DE19848757A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Statussignales über den Betriebszustand einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Statussignales über den Betriebszustand einer Hochdruckgasentladungslampe in einem KraftfahrzeugInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Statussignals über den Betriebszustand einer Hockdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug. DOLLAR A Erfindungsgemäß erfolgt eine kombinatorische Auswertung der Lampenparameter Lampenstrom und Lampenspannung, die einen erfolgreichen aktiven Zündvorgang anzeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erlauben nach einem Verlöschen der Hochdruckgasentladungslampe auch ein einmaliges oder mehrfaches Wiederzünden ohne Hochspannungszündimpuls (passive Zündung), da die aktiven und passiven Zündungen voneinander unterschieden werden und die passiven somit nicht (wie die aktiven) nach einer bestimmten Anzahl zum Abschalten des Systems führen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines
Statussignales über den Betriebszustand einer Hochdruckgasentladungslampe
in einem Kraftfahrzeug.
Zum einwandfreien Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe durch ein
Vorschaltgerät ist es notwendig, jederzeit den genauen Betriebszustand der
Lampe zu kennen. Dazu zählt insbesondere der Zündvorgang; dieser muß aus
sicherheitsrelevanten Gründen (Erzeugung von Hochspannung) zum Schutz
elektronischer Bauelemente und zur Ablaufsteuerung überwacht werden. Um
diese Anforderungen zu erfüllen, ist eine Schaltung erforderlich, die in der
Lage ist, den Zündvorgang mit hoher Störsicherheit zu detektieren.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche die Betriebszustände "Lampe ein"
und "Lampe aus" erkennt, ist aus der EP 0 459 126 B1 bekannt. Hierin wird zur
Statuserkennung nur der Parameter "Lampenstrom" ausgewertet, wobei das
Statussignal gesetzt wird, wenn ein vorgegebener Lampenstrom überschritten
wird, und wieder zurückgesetzt wird, wenn ein minimaler Lampenstrom
unterschritten wird. Aus der EP 0 459 126 B1 ist zudem bekannt, die
Lampenspannung zu erfassen. Aus den Werten der Lampenspannung und des
Lampenstromes wird während des Zündvorganges die Lampenleistung
bestimmt, welche dann zeitabhängig gesteuert wird.
Bei dieser bekannten Schaltung wird jedoch der Wert der Lampenspannung
nicht zur Statuserkennung der Lampe herangezogen. Daraus ergibt sich der
Nachteil, daß sogenannte "passive Zündvorgänge" durch diese Schaltung
nicht erkannt werden.
Dies bedeutet: Bei einer aktiven Zündung wird vom Vorschaltsystem ein
Hochspannungszündimpuls erzeugt, der einer definierten Leerlaufspannung
überlagert ist. Eine passive Zündung kann z. B. durch starke Beschleunigung
der Lampe (Fahrbahnunebenheiten) hervorgerufen werden. Hierbei kommt es
zum Abriß des Lampenstromes, was ein sofortiges Ansteigen der
Lampenspannung zur Folge hat. Noch vor dem Erreichen der maximalen
Leerlaufspannung erfolgt aufgrund der noch stark ionisierten Gasstrecke ein
selbständiges Nachzünden ohne Erzeugung eines Hochspannungsimpulses.
Da einerseits die aktiven Zündungen aus bereits genannten Gründen sensiert
werden müssen, andererseits die in der Praxis auftretenden passiven
Zündungen nicht zum fehlerhaften Abschalten führen dürfen, ist eine
Differenzierung zwischen diesen Zündvorgängen sehr wichtig.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine möglichst
einfache und kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, die zur Steuerung der
Hochdruckgasentladungslampe ein Statussignal über den
Lampenbetriebszustand bildet, welche auch passive Zündvorgänge ermöglicht
und nicht erfolgreiche passive Zündvorgänge erkennt.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1
und 2 gelöst.
