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Die Erfindung betrifft eine Verschaltungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Mittels der Verschaltungsvorrichtung lässt sich ein Steuergerät mit mehreren Fahrzeugkomponenten verschalten, beispielsweise mit den einzelnen Leuchteinheiten einer Fahrzeugleuchte. Über die Verschaltung kann das Steuergerät dann einzeln jede Fahrzeugkomponente individuell schalten. Dabei erfolgt über die Verschaltungsvorrichtung eine Anpassung der geschalteten Spannung. Zu der Erfindung gehören auch eine Fahrzeugleuchte mit der Verschaltungsvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben der besagten Verschaltungsvorrichtung.
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In einem Kraftfahrzeug kann ein Steuergerät mehrere Fahrzeugkomponenten schalten. Hierzu ist das Steuergerät dann über jeweils ein Kabel oder einen jeweiligen Schaltkanal mit jeweils einer der Fahrzeugkomponenten verbunden. Durch Schalten einer elektrischen Spannung in dem Schaltkanal kann dann die Fahrzeugkomponente von dem Steuergerät ein- und ausgeschaltet werden.
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Für Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise die einzelnen Leuchteinheiten (zum Beispiel Schlusslicht, Bremslicht, Blinker) in einer Fahrzeugleuchte, ist in einem Kraftfahrzeug in der Regel eine Bordnetzspannung in einem Bereich von 12 Volt bis 14 Volt vorgesehen. Werden Fahrzeugkomponenten verwendet, die eine geringere Versorgungsspannung benötigen, wie beispielsweise Leuchtdioden in einer Fahrzeugleuchte, so kann eine Spannungswandlung nötig sein, um beispielsweise von 13 Volt auf die Betriebsspannung von zum Beispiel 9 Volt für Leuchtdioden zu kommen. Ist nun aber ein Steuergerät mit mehreren Fahrzeugkomponenten dieser Art verschaltet, so ist für jeden Schaltkanal oder jede elektrische Verbindung ein einzelner Gleichspannungswandler nötig, was den Schaltungsbedarf in unerwünschter Weise vergrößert.
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Aus der
EP 2 086 804 A1 ist ein LED-Bordnetz für ein Kraftfahrzeug bekannt, in welchem die Nennspannung einer Starterbatterie auf eine Versorgungsspannung verringert ist, die für den Betrieb von Leuchtdioden geeignet ist, beispielsweise 6 Volt.
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Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass auch alle Steuergeräte, die zum Schalten der Leuchtdioden vorgesehen sind, ebenfalls für einen Betrieb bei der geringeren Spannung ausgelegt sein müssen. Mit anderen Worten wird hier zwar nur ein Spannungswandler benötigt, dafür müssen aber alle Steuerkomponenten an die verringerte Versorgungsspannung angepasst werden.
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Aus der
DE 10 2011 018 573 A1 ist für eine Fahrzeugleuchte eine Wandlereinrichtung bekannt, die nur einen einzigen Gleichspannungswandler aufweist, mit dem zwei unterschiedliche Lichtarten mit elektrischer Ausgangsspannung versorgt werden können. Hierzu wird der Gleichspannungswandler abwechselnd jeweils nur mit einer der beiden Lichtarten verschaltet. Es wird davon ausgegangen, dass die beiden Lichtarten nie gleichzeitig benötigt werden.
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Aus der
DE 10 2013 204 238 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die einen einzelnen Verbraucher mit einer stabilisierten Spannung versorgen kann. Der Verbraucher wird über einen Gleichspannungswandler versorgt, der entweder über eine Fahrzeugbatterie oder über einen Pufferspeicher mit einer Eingangsspannung versorgt werden kann. Der Wandlerausgang des Gleichspannungswandlers kann über einen Schalter mit dem Verbraucher verschaltet werden. Über einen zweiten Schalter kann der Wandlerausgang mit dem Pufferspeicher gekoppelt werden, um diesen nachzuladen. In diesem Fall darf der Pufferspeicher nicht gleichzeitig auch mit dem Wandlereingang verschaltet sein, sondern hier muss dann die Batterie mit dem Wandler Eingang verbunden sein.
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Aus der
DE 10 2012 201 415 A1 ist eine Schaltungsanordnung für Leuchteinheiten eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welcher eine Reihenschaltung aus Leuchtdioden genutzt wird, um unterschiedliche Lichter in einem Rücklicht bereitzustellen. Um ein jeweiliges Licht zu löschen, werden die entsprechenden Leuchtdioden in der Reihenschaltung kurzgeschlossen. Das Steuern der Kurzschlüsse erfolgt über entsprechende Eingangsleitungen.
