DE102017125173A1

DE102017125173A1 - Verfahren zur Funktionsüberprüfung mehrerer, pulsweitenmoduliert angesteuerter Lichtquellen

Info

Publication number: DE102017125173A1
Application number: DE102017125173.1A
Authority: DE
Inventors: Kevin Fritz
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-05-02
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: DE102017125173B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsüberprüfung mehrerer Lichtquellen (L1, L2,...L7) mit den folgenden Schritten:Bereitstellen mehrerer Lichtquellen (L1, L2,...L7), die elektrisch parallel verschaltet aus einer Spannungsquelle (U) mittels eines Speisestroms gemeinsam gespeist werden;Bereitstellen jeweils einer Ansteuerelektronik (A1, A2,... A7) pro Lichtquelle (L1, L2,..L7); Erzeugen jeweils eines pulsweitenmodulierten Steuersignals (S1, S2,..S7) für die zugehörige Ansteuerelektronik (A1, A2,..A7), um die zugehörige Lichtquelle (L1, L2,..L7) mittels der jeweiligen Ansteuerelektronik (A1, A2,..A7) pulsweitenmoduliert mit einer Spannung der Spannungsquelle (U) zu beaufschlagen, wobeiwenigstens ein die Zeitverläufe aller Steuersignale (S1, S2,..S7) betreffendes spezifisches Diagnosezeitfenster vorgesehen ist, während dessen die Steuersignale (S1, S2,..S7) so gewählt sind, dass ausschließlich eine spezifische Lichtquelle aller Lichtquellen (L1, L2,..L7) mit Spannung der Spannungsquelle (U) beaufschlagt wird;Ermitteln, ob im spezifischen Diagnosezeitfenster jeweils der Speisestrom vorliegt, um einen Defekt der spezifischen Lichtquelle auszuschließen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Funktionsüberprüfung mehrerer Lichtquellen. Bisher wurden durch einen Controller gesteuerte Lichtquellen, die aus einer gemeinsamen Spannungsquelle parallelgeschaltet gespeist werden, auf Funktion überwacht, indem der aus dem Speisestrom abgezweigte, der einzelnen Lichtquelle zugeführte Teilstrom jeweils durch einen zugehörigen Controller überwacht wird oder sämtliche Teilströme mittels eines Controller mit einer der Anzahl von Lichtquellen entsprechenden Signaleingängen überwacht werden. Der damit verbundene schaltungstechnische Aufwand ist vergleichsweise hoch beziehungsweise die Controller sind vergleichsweise teuer beziehungsweise deren Auslegung, insbesondere die Anzahl der zur Verfügung stehenden Signaleingänge, ist nicht mit der Anzahl von Lichtquellen zu skalieren.
Der Erfinder hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem konstruktiv vereinfacht eine Funktionsüberprüfung durchgeführt werden kann, bei dem insbesondere die Funktion der Lichtquellen mit Hinblick auf die betriebsbedingt vorgesehene Lichtsteuerung und die Lichtabstrahlung möglichst nicht beeinträchtigt wird.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur konstruktiv vereinfachten Funktionsüberprüfung mehrerer, pulsweitenmoduliert gespeister Lichtquellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Schaltung sowie eine zugehörige Verwendung sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsüberprüfung mehrerer Lichtquellen, insbesondere mehrerer Leuchtdioden, wie Leuchtdioden in SMD-Bauart. Das Verfahren weist den Schritt des Bereitstellens mehrerer Lichtquellen auf, wobei die Lichtquellen elektrisch parallel verschaltet sind, um aus einer Spannungsquelle, insbesondere einer Gleichspannungsquelle, mittels eines Speisestroms gemeinsam gespeist zu werden. In einem weiteren Bereitstellungsschritt wird jeweils eine Ansteuerelektronik pro Lichtquelle bereitgestellt. In einem Schritt des Erzeugens wird pro Lichtquelle jeweils ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal für die zugehörige Ansteuerelektronik, beispielsweise durch einen Controller erzeugt, um die zur jeweiligen Ansteuerelektronik gehörige Lichtquelle pulsweitenmoduliert mit einer Spannung der Spannungsquelle zu beaufschlagen.
Erfindungsgemäß ist dabei wenigstens ein die Zeitverläufe aller Steuersignale betreffendes, spezifisches Diagnosezeitfenster vorgesehen. Die Steuersignale sind während dieses spezifischen Diagnosezeitfensters so ausgebildet, dass ausschließlich eine spezifische Lichtquelle aus allen Lichtquellen mit Spannung der Spannungsquelle beaufschlagt wird. Innerhalb des spezifischen Diagnosezeitfensters wird in einem Ermittlungsschritt ermittelt, ob in dem spezifischen Diagnosezeitfenster jeweils der Speisestrom auftritt, um einen Defekt der spezifischen Lichtquelle auszuschließen. Es wird also wenigstens qualitativ bei Vorliegen des zur Speisung aller Lichtquellen vorgesehenen Speisestroms auf die Funktion der spezifischen