit oder anderen mit der Lampe parallel geschalteter Lampen verursachen.moreover the use may be more intact, but deviating from the specification Lamps or the defect of individual lamps to disturbances on the control unit or other lamps connected in parallel with the lamp.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Funktionsprüfung einer Lampenschaltung anzugeben, welches auch bei einer von der Nennspannung abweichenden Betriebsspannung eine Funktionsprüfung mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.task The invention is a method for functional testing of a Indicate lamp circuit, which is also at one of the rated voltage Deviating operating voltage a functional test with high accuracy allows. This object is solved by the features of claim 1. Advantageous developments are the dependent claims refer to.

Die Lampenschaltung besteht aus mindestens einer Lampe, d.h. das Verfahren eignet sich insbesondere auch für Lampenschaltungen mit mehreren parallel geschalteten Lampen. Durch Messung von Strom und Spannung erfolgt die Erfassung des aktuellen Betriebszustands. Jede Funktionsprüfung basiert auf einem Vergleich gemessener Werte mit Sollwerten.The Lamp circuit consists of at least one lamp, i. the procedure is particularly suitable for Lamp circuits with several lamps connected in parallel. By Measurement of current and voltage is the detection of the current Operating state. Every functional test is based on a comparison measured values with setpoints.

Dabei wird für den Widerstandswert ein Polynom zumindest 1. Ordnung gemäß R = c·U+d abhängig von der aktuell gemessenen Spannung an der Lampenschaltung berücksichtigt. Letztlich ist es dabei nicht entscheidend, ob diese Berücksichtigung auf der Seite der Sollwerte oder bei der Umwandlung der gemessenen Werte in abgeleitete Größen erfolgt, also die gemessenen Größen entsprechend auf konstante Sollwerte normiert werden oder die Sollwerte an die Betriebsbedingungen angepasst werden.there is for the resistance value a polynomial of at least 1st order according to R = c · U + d depending on takes into account the currently measured voltage at the lamp circuit. Ultimately it does not matter if this consideration on the side of the setpoints or in the conversion of the measured values in derived quantities, So the measured sizes accordingly be normalized to constant setpoints or the setpoints to the Operating conditions are adjusted.

Es kann der Widerstandswert der Lampe als Polynom zumindest 1. Ordnung ermittelt werden oder eine weitere Größe abgeleitet werden, wie nochfolgend noch ausführlich erläutert wird.It For example, the resistance value of the lamp can be at least 1st order as a polynomial be determined or derived another size, as follows still in detail explained becomes.

Die Parameter des Polynoms werden durch eine zumindest der Ordnung des Polynoms entsprechende Anzahl von Messungen bei bekannten sich unterscheidenden Betriebsbedingungen bestimmtThe Parameters of the polynomial are given by at least the order of Polynom's corresponding number of measurements in known differing Operating conditions determined

Je höher die Ordnung des Polynoms wird, desto genauer kann die Prognose der Sollwerte bzw. die Annäherung der Messwerte an einen festen Sollwert erfolgen.ever higher the Order of the polynomial is, the more accurate the prediction of the setpoints or the approach measured values to a fixed setpoint.

Vorzugsweise wird der Widerstandswert auf die Nennleistung bezogen, in dem bei den Messungen bei bekannten Betriebsbedingungen die Parameter des Polynoms des Widerstandswerts jeweils mit der Nennleistung multipliziert werden. Dadurch kann bei Möglichkeit des Einsatzes verschiedener Lampen eine kleinere Schwankungsbreite und bessere Vorgabe erreicht werden.Preferably the resistance value is related to the nominal power in which In the case of known operating conditions, the parameters of the Polynomial of the resistance multiplied by the rated power become. This can if possible the use of different lamps a smaller range and better specification can be achieved.

Weisen die Lampen bei Nennleistung voneinander abweichende Nennspannungen auf, so werden die Parameter des Polynoms auf eine gemeinsame Nennspannung normiert, in dem bei den Messungen bei bekannten Betriebsbedingungen die Parameter des Polynoms des Widerstandswerts jeweils mit dem Verhältnis aus gemeinsamer Nennspannung zu gemittelter Spannung der Lampen bei Nennleistung multipliziert werden. Dadurch kann bei Möglichkeit des Einsatzes verschiedener Lampen eine noch kleinere Schwankungsbreite und bessere Vorgabe erreicht werden.Point the lamps at nominal power differ from each other nominal voltages on, the parameters of the polynomial become a common rated voltage Normalized, in which the measurements at known operating conditions the parameters of the polynomial of the resistance value respectively with the Ratio out common rated voltage to average voltage of the lamps Rated power multiplied. This can if possible the use of different lamps an even smaller range of variation and better specification can be achieved.