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Aus der
DE 100 42 345 B4 ist bekannt, einen Gleichspannungswandler in Abhängigkeit davon zu schalten, wie hoch aktuell eine Versorgungsspannung des Gleichspannungswandlers ist. ^
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Aus der
DE 101 37 338 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die mehrere LED-Anordnungen aufweisen kann, die unabhängig voneinander geschaltet werden können, indem jede Fahrzeugkomponente mit einem gemeinsamen Gleichspannungswandler über einen separaten Schalter verschaltet ist, der durch eine Steuerlogik geschaltet werden kann.
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Aus der
DE 43 31 379 A1 ist ein Laststromkreis bekannt, in welchem gemessen werden kann, wie groß die aktuelle elektrische Last ist, indem eine laufende Überwachung von Amplitude und/oder Frequenz einer im Laststromkreis erzeugten hochfrequenten Wechselspannung überwacht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug ein Steuergerät mit mehreren Fahrzeugkomponenten zu verschalten, wobei das Steuergerät eine andere Versorgungsspannung schaltet als sie von den Fahrzeugkomponenten benötigt wird.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Durch die Erfindung ist eine Verschaltungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Die Verschaltungsvorrichtung an sich weist mehrere Ausgangsanschlüsse auf, an welche jeweils eine Fahrzeugkomponente angeschlossen werden kann, um sie unabhängig von den anderen Fahrzeugkomponenten zu betreiben oder mit einer Ausgangsspannung zu versorgen. Für jeden Ausgangsanschluss gibt es einen jeweiligen, korrespondierenden Eingangsanschluss zum Empfangen einer geschalteten Eingangsspannung für die jeweilige Fahrzeugkomponente am Ausgangsanschluss. Mit anderen Worten kann an jeden Eingangsanschluss jeweils ein Kabel oder ein Schaltkanal eines Steuergeräts angeschlossen werden, über welchen das Steuergerät eine der Fahrzeugkomponenten schalten möchte.
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Bei der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung sind nun die Eingangsanschlüsse alle zusammen über einen gemeinsamen Gleichspannungswandler mit den Ausgangsanschlüssen gekoppelt. Der Gleichspannungswandler ist also zwischen die Eingangsanschlüsse und die Ausgangsanschlüsse geschaltet. Der Gleichspannungswandler kann dabei in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein. Der Wandlerausgang des Gleichspannungswandlers, wo die gewandelte Eingangsspannung als Ausgangsspannung bereitgestellt wird, ist mit den Ausgangsanschlüssen über eine Schalteinrichtung verbunden. Eine Logikeinheit der Schalteinrichtung ist dabei dazu eingerichtet, über jeden Eingangsanschluss zu ermitteln, ob daran die Eingangsspannung eingeschaltet ist, und in diesem Fall den Wandlerausgang mit dem zu dem Eingangsanschluss gehörigen Ausgangsanschluss elektrisch zu verbinden. Obwohl also alle Eingangsanschlüsse am Wandlereingang zusammengeführt sind und somit durch den Gleichspannungswandler nicht mehr unterschieden werden kann, woher die Eingangsspannung kommt, wird dennoch durch die Logikschaltung erreicht, dass der Wandlerausgang nur mit solchen Ausgangsanschlüssen verschaltet oder elektrisch verbunden ist, zu deren zugehörigem Eingangsanschluss auch tatsächlich von einem externen Steuergerät eine Eingangsspannung bereitgestellt oder eingeschaltet ist. Somit wird mit dem Wandlerausgang nur jeweils diejenige oder werden nur jeweils diejenigen Fahrzeugkomponenten verbunden, zu denen das Steuergerät an den Eingangsanschlüssen auch tatsächlich eine Eingangsspannung eingeschaltet hat.