DE10236304A1 - Schaltungsanordnung zur Ansteuerung und Überwachung elektrischer Beleuchtungseinrichtungen in Anhängefahrzeugen - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung und Überwachung elektrischer Beleuchtungseinrichtungen in Anhängerfahrzeugen, bei der vom Zugfahrzeug Versorgungsleitungen über jeweils einen als High-Side-FET ausgebildeten Leistungsschalter zu den elektrischen Beleuchtungseinrichtungen führen und bei der Entkopplungsdioden von den Versorgungsleitungen ein Spannungssignal auf eine Sammelleitung geben, aus dem die Betriebsspannung für einen, die Leistungsschalter steuernden Mikroprozessor gewonnen wird, wobei zwischen dem lastseitigem Anschluß jedes Leistungsschalters und der Sammelleitung jeweils eine Schutzdiode geschaltet ist. Die Schutzdioden dienen zum Schutz der High-Side-FETs vor Impulsströmen bei einer lampenseitigen Spannungseinspeisung.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung und Überwachung elektrischer Beleuchtungseinrichtungen in Anhängerfahrzeugen mit einem Schutz von High-Side-FETs vor Impulsströmen bei lampenseitiger Spannungseinspeisung.
• Bisher wurden Beleuchtungseinrichtungen, speziell am Trailer lediglich durch Schalteinrichtungen und die zugehörige Verkabelung vom Zugfahrzeug aus aktiviert.
• Bekannte Lösungen sind sogenannte Zentralelektriken, die vom Zugfahrzeug aus Überwachungsfunktionen wahrnehmen. Nachteilig daran ist, daß verschiedene Anhängerfahrzeuge sehr unterschiedliche Ausstattungen an Beleuchtungseinrichtungen aufweisen können und daß die Überwachungsfunktionen der Zentralelektrik nicht auf diese unterschiedlichen Beleuchtungseinrichtungen parametrierbar sind.
• Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung betrifft nun eine dezentrale Überwachungsschaltung am Ort der zu überwachenden elektrischen Beleuchtungseinrichtung(en). Die Elektronik ermöglicht einen programmierbaren Eingriff in die Beleuchtungssteuerung und eine Kurzschluß- und Ausfallüberwachung.
• Eine solche Überwachungsschaltung gewinnt ihre Betriebsspannung auf vorteilhafte Weise von den vom Zugfahrzeug geschalteten Versorgungsleitungen der elektrischen Beleuchtungseinrichtungen, in dem die dort anliegenden Spannungssignale mittels mehrerer Entkopplungsdioden auf eine Sammelleitung abgeleitet werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da solange keine Beleuchtungsfunktion durch den Fahrer aktiviert wurde, keine Energie zum Betrieb einer Steuerelektronik zur Verfügung stehen muß.
• Ein Problem besteht in der Gefahr, daß es auf Verbindungsleitungen zwischen Lastschalter und Lasten zu einer Verbindung mit der Versorgungsspannung kommt. Dies kann ungewollt durch einen Kurzschluß oder auch absichtlich durch einen, ohne Rücksichtnahme auf die Elektronik durchgeführten Lampentest geschehen, bei dem die Versorgungsspannung direkt an die Lampenlasten angelegt wird.
• Durch eine solche rückwärtige Spannungseinspeisung fließt ein Strom über die parasitären Dioden der Lastschalter und die Entkopplungsdioden zu der Sammelleitung, von der der Strom zum Betrieb des Mikroprozessors abgenommen wird. Dies ist besonders dann problematisch, wenn dieser Schaltungsteil über eine große Eingangskapazität verfügt, da hier im Einschaltmoment ein relativ hoher Impulsstrom fließt. Hierdurch kann der Lastschalter thermisch überlastet und damit zerstört werden.
• Eine Möglichkeit die Zerstörung der Lastschalter zu verhindern, ist die Verwendung von Lastschaltern mit einer, bezogen auf die eigentliche Anwendung, stark überdimensionierten Verlustleistungstoleranz, was verständlicherweise sehr kostenaufwendig ist.
• Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die die Gefahr einer Überlastung von Lastschaltern bei lastseitiger Spannungseinspeisung auf kostengünstigere Weise abwendet.
• Dies wird auf einfache und kostengünstige Weise durch jeweils eine Schutzdiode erreicht, die zwischen dem lastseitigen Anschluß jedes Leistungsschalters und der Sammelleitung geschaltet ist. Diese Bauteilverknüpfung verhindert eine zerstörerische Überlastung des Transistors.
• Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt und soll im folgenden anhand der einzigen Figur näher erläutert werden.