Vorzugsweise kann als die mit einem Vorgabewert zu vergleichende Größe die Nennleistung der Lampenschaltung ermittelt werden, die aus Strom und Spannung und den aus den Referenzmessungen ermittelten Parametern des Polynoms des Widerstandswerts wird die für die aktuell eingebaute Lampe errechenbare Nennleistung ermittelt und mit dem Sollwert verglichen.Preferably can be the nominal power to be compared with a default value The lamp circuit can be determined from the current and voltage and the parameters of the polynomial determined from the reference measurements of the resistance value is the for the currently installed lamp calculates the nominal power that can be calculated and compared with the setpoint.

Alternativ kann als Vorgabewert der Sollstrom durch die Lampenschaltung bei der aktuellen Spannung ermittelt werden, d.h. aus der Spannung wird zunächst mittels der Parameter der Widerstandswert für die aktuelle Spannung ermittelt und daraus der für diese Spannung zu erwartende Sollstrom bestimmt und mit dem Iststrom verglichen.alternative can as a default value of the target current through the lamp circuit at the current voltage, i. out of tension first determined by means of the parameters of the resistance value for the current voltage and from that the for this voltage expected target current determined and with the actual current compared.

Dabei werden die jeweiligen Normierungen auf Nennleistung und Nennspannung jeweils natürlich berücksichtigt.there The respective standardizations are based on rated power and rated voltage each, of course considered.

Dadurch wird ein Beleuchtungssystem, bestehend aus zumindest einer Lampe und einer Steuereinheit möglich, welche Strom und Spannung erfasst und gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche den Widerstand der Lampe oder eine daraus abgeleitete Größe ermittelt und mit Vorgabewerten vergleicht und bei Abweichung von den Vorgabewerten erkennt, daß die Lampe defekt ist oder nicht der Vorgabe entspricht.Thereby is a lighting system consisting of at least one lamp and a control unit possible which current and voltage detected and according to the method according to a of the preceding claims determines the resistance of the lamp or a quantity derived therefrom and compare with default values and deviation from the default values recognizes that the Lamp is defective or does not comply with the specification.

Dank der verbesserten Annäherung können auch zwei oder mehr parallel geschaltete Lampen gemeinsam überwacht und erkannt werden, daß einer der Lampen defekt ist oder nicht der Vorgabe entspricht. Vorzugsweise wird bei Lampen unterschiedlicher Nennleistung bzw. Widerstand aus dem Maß der Abweichung zu den Vorgabewerten abgeleitet, welche der parallel geschalteten Lampen defekt ist.thanks the improved approach can also monitors two or more lamps connected in parallel together and be recognized that one the lamp is defective or does not comply with the specification. Preferably is used for lamps of different rated power or resistance the measure of Deviation derived from the default values, which parallel switched lamps is defective.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be described below with reference to figures and exemplary embodiments explained in more detail. Show it:

1 bevorzugte Schaltungsanordnung mit SenseFet zur Messung des Stroms in die Lampenschaltung 1 preferred circuit arrangement with SenseFet for measuring the current in the lamp circuit

2 Skizze der erreichbaren Verbesserung der Beschreibung des Lampenwiderstands bei Verwendung eines Polynoms erster Ordnung 2 Sketch of the achievable improvement in the description of the lamp resistance using a first order polynomial

3 Skizze des tatsächlichen Lampenwiderstandsverlaufs für verschiedene Lampen 3 Sketch of the actual lamp resistance curve for different lamps

4 Schwankungsbreite bei Verwendung eines Polynoms dritter Ordnung 4 Fluctuation when using a third-order polynomial

5 Schwankungsbreite bei verschiedenen Lampentypen und Normierung auf die Nennleistung 5 Fluctuation range for different lamp types and normalization to rated power

6 Schwankungsbreite bei verschiedenen Lampentypen und Normierung auf die Nennleistung und eine gemeinsame mittlere Nennspannung 6 Fluctuation range for different lamp types and normalization to rated power and a common average rated voltage

7 relative Abweichung bei verschiedenen Lampentypen und Normierung auf die Nennleistung und eine gemeinsame mittlere Nennspannung 7 relative deviation for different lamp types and normalization to rated power and a common mean rated voltage

8 Parallelschaltung mehrerer Lampen 8th Parallel connection of several lamps

Die vorliegende Erfindung beschreibt also ein Verfahren zur Funktionsprüfung einer Lampenschaltung, insbesondere zur genauen Bestimmung der Lampennennleistung aus dem gemessenen Lampenstrom bei Betriebsspannung unter Anwendung eines empirisch ermittelten Lampenmodells.The The present invention thus describes a method for functional testing of a Lamp circuit, in particular for the accurate determination of the nominal lamp power from the measured lamp current at operating voltage under application an empirically determined lamp model.