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass für alle Fahrzeugkomponenten eine Ausgangsspannung bereitgestellt werden kann, die durch den Gleichspannungswandler verringert und/oder im zeitlichen Verlauf stabilisiert ist, ohne dass hierzu mehrere Gleichspannungswandler nötig sind. Es reicht also ein einziger Gleichspannungswandler für den Betrieb mehrerer Fahrzeugkomponenten. Das Steuergerät kann bei der ungewandelten Spannung betrieben werden. Unter Begriff „Gleichspannungswandler“ ist im Zusammenhang mit der Erfindung dabei eine Schaltungsanordnung zu verstehen, die eine Wandlerschaltung oder mehrere Wandlerschaltungen aufweisen kann. Jede einzelne Wandlerschaltung kann z.B. eine Ladungspumpe oder einen Abwärtswandler (Buck-Converter) oder einen Aufwärtswandler (Boost-Converter) oder einen Inverswandler (Buck-Boost-Converter) oder einen Synchronwandler realisieren. Entscheidend ist, dass weniger Wandlerschaltungen als Fahrzeugkomponenten oder Eingangsanschlüsse vorhanden sind. Es wird also zumindest eine Wandlerschaltung, bevorzugt jede Wandlerschaltung, jeweils für zumindest zwei Ausgangsanschlüsse oder Fahrzeugkomponenten genutzt. Der Gleichspannungswandler kann also einen oder mehrere Wandlerschaltungen beinhalten, aber eben insgesamt nur eine Anzahl an Wandlerschaltungen, die kleiner als die Anzahl der Eingangsanschlüsse oder Ausgangsanschlüsse oder Fahrzeugkomponenten ist. Es geht um das Bündeln der Eingangsanschlüsse oder der daran angeschlossenen Schaltkanäle des Steuergeräts (im Folgenden ist ein Schaltkanal kurz als Kanal bezeichnet). Es können z.B. sieben Kanäle in einer oder zwei Wandlerschaltungen gebündelt werden. Jeden Kanal mit einer eigenen Wandlerschaltung auszustatten, ist dagegen Stand der Technik und nicht Ziel dieser Erfindung.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Der Gleichspannungswandler kann dazu genutzt werden, die von dem Steuergerät bereitgestellte elektrische Spannung für die Fahrzeugkomponenten zu stabilisieren, das heißt, dass z.B. eine Spannungsveränderung am Eingangsanschluss, wie beispielsweise eine Welligkeit, verringert wird. Bevorzugt ist der Gleichspannungswandler dazu eingerichtet, eine über zumindest einen der Eingangsanschlüsse empfangene Eingangsspannung in eine vorbestimmte Ausgangsspannung zu wandeln, die kleiner als die Eingangsspannung ist. Die Ausgangsspannung kann auch größer als die Eingangsspannung sein. Die Ausgangsspannung wird dann an dem besagten Wandlerausgang bereitgestellt. Hierdurch können also Fahrzeugkomponenten mit einer Ausgangsspannung geschaltet oder betrieben werden, die kleiner oder größer ist als die von dem Steuergerät an den Eingangsanschlüssen der Verschaltungsvorrichtung geschaltete oder bereitgestellte Eingangsspannung.
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Eine Weiterbildung bietet eine Diagnosemöglichkeit für das Steuergerät. Hierzu sind auch die Eingangsanschlüsse der Verschaltungsvorrichtung über die besagte Schalteinrichtung mit dem Gleichspannungswandler gekoppelt. Die Logikeinheit ist dann zusätzlich dazu eingerichtet, für einige oder jeden der Ausgangsanschlüsse jeweils zumindest ein vorbestimmtes elektrisches Verhalten der daran angeschlossenen Fahrzeugkomponente zu erkennen. Die Logikeinheit ist dann dazu eingerichtet, an dem zu dem Ausgangsanschluss gehörigen Eingangsanschluss das erkannte elektrische Verhalten nachzubilden oder einzustellen. So kann insbesondere das vorbestimmte elektrische Verhalten einen Kurzschluss und/oder einen elektrischen Leerlauf (kein Stromfluss trotz anliegender Ausgangsspannung) und/oder ein Stromverbrauch umfassen. Ein Kurzschluss und ein Leerlauf können jeweils erkannt werden, indem bei gegebener Ausgangsspannung eine Stromstärke gemessen wird und ermittelt wird, ob die Stromstärke über einer Stromschwelle (Kurzschluss) oder unter einer Stromschwelle (Leerlauf) liegt. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass auch eine Diagnoseeinrichtung des Steuergeräts ohne Anpassung weiterbetrieben werden kann. Der Gleichspannungswandler ist für die Diagnoseeinrichtung transparent oder rückwirkungsfrei.