Lichtquelle geschlossen, da diese im Wesentlichen ausschließlich die gemeinsame Spannungsquelle belastet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit zur Funktionsüberprüfung der spezifischen Lichtquelle auf eine Teilstrommessung unmittelbar an der spezifischen Lichtquelle zu deren Funktionsüberprüfung zugunsten einer vergleichsweise einfachen Strommessung im Stromzuführungskreis, d.h. in der alle Lichtquellen speisenden Leitung, verzichtet werden. Darüber hinaus lässt sich somit gezielt jede einzelne und in Summe alle Lichtquellen durch eine einfache Messung im Stromzuführungskreis auf Funktion überprüfen und der Defekt dahingehend lokalisieren, dass eine spezifische Leuchtdiode im Diagnosezeitfenster spezifisch adressiert und damit identifizierbar wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens sind den jeweiligen Zeitverlauf aller Steuersignale betreffende, mehrere, spezifische Diagnosefenster vorgesehen, so dass jede der Lichtquellen wenigstens einmal mit Spannung der Spannungsquelle beaufschlagt ist, um eine konstruktiv einfache Überprüfung aller Lichtquellen durchzuführen.
In einer Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen, dass wenigstens zwei der spezifischen Diagnosezeitfenster, die unterschiedliche Lichtquellen betreffen, zeitlich unmittelbar aufeinander folgen. Beispielsweise ist vorgesehen, dass alle Lichtquellen in einer Abfolge von zeitlichen unmittelbar nachfolgenden Diagnosezeitfenstern auf Funktion überprüft werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuersignale dieselbe Periode aufweisen, um die Ansteuerung der Lichtquellen zu vereinfachen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass wobei die Steuersignale außerhalb des oder der spezifischen Diagnosezeitfenster ausgebildet sind, mittels der zugehörigen Lichtquelle einen Schalt- oder Funktionszustand zu visualisieren, d.h. außerhalb der Diagnosezeitfenster ist eine Funktion der Visualisierung von Schalt- und Funktionszuständen gewährleistet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die spezifischen Diagnosezeitfenster in einer der Periode der Steuersignale oder einem Mehrfachen der Periode der Steuersignale entsprechenden Abfolge vorgesehen sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuersignale in den Diagnosezeitfenstern so gewählt sind, dass die Lichtquellen in zyklischer Reihenfolge getestet werden.
Um zu verhindern, dass sich das Diagnosefenster auf die Wahrnehmung der Lichtabstrahlung der Lichtquelle seitens eines Betrachters nachteilig als Flackern auswirkt, beträgt die Dauer des Diagnosezeitfensters maximal 10% der Periode, bevorzugt maximal 5% der Periode. Aus diesem Grund kann das Verfahren in den bestimmungsgemäßen Betrieb der Lichtquellen zur Visualisierung von Funktions- und Schaltzuständen anderer Aggregate integriert sein, und es bedarf keines zusätzlichen, vom bestimmungsgemäßen Betrieb unabhängigen Testzyklus, beispielsweise in einer Startphase oder Abschaltphase.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens unterscheiden sich wenigstens zwei Steuersignale in ihrem Tastgrad, um die Lichtabstrahlung der zugehörigen Lichtquelle anzupassen.
In einer Ausgestaltung wird der Speisestrom im Diagnosezeitfenster mittels eines Messwiderstandes bestimmt, wobei optional eine quantitative Bestimmung des Speisestromes ermöglicht ist. Bevorzugt und insbesondere bei einer bevorzugt reinen qualitativen Ermittlung des Speisestromes wird dieser anhand eines Spannungsabfalls an einer Diode, bevorzugt Zenerdiode, detektiert, so dass der Stromzuführungskreis nicht zusätzlich durch eine ohmsche Last beansprucht ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist genau ein Controller, bevorzugt Mikrocontroller, vorgesehen, um die Schritte des Erzeugens und des Ermitteins durchzuführen. Anders ausgedrückt, es ist ein einziger Controller mit mehreren, der Anzahl an Leuchtquellen entsprechenden, Signalausgängen zur Bereitstellung der Steuersignale und wenigstens einem Signaleingang zur Zuführung des am Stromzuführungskreis abgegriffenen Potenzials zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anzahl der am Controller vorgesehenen Eingänge kleiner als die Anzahl der Leuchtquellen ist. In einer Ausgestaltung weist der Mikrocontroller ferner einen Busanaschluss oder Schalteingänge auf, um beispielsweise Befehle zum Triggern der Ansteuerung der Lichtquellen zu empfangen und um beispielsweise bei der Detektion eines Defektes eine Fehlermeldung auszugeben.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar. Es zeigen:

1 ein Teilschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 ein zur 1 gehöriges Teilschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung.

1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Schaltung umfasst mehrere als LEDs ausgebildete Leuchtquellen L1 bis L7, die parallel verschaltet aus einer gemeinsamen Spannungsquelle U gespeist werden. Die Stromentnahme der Lichtquellen L1 bis L7 und damit der sich aus dem Speisestrom aufteilende Teilstrom ist jeweils pulsweitenmoduliert. Dies wird jeweils über eine zugehörige Ansteuerelektronik A1 bis A7 erreicht. Das Schaltverhalten, wie das Tastverhalten und damit auch der Tastgrad des Teilstroms werden durch entsprechende Steuersignale S1 bis S7 eingestellt. Die pulsweitenmodulierten Steuersignale S1 bis S7 werden von einem in 2 gezeigten Mikrocontroller C generiert, um zumindest außerhalb des wenigstens einen spezifischen Diagnosezeitfensters einen von dem Controller C beispielsweise aus anderen Eingangssignalen ermittelten Funktions- oder Schaltzustand durch die zugehörige Lichtquelle L1 bis L7 zu visualisieren.
Der Mikrokontroller C weist eine der Anzahl der Lichtquellen L1 bis L7 entsprechende Anzahl von Signalausgängen auf. Die Steuersignale S1 bis S7 weisen die selbe Periode auf und sind so ausgestaltet, dass mehrere spezifische Diagnosezeitfenster im Verlauf aller Steuersignale S1 bis S7 vorgesehen sind. Diese spezifischen Diagnosezeitfenster im Verlauf der Steuersignale S1 bis S7 sind so gewählt, dass jeweils lediglich eine der Lichtquellen L1 bis L7, d.h. eine spezifische Lichtquelle mit Spannung beaufschlagt, d.h. im Funktionsfall mit dem zugehörigen Teilstrom bestromt ist, während die verbleibenden aller Lichtquellen L1 bis L7 im spezifischen Diagnosezeitfenster nicht mit Spannung beaufschlagt sind. Die im spezifischen Diagnosezeitfenster erfolgende Spannungsbeaufschlagung bzw. nicht erfolgende Spannungsbeaufschlagung muss daher nicht zwingend für alle Lichtquellen dem zuvor erwähnten Funktions- oder Schaltzustand entsprechend sein.
Der bei funktionierender Lichtquelle durch den Teilstrom bewirkte Spannungsabfall an der im Stromzuführungskreis befindlichen Zenerdiode Z wird durch Beaufschlagung wenigstens eines der entsprechenden Eingänge E1 bis E4 des Controllers C mit Potenzial qualitativ signalisiert und dieses Eingangssignal entsprechend durch den Controller C verarbeitet. Bei ausbleibendem Spannungsabfall wird durch den Controller C ein Defekt der im spezifischen, im spezifischen Diagnosezeitfenster überprüften Lichtquelle L1 bis L7 festgestellt und als Fehlermeldung beispielsweise an ein BUS-System übermittelt. Es sind mehrere spezifische, bevorzugt in periodischer Abfolge folgende, Diagnosezeitfenster mit Variation der zu testenden spezifischen Lichtquelle vorgesehen, bis alle Lichtquellen L1 bis L7 wenigstens einmal getestet, bevorzugt in zyklischer Abfolge mehrfach getestet wurden. Die Zeitdauer des spezifischen Diagnosezeitfensters beträgt dabei nicht mehr als 5% der Periodendauer, so dass weder das gezielte Einschalten der spezifischen Lichtquelle aus allen Lichtquellen L1 bis L7 noch das gezielte Ausschalten der verbleibenden Lichtquellen aller Lichtquellen L1 bis L7 im Diagnosezeitfenster durch das Auge eines Betrachters beispielsweise als Flackern wahrnehmbar ist.