Dabei wird zunächst in Meßreihen bei bekannten sich unterscheidenden Betriebsbedingungen der Arbeitsstrom der Lampe in Abhängigkeit von der Betriebsspannung jeweils für einen Lampentyp gemessen und daraus die Parameter für das Polynom des Widerstand berechnet.there will be first in series of measurements at known different operating conditions of the working current the lamp in dependence measured by the operating voltage for each lamp type and from that the parameters for calculated the polynomial of resistance.

Die Anzahl der Messungen entspricht schon für die Eindeutigkeit der Berechnung der Parameter zumindest der Ordnung des Polynoms, ist jedoch zum Ausgleich von Messschwankungen in der Praxis deutlich höher. Die Parameter werden dann entsprechend gut angenähert, können dann aber für die folgenden Messungen bei von der Nennspannung abweichender Betriebsspannung als konstant angenommen werden.The Number of measurements already corresponds to the uniqueness of the calculation the parameter at least the order of the polynomial is, however, for Compensation of measurement fluctuations in practice significantly higher. The Parameters are then approximated well, but can then be used for the following Measurements at operating voltage deviating from the nominal voltage be considered constant.

So kann dann bei einer aktuell gemessenen Spannung ausgehend von diesen konstanten Parametern der Widerstand deutlich genauer bestimmt und somit die Nennleistung exakter angegeben werden.So can then at a currently measured voltage from these Constant parameters of resistance determined much more accurately and thus the nominal power can be specified more exactly.

Der Lampenwiderstand über der anliegenden Spannung ist ein Polynom hoher Ordnung und ist in 3 prinzipiell dargestellt. Für eine Diagnose reicht es aus, den Widerstand der Lampe im Arbeitsspannungsbereich der Lampe (Umin...Umax) zu betrachten. In diesem Bereich kann der Widerstand mit einem Polynom 1. Ordnung grob und mit einem Polynom 3. Ordnung mit sehr guter Genauigkeit angenähert werden. Dabei verdeutlicht 2, dass ausgehend von einem Nennwiderstand bei Nennspannung und einer definierten Schwankungsbreite (dicke Linien um die gestrichelte Mittellinie) eine feste Vorgabe von Schwellen Rmax bzw. Rmin bzw. ein Ansatz des Widerstandswerts als konstant zu derart groben Aussagen führt, dass weder der Einbau einer von der Spezifikation abweichenden Lampe noch der Defekt einer Lampe bei mehreren parallel geschalteten erkannt werden kann.The lamp resistance over the applied voltage is a high order polynomial and is in 3 shown in principle. For a diagnosis, it is sufficient to consider the resistance of the lamp in the working voltage range of the lamp (U min ... U max ). In this range, the resistance can be roughly approximated with a polynomial of 1st order and with a polynomial of 3rd order with very good accuracy. It clarifies 2 in that, starting from a nominal resistance at rated voltage and a defined fluctuation range (thick lines around the dashed center line), a fixed specification of thresholds R max or R min or an approach of the resistance value leads to such rough statements that the installation of a from the specification deviating lamp still the defect of a lamp with several parallel connected can be recognized.

So ergeben sich für alle bekannten Variablen (verschiedene Lampentypen und Hersteller, Parameterstreuung, Alterung) signifikante Unterschiede, die eine Bestimmung der Lampenleistung, besonders bei Parallelschaltung verschiedener Lampentypen ungenauer werden lassen, wie aus der Schwankungsbreite in 3 entnommen werden kann, wobei die gestrichelte Linie den mittleren Verlauf die durchgezogenen Linien die Grenzen der tatsächlichen Lampenkennlinien verdeutlichen.Thus, for all known variables (different lamp types and manufacturers, parameter dispersion, aging) significant differences arise, which make a determination of the lamp power more inaccurate, especially with parallel connection of different lamp types, such as from the fluctuation range in 3 can be taken, wherein the dashed line the middle course, the solid lines illustrate the limits of the actual lamp characteristics.

Eine demgegenüber weitergehende entscheidende Verbesserung kann durch Normierung des Widerstandes (bzw. der Parameter) auf die Nennleistung und nochmals besser auf die Nennspannung erzielt werden.A In contrast, Further decisive improvement can be achieved by standardization of the Resistance (or the parameter) to the rated power and again be achieved better to the rated voltage.

Dabei wird das Polynom des spannungsabhängigen Lampenwiderstandes mit der Nennleistung der Lampe multipliziert:

Figure 00060001
The polynomial of the voltage-dependent lamp resistance is multiplied by the nominal power of the lamp:
Figure 00060001

Anschließend wird auf eine gemeinsame Nennspannung normiert um die unterschiedlichen Nennspannungen der verschiedenen Lampentypen auszugleichen.