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Um das an einem Ausgangsanschluss erkannte elektrische Verhalten an dem zugehörigen Eingangsanschluss nachzubilden, ist die Logikeinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, das elektrische Verhalten durch Schalten des Eingangsanschlusses und/oder durch Modulieren der Eingangsspannung und/oder eines Eingangsstromes einzustellen. Ein Kurzschluss kann beispielsweise durch Schalten des Eingangsanschlusses auf ein Massepotential nachgebildet werden. Ein Leerlauf kann durch Unterbrechen einer elektrischen Verbindung am Eingangsanschluss nachgebildet werden. Mittels einer Modulation kann ein Diagnosesignal einer Fahrzeugkomponente am Eingangsanschluss reproduziert werden.
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Die Modulation kann z.B. durch Betreiben eines Transistors im linearen Bereich erreicht werden. Allgemein kann also zwischen einem Eingangsanschluss und dem Gleichspannungswandler ein Manipulationselement geschaltet sein, das durch die Logikeinheit gesteuert werden kann.
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Der Gleichspannungswandler und die zugehörige Schalteinrichtung können als integrierter Schaltkreis bereitgestellt sein. Dies macht die Massenherstellung der Verschaltungsvorrichtung kostengünstig. Alternativ dazu kann der Gleichspannungswandler mit seiner Schalteinrichtung auch als diskrete Schaltung oder als Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgestaltet sein.
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Wie bereits ausgeführt, kommt es zu den besagten Unterschieden im Spannungsniveau insbesondere bei Fahrzeugleuchten. Entsprechend sieht die Erfindung auch eine Fahrzeugleuchte mit mehreren Leuchteinheiten zum unabhängigen Erzeugen eines jeweiligen Leuchtsignals vor. Eine Leuchteinheit kann jeweils ein Bremslicht, ein Schlusslicht, ein Blinker, ein Rückfahrlicht, eine Nebelschlussleuchte sein. Mehrere dieser Leuchteinheiten können dann also unabhängig voneinander betrieben werden. Die Fahrzeugleuchte weist die besagte Verschaltungsvorrichtung gemäß der Erfindung auf. Ausgangsanschlüsse der Verschaltungsvorrichtung sind dann mit jeweils einer der Leuchteinheiten verschaltet. Die Verschaltungsvorrichtung kann in ein Gehäuse der Fahrzeugleuchte integriert sein oder dem Gehäuse der Leuchteinheiten vorgeschaltet sein.
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Jede Leuchteinheit weist insbesondere mindestens eine Leuchtdiode (LED) zum Erzeugen des jeweiligen Leuchtsignals sowie eine Treiberschaltung zum Versorgen der zumindest einen Leuchtdiode mit einem Diodenstrom auf. Eine Treiberschaltung kann bezüglich der zumindest einen Leuchtdiode als Stromquelle fungieren, das heißt sie kann den Diodenstrom unabhängig von einem zeitlichen Verlauf einer bereitgestellten Ausgangsspannung in Bezug auf die Stromstärke begrenzen oder einstellen. Indem dieser Treiberschaltung nun die Verschaltungsvorrichtung vorgeschaltet ist, ist nun ein zusätzlicher Schutz vor Überspannung und/oder Überlastung der zumindest einen Leuchtdiode jeder Fahrzeugkomponente gewährleistet.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Fahrzeugleuchte, die jeweils erfindungsgemäß ausgestaltet ist. Ein Steuergerät mit mehreren Schaltausgängen ist dazu eingerichtet, über jeweils einen der Schaltausgänge eine Leuchteinheit der Fahrzeugleuchte unabhängig von den anderen Leuchteinheiten der Fahrzeugleuchte durch Schalten einer Eingangsspannung für die Leuchteinheit zu schalten. Jeder Schaltausgang des Steuergeräts ist dabei mit einem jeweiligen Eingangsanschluss der Verschaltungsvorrichtung der Fahrzeugleuchte elektrisch verbunden. Die Verschaltungsvorrichtung stellt in der beschriebenen Weise den gemeinsamen Gleichspannungswandler für alle Leuchteinheiten der Fahrzeugleuchte bereit. Die Schaltausgänge des Steuergeräts können jeweils mit einem Eingangsanschluss über den besagten Schaltkanal, das heißt ein Kabel oder einen Draht, verschaltet sein.