Neu gegenüber dem Stand der Technik ist die zusätzliche Verknüpfung mit
dem Parameter Lampenspannung. Die Erfindung ist in der Lage, passive und
aktive Zündvorgänge zu unterscheiden und nur bei erfolgreichen aktiven
Zündvorgängen das Statussignal zu setzen und es bei nicht erfolgreichen
passiven Zündvorgängen zurückzusetzen, was bei der Schaltung nach dem
Stand der Technik nicht möglich ist.
Vorteilhafterweise kann so auch die Hochdruckgasentladungslampe mittels
eines passiven Zündvorganges wieder gezündet werden; ein Abschalten der
Hochdruckgasentladungslampe und aktives Neuzünden mittels eines
Hochspannungsimpulses ist somit unnötig.
Besonders vorteilhaft ist, daß zur Erzeugung des Statussignales ausschließlich
Signale verwendet werden, die zur Steuerung des Wandlers bereits vorhanden
sind, was den erforderlichen Aufwand gering hält. Diese Signale werden durch
drei einfache Bauteile (zwei Komparatoren und ein Flipflop) miteinander
verknüpft. Die so ausgebildete erfindungsgemäße einfache
Schaltungsanordnung führt das erfindungsgemäße Verfahren vollautomatisch
aus.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Sicherheitsschaltung nach einer vorgegebenen
Anzahl von Wechseln des Statussignales keine weitere aktive Zündung
einleitet, da dieses auf einen andauernden Fehler der
Hochdruckgasentladungslampe oder der Ansteuerschaltung schließen läßt.
Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung dargestellt
und erläutert werden.
Die einzige Figur skizziert den der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zugrundeliegenden Schaltungsaufbau.
Eine Gleichspannungsquelle (B) - im allgemeinen ist dies die Fahrzeugbatterie - be
stromt einen Spannungswandler (W), der die zum Betrieb der
Hochdruckgasentladungslampe (GDL) erforderliche Wechselspannung zur
Verfügung stellt. Eine dem Spannungswandler (W) nachgeschaltete
Zündeinrichtung (Z) erzeugt überdies die zum Starten der Gasentladung
erforderlichen Hochspannungsimpulse.
Weiterhin ist eine Sicherheitsschaltung vorhanden, welche in Abhängigkeit
vom Statussignal (Status) den Spannungswandler (W) steuert. Durch
Ansteuerung des Spannungswandlers (W) kann die Sicherheitsschaltung
insbesondere einen aktiven Zündvorgang der Hochdruckgasentladungslampe
(GDL) einleiten. Weiterhin erzeugt die Sicherheitsschaltung beim Auftreten von
Fehlern sowie unmittelbar nach Einschalten der Spannungsversorgung ein
Fehlersignal (Error), welches an einem Eingang (R1) eines umsteuerbaren
digitalen Speicherelementes (FF) anliegt und das von dem digitalen
Speicherelement (FF) erzeugte Statussignal beeinflußt.
Eine Erfassungseinrichtung (E) erfaßt zwischen dem Spannungswandler (W)
und der Zündeinrichtung (Z) die Parameter Lampenstrom (I) und
Lampenspannung (U) und legt jeweils ein zu diesen Parametern proportionales
Stromsignal (I1) und Spannungssignal (U1) an einen Komparator (X1) und
einen Fensterkomparator (X2). Der Fensterkomparator (X2) erzeugt ein
logisches H-Signal, wenn eine erste Stromschwelle (IS1) überschritten wird; er
liefert ein L-Signal, wenn eine zweite Stromschwelle (IS2) unterschritten wird.
Der Komparator (X1) kippt von L nach H, wenn eine Spannungsschwelle (US1)
überschritten wird. Die Stromschwellen (IS1 und IS2) sind so gewählt, daß eine
störungssichere Bestimmung des Lampenstromes garantiert ist. Der Wert der
Spannungsschwelle (US1) liegt deutlich oberhalb der minimalen
Lampen-Nennspannung und unterhalb der Leerlaufspannung, die notwendig
ist, um einen Zündimpuls zu generieren.