Figure 00060002
wobei Unorm die Nennspannung der Lampe zB. 12,0V
und U nenn_ist die gemittelte Spannung bei Nennleistung eines Lampentyps ist.Then normalized to a common nominal voltage to compensate for the different nominal voltages of different lamp types.
Figure 00060002
where U norm is the rated voltage of the lamp, for example. 12.0V
and U nenn_ist is the average voltage at rated power of a lamp type.

Durch diese Normierungen ergibt sich ein nahezu identisches Polynom Rspez_norm für alle Lampentypen, bei dem nur noch ein enges Toleranzband betrachtet werden muß, wie in 4 skizziert wird.These normalizations result in a nearly identical polynomial R spez_norm for all lamp types, in which only a narrow tolerance band has to be considered, as in 4 is sketched.

Durch Umformung von Gl. 3 kann aus dem Polynom die genaue Nennleistung der Lampe in Anhängigkeit von der Betriebsspannung berechnet oder aus einer Tabelle interpoliert werden:

Figure 00060003
mit Rspez_norm = a·U3 + b·U2 + c·U + d [Ω·W];By transformation of Eq. 3 can be calculated from the polynomial the exact rated power of the lamp depending on the operating voltage or interpolated from a table:
Figure 00060003
with R spec_norm = a * U 3 + b * U 2 + c * U + d [Ω * W];

Die Bestimmung des Polynoms erfolgt durch Meßreihen, wobei die Ermittlung des spezifischen normierten Widerstandes umso weniger fehlerbehaftet, je weniger verschiedene Lampentypen für die Bestimmung des Polynoms herangezogen werden.The Determination of the polynomial is carried out by series of measurements, the determination the specific normalized resistance the less error-prone, the fewer different lamp types for the determination of the polynomial be used.

Der Fehler der Interpolationskurven von Rspez_norm zueinander ist dabei kleiner als die Bauteilstreuung innerhalb eines Lampentyps.The error of the interpolation curves of R spez_norm to each other is smaller than the component scattering within a lamp type.

Die 5 zeigt nun realen Kennlinien für ca. 15 im Kraftfahrzeugbereich übliche Lampen völlig unterschiedlicher Nennleistung (5–60 Watt) die Schwankungsbreite bei Normierung auf die Nennleistung. Bereits optisch ist ganz deutlich erkennbar, daß Lampen mit völlig unterschiedlicher Nennleistung und damit unterschiedlichem Innenwiderstand mit relativ guter Genauigkeit normiert werden können.The 5 shows now real characteristics for about 15 in the automotive field usual lamps completely different nominal power (5-60 watts), the range of variation in normalization to the rated power. Already optically it is quite clear that lamps with completely different nominal power and thus different internal resistance can be normalized with relatively good accuracy.

Für einige ausgewählte Lampentypen soll dies noch anhand der Tabelle näher erläutert werden. Alle Lampen sind Kfz-Lampen für 12 Volt-Bordnetze.For some selected Lamp types, this will be explained in more detail with reference to the table. All lamps are Car lamps for 12 volt vehicle electrical system.

Figure 00070001
Figure 00070001

Dabei sind die Nennspannung und der Nennstrom die Größen, die sich bei Vorliegen der Nennleistung einstellen.there For example, the rated voltage and the rated current are the quantities that are present set the rated power.

Während sich die Nennwiderstände bei den Lampen unterschiedlicher Leistung deutlich unterscheiden (ca. 23 Ohm bei 7 Watt-Lampe gegenüber 2,5 Ohm bei 60 Watt-Lampe), ist der auf die Nennleistung normierte spezifische Widerstandswert recht konstant mit einem Mittelwert von 150 und einer prozentualen Standardabweichung von ca. 7%. d.h. Lampen mit unterschiedlicher Nennleistung können mit verhältnismäßig hoher Genauigkeit durch einen spezifischen Referenzwert bzw. entsprechende Parameter a,b,c,d des Polynoms charakterisiert werden.While the nominal resistances of the different output lamps differ significantly (about 23 ohms for 7 watts lamp versus 2.5 ohms for 60 watts lamp), the specific resistance normalized to the nominal power is quite constant with a mean of 150 and one percentage standard deviation of about 7%. ie lamps with different rated power can with relatively ho Accuracy can be characterized by a specific reference value or corresponding parameters a, b, c, d of the polynomial.

Deutlich erkennbar ist in den Beispielen in obiger Tabelle auch, daß die Lampen zum Teil schon von der Sollbordnetzspannung von 12 Volt deutlich abweichende Spannungswerte bei Nennleistung aufweisen. Erkennbar wird auch, daß auch die zwei 60-Watt-Lampentypen noch voneinander abweichende Nennwiderstandswerte aufweisen.Clear It can also be seen in the examples in the above table that the lamps some already clearly from the nominal vehicle electrical system voltage of 12 volts have different voltage values at rated power. recognizable will also that too the two 60 watt lamp types still have different nominal resistance values.