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Bevorzugt weist das Steuergerät auch die besagte Diagnosefunktion auf. Hierzu ist das Steuergerät dazu eingerichtet, an jedem seiner Schaltausgänge ein vorbestimmtes elektrisches Verhalten der über den Schaltausgang geschalteten Leuchteinheit zu erkennen, also beispielsweise einen Kurzschluss und/oder einen Leerlauf und/oder einen Stromverbrauch.
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Zu der Erfindung gehört schließlich auch ein Verfahren zum Betreiben der besagten Verschaltungsvorrichtung. Über mehrere Eingangsanschlüsse wird durch die Verschaltungsvorrichtung jeweils eine geschaltete Eingangsspannung z.B. aus dem besagten Steuergerät empfangen. Mit „geschalteter Eingangsspannung“ ist eine Eingangsspannung gemeint, die durch das vorrichtungsexternes Steuergerät abwechselnd eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Jede empfangene Eingangsspannung wird mittels des gemeinsamen Gleichspannungswandlers gewandelt, das heißt in eine Ausgangsspannung umgesetzt. Ein Wandlerausgang des Gleichspannungswandlers ist mit Ausgangsanschlüssen über die besagte Schalteinrichtung gekoppelt. Dabei ist jeder Ausgangsanschluss jeweils einem der Eingangsanschlüsse zugeordnet, und zwar jeder Ausgangsanschluss einem anderen der Eingangsanschlüsse. Eine Logikschaltung der Schalteinrichtung verbindet dann den Wandlerausgang nur in dem Fall mit dem jeweiligen Ausgangsanschluss, falls am Eingangsanschluss, dem der Ausgangsanschluss zugeordnet ist, auch tatsächlich die Eingangsspannung eingeschaltet ist, also einen Spannungswert ungleich 0 aufweist.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugleuchte, der eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung vorgeschaltet ist; und
- 2 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs von 1 mit einer Fahrzeugleuchte, in welche eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung integriert ist.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich insbesondere um einen Kraftwagen, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 kann ein Steuergerät 11 und ein Fahrzeuggerät 12 aufweisen. In dem Fahrzeuggerät 12 können einzelne Fahrzeugkomponenten 13 bereitgestellt sein, die einzeln und unabhängig voneinander durch das Steuergerät 11 über einen jeweiligen Schaltkanal 14 geschaltet werden können, das heißt eingeschaltet und ausgeschaltet werden können. Hierzu kann das Steuergerät 11 deren jeweilige Versorgungsspannung schalten. Jeder Schaltkanal 14 kann beispielsweise durch ein Kabel oder einen Draht gebildet sein. Jeder der Schaltkanäle 14 kann an einem schaltbaren Schaltausgang 14` des Steuergeräts 11 angeschlossen sein. Ein Stromkreis kann über ein (nicht dargestelltes) Massepotential geschlossen werden. Das Fahrzeuggerät 12 kann beispielsweise eine Fahrzeugleuchte sein. Die Fahrzeugkomponenten 13 können entsprechend jeweils eine Leuchteinheit darstellen.
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Beispiele für Leuchteinheiten sind ein Bremslicht, ein Schlusslicht, ein Blinker, eine Rückfahrleuchte, eine Nebelschlussleuchte.
Eine Leuchteinheit kann beispielsweise Leuchtdioden 15 aufweisen, die über eine Treiberschaltung 16 mit einem geregelten Diodenstrom 17 versorgt werden können.
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Bei dem Kraftfahrzeug 10 kann das Steuergerät 11 in den Schaltkanälen 14 eine Eingangsspannung V1 für die Fahrzeugkomponenten 13 schalten, die höher ist als die Fahrzeugkomponenten 13 eigentlich benötigen oder aushalten können. Die Eingangsspannung V1 kann durch eine Fahrzeugbatterie BAT bereitgestellt sein. Das Steuergerät 11 kann eine elektrische Verbindung zwischen jeweils einem Schaltkanal 14 und der Batterie BAT einzeln schalten, das heißt abwechselnd unterbrechen und herstellen. Die Schaltkanäle 14 können hierzu über eine Verschaltungsvorrichtung 18 mit der jeweiligen Fahrzeugkomponente 13 verschaltet sein. Jeder Schaltkanal 14 kann an einem Eingangsanschluss 19 der Verschaltungsvorrichtung 18 angeschlossen sein. Jede Fahrzeugkomponente 13 ist an einem jeweiligen Ausgangsanschluss 20 der Verschaltungsvorrichtung 18 angeschlossen. Durch die Verschaltungsvorrichtung 18 ist ein DC/DC-Wandler oder Gleichspannungswandler 21 bereitgestellt, der für alle Fahrzeugkomponenten 13 gemeinsam genutzt wird.