• Dargestellt sind hier als Beleuchtungseinrichtungen drei Leuchtengruppen (G1, G2, G3), bestehend aus jeweils zwei Glühlampen, die in einem Anhängerfahrzeug angeordnet sind.
• Die Beleuchtungssteuerung erfolgt über eine mehradrige Verbindung von der Zugmaschine zum Anhängerfahrzeug. Sobald ein Spannungssignal mit ausreichender Leistung auf beispielsweise der Versorgungsleitung (V2) der Leuchtengruppe (G2) rechts anliegt, wird unmittelbar über den Widerstand (R2) der zugehörige elektronische Leistungsschalter (T2) angesteuert und die Leuchtengruppen (G2) bekommt den ihr zugedachten Strom.
• Parallel dazu gibt die zu einer Diodenmatrix (DE1, DE2, DE3) gehörende Entkopplungsdiode (DE2) ein aus der Versorgungsspannung der Versorgungsleitung (V2) abgeleitetes Spannungssignal auf die Sammelleitung (S). Über den mit der Sammelleitung verbundenen Spannungsregler (SR) wird die Steuer- und Überwachungselektronik mit Energie versorgt und startet ihren Betrieb. Ein Pufferkondensator (C) ermöglicht dabei bei einem getakteten Signal auf der Versorgungsleitung (V2) den Weiterbetrieb während der Taktpausen. Die Überwachungselektronik besteht aus dem Mikroprozessor (MG), der für jeden Lastkreis jeweils einen Eingang (E1, E2, E3) besitzt, an welchem ein aus der Versorgungsspannung abgeleitetes Spannungssignal anliegt. Der Mikroprozessor (MG) erkennt anhand dieser Spannungssignale, welche Lastkreise momentan aktiv sind. Des weiteren kann vorgesehen sein, daß weitere (in der Figur nicht dargestellte) Eingänge des Mikroprozessors die Spannungshöhe an ausgewählten Punkten (insbesondere an den Leuchtengruppen) der Schaltungsanordnung überwachen.
• Nach der Initialisierung des Mikroprozessors (MG) erfaßt dieser die an seinen Eingängen anliegenden Spannungsgrößen und entscheidet, ob ein ordentlicher Betrieb der angesteuerten und bereits eingeschalteten Lasten möglich ist. Sollte ein Kurzschluß vorliegen, so schaltet der Mikroprozessor (MC) über seine Ausgänge (A1, A2, A3) durch Ansteuerung eines Transistors (T11, T22, T33) den zur jeweiligen Leuchtengruppe gehörenden Leistungsschalter (T1, T2, T3) ab, um einem eventuell bevorstehendem Kabelbrand die erforderliche Energie zu nehmen.
• Auch eine Ansteuerung eines Leistungsschalter (T1, T2, T3) mit einem pulsweitenmodulierten Signal, um eine Überlastung des Verbrauchers bei Überspannung zu verhindern, kann realisiert sein.
• Bei der Ansteuerung von Blinkleuchtengruppen kann überdies vorgesehen werden, daß das Zugfahrzeug statt eines von einem Blinkgeber getakteten Signals ein konstantes Spannungssignal auf die Versorgungsleitungen (V1, V2) der Blinkleuchten gibt, und die Überwachung und die Taktung der Lampen durch den Mikroprozessor (MC) erfolgt.
• Das der Erfindung zugrundeliegende Problem stellt sich in diesem Ausführungsbeispiel folgendermaßen dar: es sei beispielhaft angenommen, daß an dem Verbindungspunkt (X) zwischen dem Lastschalter T3 und der Lampengruppe G3 plötzlich die volle positive Versorgungsspannung anliegt. Dies kann beispielweise durch einen Kurzschluß oder durch einen unvorsichtig durchgeführten Test der Lampenfunktion geschehen, bei der die Glühlampengruppe G3 direkt mit der Versorgungsspannung verbunden wird. Ohne die Schutzdiode DS3 würde nun über die parasitäre Diode DP3 des Lastschalters T3 und weiter über die Entkopplungsdiode DE3 ein Strom zur Sammelleitung (S) fließen, der insbesondere durch die hohe Kapazität des Pufferkondensators (C) anfangs relativ hohe Werte annehmen kann. Hierdurch besteht die Gefahr, daß der Lastschalter T3 durch diesen hohen Impulsstrom thermisch überlastet wird.
• Erfindungsgemäß wird diese Gefahr durch den Einsatz von Schutzdioden (DS1, DS2, DS3) beseitigt, da nun, im angeführten Beispiel über die Schutzdiode DS3 der Fehlerstrom direkt zur Sammelleitung geführt wird. Da die Flußspannung der Schutzdiode DS3 kleiner ist, als die Summe der Flußspannungen der parasitären Diode DP3 und der Entkopplungsdiode DE3 ist, wird der Ladestrom nun vollständig über die Schutzdiode DS3 fließen. Zusätzlich wir auch der Dauerstrom zum Betrieb des Mikroprozessors (MC) über die Schutzdiode DS3 fließen und den Lastschalter T3 so entlasten.