Aus diesem Grund wurde bevorzugt noch eine Normierung auf eine gemeinsame mittlere Nennspannung, hier 12 Volt ergänzt.Out For this reason, a normalization to a common was preferred average rated voltage, here 12 volts supplemented.

6 zeigt die gegenüber 5 nochmals deutlich reduzierte Schwankungsbreite bei verschiedenen Lampentypen und 7 zeigt die relative Abweichung bei verschiedenen Lampentypen und Normierung auf die Nennleistung und eine gemeinsame mittlere Nennspannung. 6 shows the opposite 5 again clearly reduced fluctuation range with different lamp types and 7 shows the relative deviation for different lamp types and standardization on the rated power and a common average rated voltage.

Vorstehend wurde bisher davon ausgegangen, dass die Zuleitungen und deren elektrischer Widerstand gegenüber dem Lampenwiderstand vernachlässigbar waren. Jedoch werden gerade in Kraftfahrzeugen zum Teil Zuleitung von bis zu 6 Metern Länge und dennoch kleinen Querschnitten verlegt, was zu Leitungswiderständen von bis zu > 200 Milliohm führt. Kommen nun noch durch Korrosion und unvollständige Kontaktübergänge weitere Leitungswiderstände hinzu, können diese sich auf bis zu 1 Ohm summieren und sind die dabei auftretenden Verluste gegenüber Lampenwiderständen von 3–30 Ohm nicht immer vernachlässigbar.above was previously assumed that the supply lines and their electrical Resistance to the lamp resistance negligible were. However, especially in motor vehicles are partly supply line of up to 6 meters in length and yet laid small cross-sections, resulting in line resistance of up to> 200 milliohms leads. Now come through corrosion and incomplete contact transitions more line resistances can These add up to 1 ohm and are the occurring Against losses lamp resistors from 3-30 Ohm not always negligible.

Daher bietet sich zudem die Möglichkeit, diesen Widerstandswert der Leitung zu erfassen und zu berücksichtigen.Therefore also offers the possibility to detect and take into account this resistance value of the line.

Wenn sich beispielsweise der Widerstand der Glühwendel(n) durch Alterung signifikant ändert, kann dies durch Messung bei verschiedenen Betriebsspannungen erkannt werden.If For example, the resistance of the filament (s) by aging changes significantly, this can be detected by measuring at different operating voltages.

Da die Messung der Betriebsspannung an der Lampe durch die Elektronik sehr aufwendig wäre, kann die Spannung vereinfacht durch Schätzung der Widerstände im Lastkreis ermittelt werden. Dazu wird die Betriebsspannung am Steuergeräteingang gemessen und die Spannung an der Lampe aus Strom und Widerständen näherungsweise berechnet: Ulamp = Ubatt – Ilamp·[RDSon + Rzuleitung); (Gl. 4),wobei RDSon = Einschaltwiderstand des Leistungsschalters
RZuleitung = Widerstand der Lampenzuleitung einschließlich Übergangswiderstand an der Lampenfassung.Since the measurement of the operating voltage at the lamp by the electronics would be very expensive, the voltage can be simplified by estimating the resistances in the load circuit can be determined. For this purpose, the operating voltage at the control unit input is measured and the voltage at the lamp is approximately calculated from current and resistances: U lamp = U batt - I lamp · [R DSon + R supply ); (Equation 4), where R DSon = on- resistance of the circuit breaker
R lead = resistance of the lamp lead including contact resistance at the lamp socket.

Die Genauigkeit der Berechnung der Lampenleistung kann aber auch ohne direktes Ausmessen der Leitung noch weiter erhöht werden, wenn verschiedene Betriebsspannungsmessungen für die Bestimmung der Lampennennleistung herangezogen werden.The Accuracy of the calculation of the lamp power can also without direct measuring of the line can be further increased if different Operating voltage measurements for the determination of the rated lamp power can be used.

Dies beruht auf der Tatsache, daß bei der Berechnung nach Gl.3 die Nennleistung der Lampe konstant sein muß. Weist also eine Lampenschaltung bei zwei aufeinander folgenden Messungen mit unterschiedlichen Spannungen abweichende Nennleistungen auf, ohne dass die Lampe gewechselt wurde, so ist daraus der Einfluß der Zuleitung ableitbar.This is based on the fact that at the calculation according to Eq. 3, the nominal power of the lamp must be constant got to. has So a lamp circuit in two consecutive measurements with different voltages deviating nominal powers, without the lamp being changed, this is the influence of the supply line derivable.