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Dennoch kann bei der Verschaltungsvorrichtung 18 verhindert werden, dass die in einem Schaltkanal 14 eingeschaltete Eingangsspannung V1 über den Gleichspannungswandler 21 an dessen Wandlerausgang 22 an alle Fahrzeugkomponenten 13 verteilt wird. Vielmehr kann sichergestellt werden, dass nur diejenige Fahrzeugkomponente 13 eine vom Gleichspannungswandler 21 am Wandlerausgang 22 erzeugte Ausgangsspannung V2 empfängt, deren zugehöriger Schaltkanal 14 auch tatsächlich eingeschaltet ist, das heißt eine Eingangsspannung V1 größer als 0 aufweist. Hierzu kann in der Verschaltungsvorrichtung 18 eine Schalteinrichtung 23 bereitgestellt sein, die Schalterelemente 24 für die Ausgangsanschlüsse 20 und eine Logikeinheit 25 zum Schalten der Schalterelemente 24 aufweisen kann. Ein Schalterelement 24 kann durch einen Schalter, z.B. einen Transistor, gebildet sein. Die Logikeinheit 25 kann z.B. auf der Grundlage eines Mikrocontrollers oder einer diskreten Schaltung oder eines integrierten Schaltkreises bereitgestellt sein. Die Logikeinheit 24 kann mit den Schaltkanälen 14 gekoppelt sein und erfassen, in welchen der Schaltkanäle 14 aktuell die Eingangsspannung V1 eingeschaltet ist. Entsprechend kann dasjenige der Schalterelemente 24, das zu dem Ausgangsanschluss 20 des eingeschalteten Schaltkanals 14 gehört, elektrisch leitend geschaltet werden, sodass die aus der Eingangsspannung V1 durch den Gleichspannungswandler 21 erzeugte Ausgangsspannung V2 vom Wandlerausgang 22 hin zum Ausgangsanschluss 20 der entsprechenden Fahrzeugkomponente 13 geleitet wird.
Die Ausgangsspannung V2 ist insbesondere kleiner oder größer als die Eingangsspannung V1. Die Eingangsspannung V1 kann in einem Bereich von 10 Volt bis 15 Volt liegen. Die Ausgangsspannung V2 kann in einem Bereich von 5 Volt bis 10 Volt liegen. Die mit dem Gleichspannungswandler 19 verbundenen Eingangsanschlüsse 19 können dabei mittels Dioden voneinander entkoppelt sein.
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Die Schalteinrichtung 23 kann zudem Messelemente 26 für Strom und/oder Spannung für jeden Ausgangsanschluss 20 aufweisen. Der Übersichtlichkeit halber sind in 1 nur einige der Messelemente 26 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Messelemente 26 können in der aus dem Stand der Technik für die Spannungsmessung und/oder Strommessung bekannten Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise kann ein Messelement 26 einen Shunt-Widerstand für die Strommessung aufweisen. Messsignale 27 der Messelemente 26 können von der Logikeinheit 25 empfangen werden. Die Logikeinheit 25 kann dann Manipulationselemente 28 der Schalteinrichtung 23 in Abhängigkeit von den Messsignalen 27 schalten oder steuern. Ein Manipulationselement 28 kann z.B. durch einen Schalter, z.B. einen Transistor, realisiert sein. Die Logikeinheit 25 kann hierdurch an jedem Eingangsanschluss 19 ein elektrisches Verhalten einer Fahrzeugkomponente 13 nachbilden. Das elektrische Verhalten kann hierbei mittels der Messeinheit 26 des zugehörigen Ausgangsanschlusses 20 erfasst und mittels der Manipulationseinheit 28 nachgebildet werden. Somit kann eine Diagnosefunktion 29 des Steuergeräts 11 das elektrische Verhalten der Fahrzeugkomponenten 13 überprüfen.
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Insgesamt ist damit die Verschaltungsvorrichtung 18 sowohl für das Steuergerät 11 als auch für die Fahrzeugkomponenten 13 transparent.