A1, A2, A3

Ausgänge (des Mikroprozessors)

C

Pufferkondensator

DE1, DE2, DE3

Entkopplungsdioden (Diodenmatrix)

DP1, DP2, DP3

parasitäre Dioden

DS1, DS2, DS3

Schutzdioden

E1, E2, E3

Eingänge (des Mikroprozessors)

G1, G2, G3

Leuchtengruppen

MC

Mikroprozessor

R1, R2, R3

Widerstände

SR

Spannungsregler

S

Sammelleitung

T1, T2, T3

Leistungsschalter

T11, T22, T33

Transistoren

V1, V2, V3

Versorgungsleitungen

X

Verbindungspunkt

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung und Überwachung elektrischer Beleuchtungseinrichtungen in Anhängerfahrzeugen, bei der – vom Zugfahrzeug Versorgungsleitungen (V1, V2, V3) über jeweils einen als High-Side-FET ausgebildeten Leistungsschalter (T1, T2, T3) zu den elektrischen Beleuchtungseinrichtungen (G1, G2 , G3) führen, – Entkopplungsdioden (DE1, DE2, DE3) von den Versorgungsleitungen (V1, V2, V3) jeweils ein Spannungssignal auf eine Sammelleitung (S) führen, aus dem die Betriebsspannung für einen, die Leistungsschalter (T1, T2, T3) steuernden Mikroprozessor (MC) gewonnen wird, – wobei zwischen dem lastseitigem Anschluß jedes Leistungsschalters (T1, T2, T3) und der Sammelleitung (S) jeweils eine Schutzdiode (DS1, DS2, DS3) geschaltet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Versorgungsleitungen abgeleitete Spannungssignale an Meßeingängen (E1, E2, E3) des Mikroprozessors (MC) anliegen.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Beleuchtungseinrichtungen (G1, G2, G3) jeweils mindestens eine Glühlampe umfaßt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lastzweige vorhanden sind, die durch den gleichen Mikroprozessor (MC) überwacht werden.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung in das Gehäuse einer überwachten Beleuchtungseinrichtung integriert ist.