Dementsprechend kann für eine spätere Fehleranalyse eine zyklische Erfassung von gemessener Nennleistung und Betriebsspannung erfolgen, wobei die erfassten Werte zumindest bei signifikanten Abweichungen von den Vorwerten abgespeichert und so mehrere Messungen bei unterschiedlichen Betriebszuständen vorliegen und zur Plausibilisierung und Ableitung des Fehlerortes bzw. der Fehlerart zur Verfügung stehen. Vorzugsweise ist zudem ein zeitlicher Bezug, bspw. durch einen Systemzeitzähler mit abgespeichert, so daß bei Änderungen in entsprechend kurzen Zeiträumen dies eindeutig zugeordnet werden kann.Accordingly can for a later one Error analysis a cyclic measurement of measured nominal power and operating voltage, wherein the detected values at least stored at significant deviations from the initial values and so there are several measurements at different operating conditions and the plausibility and derivation of the fault location or the Error type available stand. In addition, preferably a temporal reference, for example by a system time counter with saved, so that with changes in correspondingly short periods of time this can be clearly assigned.

Durch Kalibration der Elektronik bei exakt definierter Last kann der Fehler der Strommessschaltung weiter reduziert und damit die Genauigkeit weiter verbessert werden.By Calibration of the electronics at precisely defined load can be the fault the current measuring circuit further reduced and thus the accuracy be further improved.

Durch das oben beschriebenen Verfahren kann daher die an den Schaltausgang angeschlossene Nennleistung mit guter Genauigkeit ermittelt werden.By The method described above can therefore be applied to the switching output connected rated power can be determined with good accuracy.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in den umfangreichen Diagnosemöglichkeiten beim Anschluß von zwei oder mehr Lampen an einem Schaltausgang, wo zumindest der Ausfall einer Lampe und vorzugsweise auch noch der Einbau von der Spezifikation nicht entsprechenden Lampen erkannt wird. Dies ermöglicht:

  • – Einsparung von Kosten und Platzbedarf durch Reduktion der Anzahl der Ausgänge bzw. Schalter, d.h. mit einem Ausgang werden mehrere Lampen gesteuert
  • – Reduktion der Variantenvielfalt (zB. unterschiedliches Rücklicht/Bremslichtkonzept für USA-Version, Anschluß Sidemarker in USA-Version, Parallelschaltung von Blinkern)
  • – Erkennung einer möglichen Überlast durch unzulässige Parallelschaltung weiterer Lampen.
Another advantage of the invention lies in the extensive diagnostic options when connecting two or more lamps to a switching output, where at least the failure of a lamp, and preferably also the installation of non-compliant lamps is detected. This makes possible:
  • - Saves costs and space by reducing the number of outputs or switches, ie with one output several lamps are controlled
  • - Reduction of the variety of variants (eg different tail light / brake light concept for USA version, connection sidemarker in USA version, parallel connection of turn signals)
  • - Detection of a possible overload by inadmissible parallel connection of other lamps.

Folgende Tabelle zeigt die verschiedenen Diagnosemöglichkeiten verschiedener Konfigurationen:

Figure 00100001
The following table shows the different diagnostics options of different configurations:
Figure 00100001

Die Möglichkeiten der Fehlererkennung bei parallel geschalteten Lampen soll anhand einer Blinkersteuerung gemäß 8 bestehend aus zwei baugleichen 20 Watt-Lampen vorn und hinten am Kfz sowie einer seitlichen Zusatzleuchte mit 5 Watt gesteuert über einen gemeinsamen Schalter erläutert werden. Die Tabelle zeigt die sich ergebenden Werte bei Nennspannung 12 Volt.The possibilities of fault detection in parallel lamps should be determined by a turn signal control according to 8th consisting of two identical 20 watt lamps front and rear of the vehicle and a side auxiliary lamp with 5 watts controlled by a common switch explained. The table shows the resulting values at rated voltage 12 volts.

Figure 00100002
Figure 00100002

Es ist sofort erkennbar, dass bei einer bisher üblichen sehr groben Schwellendefinition zum Ausgleich von Temperatur- und Spannungsschwankungen ein Ausfall der kleineren 5-Watt-Lampe keinesfalls und selbst der Ausfall oder Einsatz einer abweichenden 20 Watt-Lampe kaum bemerkt werden konnte, berücksichtigt man eine erforderliche Toleranz von 50% ± 3 Ohm.It is immediately apparent that in a previously usual very rough threshold definition to compensate for temperature and voltage fluctuations a failure the smaller 5 watt lamp in no case and even the failure or use of a deviating 20 watt lamp hardly could be noticed, one considers a required tolerance of 50% ± 3 ohms.