Claims

Verfahren zur Funktionsüberprüfung mehrerer Lichtquellen (L1, L2,...L7) mit den folgenden Schritten: Bereitstellen mehrerer Lichtquellen (L1, L2,...L7), die elektrisch parallel verschaltet aus einer Spannungsquelle (U) mittels eines Speisestroms gemeinsam gespeist werden; Bereitstellen jeweils einer Ansteuerelektronik (A1, A2,... A7) pro Lichtquelle (L1, L2,..L7); Erzeugen jeweils eines pulsweitenmodulierten Steuersignals (S1, S2,..S7) für die zugehörige Ansteuerelektronik (A1, A2,..A7), um die zugehörige Lichtquelle (L1, L2,..L7) mittels der jeweiligen Ansteuerelektronik (A1, A2,..A7) pulsweitenmoduliert mit einer Spannung der Spannungsquelle (U) zu beaufschlagen, wobei wenigstens ein die Zeitverläufe aller Steuersignale (S1, S2,..S7) betreffendes spezifisches Diagnosezeitfenster vorgesehen ist, während dessen die Steuersignale (S1, S2,..S7) so gewählt sind, dass ausschließlich eine spezifische Lichtquelle aller Lichtquellen (L1, L2,..L7) mit Spannung der Spannungsquelle (U) beaufschlagt wird; Ermitteln, ob im spezifischen Diagnosezeitfenster jeweils der Speisestrom vorliegt, um einen Defekt der spezifischen Lichtquelle auszuschließen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei den Zeitverlauf aller Steuersignale (S1, S2,..S7) betreffende, mehrere spezifische Diagnosefenster vorgesehen sind, so dass jede der Lichtquellen (L1, L2,..L7) wenigstens einmal mit Spannung der Spannungsquelle (U) beaufschlagt ist.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigsten zwei spezifische Diagnosezeitfenster, die spezifisch unterschiedliche Lichtquellen aller Lichtquellen (L1, L2,..L7) betreffen, zeitlich unmittelbar aufeinander folgen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Steuersignale (S1, S2,..S7) dieselbe Periode aufweisen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuersignale (S1, S2,...S7) außerhalb der spezifischen Diagnosezeitfenster ausgebildet sind, mittels der zugehörigen Lichtquelle (L1, L2,..L7) einen Schalt- oder Funktionszustand zu visualisieren.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die spezifischen Diagnosezeitfenster in einer der Periode der Steuersignale oder einem Mehrfachen der Periode der Steuersignale (S1, S2,..S7) entsprechenden Abfolge vorgesehen sind.
Verfahren gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dauer der Diagnosezeitfenster 10% der Periode, bevorzugt 5% der Periode, der Steuersignale (S1, S2,...S7) nicht übersteigt.
Verfahren gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei sich wenigstens zwei der Steuersignale (S1, S2,...S7) in ihrem Tastgrad unterscheiden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Ermitteln des Speisestroms anhand eines Spannungsabfalls an einer Diode (Z), bevorzugt Zenerdiode, detektiert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei genau ein Controller (C) vorgesehen ist, um die Schritte des Erzeugens und des Ermittelns durchzuführen.
Elektrische Schaltung, aufweisend eine Spannungsquelle (U), mehrere elektrisch parallel an die Spannungsquelle (U) angeschlossene Lichtquellen (L1 L2,...L7), jeweils eine Ansteuerelektronik pro Lichtquelle, um die zugehörige Lichtquelle jeweils mittels eines pulsweitenmodulierten Steuersignals (S1, S2,...S7) pulsweitenmoduliert mit einer Spannung der Spannungsquelle (U) zu beaufschlagen; einen Controller (C) wenigstens zur Erzeugung der mehreren Steuersignale (S1, S2,...S7); wobei die Schaltung ausgelegt ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Verwendung der elektrischen Schaltung gemäß dem vorhergehenden Anspruch in einem Kraftfahrzeug.