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2 zeigt das Kraftfahrzeug 10 in einer Variante, bei welcher die Verschaltungsvorrichtung 18 in das Fahrzeuggerät 12 integriert ist. Beispielsweise kann das Fahrzeuggerät 12 eine Fahrzeugleuchte sein, beispielsweise eine Rückleuchte, wobei dann die Funktionskomponenten 13 jeweils Leuchteinheiten sind. Die in 2 veranschaulichte Variante kann eine sogenannte Retrofit-Lösung darstellen, bei welcher das Fahrzeuggerät 12 an die Schaltkanäle 14 angeschlossen werden kann, obwohl in den Schaltkanälen 14 eine Eingangsspannung V1 geschaltet oder bereitgestellt wird, die größer ist als die von den Fahrzeugkomponenten 13 benötigte oder verträgliche Ausgangsspannung V2.
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Die elektrische Spannung für die gesamte Fahrzeugleuchte kann somit mittels eines einzigen Gleichspannungswandlers 21 reduziert werden. Die Stromversorgung für die Fahrzeugkomponenten 13 kann über jeden der Schaltkanäle 14 erfolgen.
Das Verhalten der Verschaltungsvorrichtung 18 ist dabei transparent, was bedeutet, dass weder das Steuergerät 11 noch die Fahrzeugkomponenten 13 mitbekommen, dass ein Gleichspannungswandler 21 dazwischengeschaltet ist. Hierzu werden individuell die Lasten auf die entsprechenden Schaltkanäle 14 übertragen. Bei einer Stromreduzierung an einem Ausgangsanschluss 20 aufgrund von beispielsweise einer Leitungsunterbrechung (englisch: Open Load) wird diese auch an dem Eingangsanschluss 19 nachgebildet, indem beispielsweise mittels der Manipulationseinheit 28 des Eingangsanschlusses 19 eine elektrische Verbindung unterbrochen wird. Mit einem einzigen Spannungswandler 21 können somit sämtliche Leuchtdioden 15 bedient werden.
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In einem Bordnetz kann somit die übliche Eingangsspannung V1 von beispielsweise 12 Volt beibehalten werden. Die Eingangsspannung V1 kann bis an das Fahrzeuggerät 12 herangeführt werden, was bei der Planung und Herstellung eines Bordnetzes günstig ist. Erst mittels der Verschaltungsvorrichtung 18, die dem Fahrzeuggerät 12 vorgeschaltet ( 1) oder in das Fahrzeuggerät 12 integriert sein kann (2), erfolgt dann die Wandlung in die Ausgangsspannung V2. Auch pulsweitenmodulierte Signale in den Schaltkanälen 14 können funktionieren.
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Insgesamt gilt das Prinzip, dass nicht das Bordnetz mit seiner Eingangsspannung V1 an eine Fahrzeugleuchte oder generell ein Fahrzeuggerät 12 angepasst werden muss, sondern das Fahrzeuggerät 12 mittels der Verschaltungsvorrichtung 18 an das Bordnetz, das heißt dessen Eingangsspannung V1, angepasst wird. Voraussetzung für die Verwendung der Verschaltungsvorrichtung 18 ist natürlich, dass alle Fahrzeugkomponenten 13 mit derselben Ausgangsspannung V2 betrieben werden können, sie also entsprechend ausgelegt sind. Signale, die über die Schaltkanäle 14 bereitgestellt werden, werden in Bezug auf ihren zeitlichen Verlauf gleich, aber in Bezug auf ihren Spannungspegel auf die Ausgangsspannung V2 reduziert weitergegeben. Auch eine Reaktion einer Fahrzeugkomponente 13 kann an ein Steuergerät 11 über die Verschaltungsvorrichtung 18 weitergegeben werden (Open-Load-Detektion durch Stromschwellen).
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein universeller Spannungswandler für eine LED-Rückleuchte (LED - Leuchtdiode) bereitgestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- Steuergerät
- 12
- Fahrzeuggerät
- 13
- Fahrzeugkomponente
- 14
- Kanal
- 15
- Leuchtdiode
- 16
- Treiberschaltung
- 17
- Diodenstrom
- 18
- Verschaltungsvorrichtung
- 19
- Eingangsanschluss
- 20
- Ausgangsanschluss
- 21
- Gleichspannungswandler
- 22
- Wandlerausgang
- 23
- Schalteinrichtung
- 24
- Schalterelemente
- 25
- Logikeinheit
- 26
- Messeinheit
- 27
- Messsignale
- 28
- Manipulationseinheit
- 29
- Diagnosefunktion
- V1
- Eingangsspannung
- V2
- Ausgangsspannung
- BAT
- Fahrzeugbatterie