Dank der deutlich genaueren Bestimmung sind nun die Fälle
L3 defekt = Nennleistung nur noch ca. 40 Watt
L1 oder L2 defekt = Nennleistung noch ca. 25 Watt
L3 und L1 oder L2 defekt = Nennleistung noch ca. 20 Watt voneinander unterscheidbar.Thanks to the much more precise determination are now the cases
L3 defective = rated power only about 40 watts
L1 or L2 defective = nominal power still approx. 25 watts
L3 and L1 or L2 defective = rated output still about 20 watts distinguishable from each other.

Da die Nennleistung mit einer modellbehafteten Toleranz von ca. 10% angegeben werden kann, können auch die Abweichungen aufgrund von Leitungsstörungen nun erkannt werden.There the rated output with a model-related tolerance of approx. 10% can be specified also the deviations due to line disturbances are now recognized.

Das Verfahren kann zudem sowohl bei kontinuierlicher Ansteuerung, als auch im getakteten Betrieb der Lampe verwendet werde. Bei getaktetem Betrieb, also insbesondere bei PWM-Ansteuerung der Lampen, ist die Nennspannung an der Lampe bevorzugt gleich dem Effektivwert des Ausgangssignals Ulamp ≈ Ubatt·√dc.; (Gl. 5)mit dc. = (duty cycle) = Einschaltverhältnis der Pulsweitenmodulation, d.h. es wird vorzugsweise anstelle einer linearen Berechnung Ulamp ≈ Ubatt·Tein/Tgesamt der quadratische Zusammenhang des Effektivwertes berücksichtigt.The method can also be used both in continuous control, as well as in the pulsed operation of the lamp. In clocked operation, ie in particular in PWM control of the lamps, the nominal voltage at the lamp is preferably equal to the effective value of the output signal U lamp ≈ U batt · √ dc. ; (Equation 5) with dc. = (Duty cycle) = duty ratio of pulse width modulation, that is, preferably, instead of a linear lamp calculation U ≈ U batt · T on / T total of the square of the effective value context taken into consideration.

Es sei nochmals hingewiesen, dass dieses Widerstandsmodell für Lampen in gleicher Weise durch Unstellung der Ohmschen Gesetze unmittelbar auch für die Vorgabe von Stromwerten in Abhängigkeit von der aktuellen Spannung anwendbar ist und dann der Vergleich mit dem jeweils gemessenen Strom erfolgt. Alternativ wäre auch der Vergleich der aktuellen Spannung mit einer aus aktuellem Strom und Widerstandsmodell errechneten Sollspannung möglich, wobei der Widerstandswert selbst wiederum von der aktuellen Spannung abhängig ist.It It should be noted again that this resistance model for lamps in the same way by the disregard of Ohm's laws directly also for the specification of current values as a function of the current one Voltage is applicable and then the comparison with the respectively measured Electricity takes place. Alternative would be also the comparison of the current voltage with a current one Current and resistance model calculated target voltage possible, where the resistance value itself depends on the current voltage.

Claims (12)

Verfahren zur Funktionsprüfung einer Lampenschaltung, bestehend aus mindestens einer Lampe, durch Messung von Strom und Spannung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstandswert berücksichtigt wird, welcher als ein Polynom zumindest 1. Ordnung abhängig von der aktuell gemessenen Spannung an der Lampenschaltung vorgegeben wird, wobei die Parameter c und d des Polynoms durch eine zumindest der Ordnung des Polynoms entsprechende Anzahl von Messungen bei bekannten sich unterscheidenden Betriebsbedingungen bestimmt werden und der Widerstandswert oder eine daraus abgeleitete Größe mit einem Vorgabewert verglichen werden.Method for functional testing of a lamp circuit, comprising at least one lamp, by measuring current and voltage, characterized in that a resistance value is taken into account which is predetermined as a polynomial of at least 1st order depending on the currently measured voltage at the lamp circuit, wherein the Parameters c and d of the polynomial are determined by an at least the order of the polynomial corresponding number of measurements at known different operating conditions and the resistance value or a variable derived therefrom are compared with a default value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polynom zumindest 2. Ordnung gemäß R = b·U2 + c·U + d verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that a polynomial of at least 2nd order according to R = b · U 2 + c · U + d is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polynom zumindest 3. Ordnung gemäß R = a·U3 + b·U2 + c·U + d verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that a polynomial of at least 3rd order according to R = a · U 3 + b · U 2 + c · U + d is used. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswert auf die Nennleistung bezogen wird, in dem bei den Messungen bei bekannten Betriebsbedingungen die Parameter des Polynoms des Widerstandswerts jeweils mit der Nennleistung multipliziert werden.Method according to claim 1, 2 or 3, characterized that the resistance value is related to the nominal power in which in the case of measurements under known operating conditions, the parameters of the polynomial of the resistance multiplied by the rated power become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter des Polynoms des Widerstandswerts für eine vorgegebene Menge möglicher einzusetzender Lampen vorgegeben werden, wobei die Lampen bei Nennleistung voneinander abweichende Nennspannungen aufweisen und der Widerstandswert auf eine gemeinsame Nennspannung normiert wird, in dem bei den Messungen bei bekannten Betriebsbedingungen die Parameter des Polynoms des Widerstandswerts jeweils mit dem Verhältnis aus gemeinsamer Nennspannung zu gemittelter Spannung der Lampen bei Nennleistung multipliziert werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the parameters of the polynomial of the resistance value for a given Amount possible be set lamps, the lamps at rated power have different rated voltages and the resistance value normalized to a common rated voltage, in the measurements in known operating conditions, the parameters of the polynomial of Resistance each with the ratio of common rated voltage multiplied to average voltage of the lamps at rated power become. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als die mit einem Vorgabewert zu vergleichende Größe die Nennleistung der Lampenschaltung ermittelt wird gemäß der Formel:
Figure 00130001
wobei Ilamp der aktuelle Strom durch die Lampenschaltung, Ulamp die aktuelle Spannung über der Lampenschaltung, Rspez der auf die Nennleistung bezogene spezifische Lampenwiderstandswert in [Ω·W] ist.A method according to claim 4, characterized in that the rated power of the lamp circuit is determined as the variable to be compared with a default value according to the formula:
Figure 00130001
where I lamp is the current through the lamp circuit, U lamp is the current voltage across the lamp circuit, R spec is the rated lamp power specific lamp resistance in [Ω · W]. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als die mit einem Vorgabewert zu vergleichende Größe die Nennleistung ermittelt wird gemäß der Formel:
Figure 00130002
wobei Ilamp der aktuelle Strom durch die Lampenschaltung, Ulamp die aktuelle Spannung über der Lampenschaltung, Rspez_norm der auf eine gemeinsame Nennspannung und Nennleistung bezogene, spezifische Lampenwiderstandswert in [Ω·W] Unorm die vereinbarte gemeinsame Nennspannung und Unenn_ist die gemittelte Spannung aller Lampen bei Nennleistung ist.A method according to claim 5, characterized in that as the value to be compared with a default value, the rated power is determined according to the formula:
Figure 00130002
where I lamp is the actual current through the lamp circuit, U lamp is the current voltage across the lamp circuit, R spez_norm is the specific lamp resistance value in [Ω · W] U norm related to a common rated voltage and rated power, the agreed common rated voltage and U nenn_is the average voltage of all lamps at nominal power. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorgabewert der Sollstrom durch die Lampenschaltung bei der aktuellen Spannung ermittelt wird gemäß der Formel:
Figure 00140001
Method according to Claim 4, characterized in that the setpoint current through the lamp circuit is determined as the default value at the current voltage according to the formula:
Figure 00140001
 Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorgabewert der Sollstrom durch die Lampenschaltung bei der aktuellen Spannung ermittelt wird gemäß der Formel:
Figure 00140002
Method according to Claim 5, characterized in that the setpoint current through the lamp circuit at the current voltage is determined as the default value according to the formula:
Figure 00140002
 Beleuchtungssystem, bestehend aus zumindest einer Lampe und einer Steuereinheit, welche Strom und Spannung erfasst und gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche den Widerstand der Lampe oder eine daraus abgeleitete Größe ermittelt und mit Vorgabewerten vergleicht und bei Abweichung von den Vorgabewerten erkennt, daß die Lampe defekt ist oder nicht der Vorgabe entspricht.Lighting system consisting of at least one Lamp and a control unit, which detects current and voltage and according to the method according to one of the preceding claims, the resistance of the lamp or a derived quantity and compare with default values and deviation from the default values recognizes that the Lamp is defective or does not comply with the specification. Beleuchtungssystem, bestehend aus zumindest zwei parallel geschalteten Lampen und einer Steuereinheit, welche Strom und Spannung erfasst und gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis den Widerstand der Lampe oder eine daraus abgeleitete Größe ermittelt und mit Vorgabewerten vergleicht und bei Abweichung von den Vorgabewerten erkennt, daß zumindest einer der Lampen defekt ist oder nicht der Vorgabe entspricht.Lighting system consisting of at least two parallel lamps and a control unit, which power and voltage detected and according to the method according to one of the preceding claims 1 to the resistance of Lamp or a derived derived size and compared with default values and when deviating from the default values recognizes that at least one of the lamps is defective or does not comply with the specification. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 1, wobei Lampen mit unterschiedlicher Nennleistung parallel geschaltet sind und aus dem Maß der Abweichung zu den Vorgabewerten abgeleitet wird, welche der parallel geschalteten Lampen defekt ist.Lighting system according to claim 1 1, wherein lamps are connected in parallel with different rated power and from the measure of Deviation is derived to the default values, which of the parallel connected Lamps is defective.
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