Die Ausgangssignale der Komparatoren (X1, X2) sind mit dem Reset-Eingang
(R) und dem Set-Eingang (S) des umsteuerbaren digitalen Speicherelementes
(FF) verbunden. Das digitale Speicherelement (FF) ist hier als RS-Flipflop mit
zwei Reset-Eingängen (R, R1) und einem Set-Eingang (S) ausgebildet, wobei
der Set-Eingang (S) gegenüber den Reset-Eingängen (R, R1) Vorrang hat.
Das Ausgangssignal des umsteuerbaren digitalen Speicherelementes (FF) ist
das Statussignal (Status) über den Betriebszustand der
Hochdruckgasentladungslampe (GDL). Der Übergang des Statussignals
(Status) von L nach H stellt einen aktiven Zündvorgang dar. In der
Sicherheitsschaltung (Si) kann dieses digitale Statussignal (Status) für
verschiedene Anwendungen und insbesondere zur Ansteuerung des
Spannungswandlers verwendet werden.
Die Funktionsweise der skizzierten Schaltungsanordnung, welche das
erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist folgende:
Beim Anschalten der Gleichspannungsquelle (B) an das Vorschaltgerät der
Hochdruckgasentladungslampe (GDL) befindet sich das digitale
Speicherelement (FF) durch ein von der Sicherheitsschaltung (Si) erzeugtes
Fehlersignal (Error) in einer definierten Ruhelage: Status = L. Der
Spannungswandler (W) erzeugt die maximale Leerlaufspannung; daraus
resultiert nach einigen Millisekunden ein erster Zündimpuls an der
Hochdruckgasentladungslampe (GDL). Wird die
Hochdruckgasentladungslampe (GDL) ausreichend niederohmig, kommt es
zum Stromfluß aus dem Spannungswandler (W). Dieser Lampenstrom (I) setzt
über die Erfassungseinrichtung (E) den Fensterkomparator (X2) über den
Set-Eingang (S) des digitalen Speicherelementes (FF) das Statussignal
(Status) auf H. Verlöscht die Hochdruckgasentladungslampe (GDL) nach der
Übernahme, wird das Signal am Set-Eingang (S) wieder zurückgenommen, das
Statussignal (Status) bleibt jedoch gesetzt. Erst wenn die sofort ansteigende
Wandlerspannung (U) so groß wird, daß das zur Lampenspannung (U)
proportionale Spannungssignal (U1) die Spannungsschwelle (US1)
überschreitet, wird das digitale Speicherelement (FF) über den Eingang (R)
zurückgesetzt. Das Vorschaltsystem, bestehend aus Spannungswandler (W)
und Zündeinrichtung (Z), erzeugt erneut eine aktive Zündung; kommt es zum
Stromfluß, wird das Statussignal (Status) wieder H. Dieser Vorgang wiederholt
sich, bis der Zündvorgang erfolgreich abgeschlossen ist oder bis eine
definierte Anzahl von Statuswechseln erreicht ist und die Sicherheitsschaltung
(Si) den Vorgang abbricht.
Kommt es während des Betriebs zu einer Unterbrechung im Lampenstrom (I),
wechselt auch hier zunächst das Signal am Set-Eingang (S) des digitalen
Speicherelementes (FF) auf L. Führt die ansteigende Lampenspannung (U) zu
einem selbsttätigen Nachzünden, bevor am Eingang des Komparators (X1) die
Spannungsschwelle (US1) erreicht wird, erfolgt kein Zurücksetzen des
Statussignales (Status); die passive Zündung wird somit nicht gezählt.
Überschreitet die Spannung (U1) am Komparatoreingang die Schwelle (US1),
erfolgt keine passive Zündung und das Statussignal (Status) wird
zurückgesetzt. Das Vorschaltsystem erzeugt jetzt einen Hochspannungsimpuls
mit identischem Ablauf wie beim ersten Starten der
Hochdruckgasentladungslampe (GDL). Dieser Vorgang wird also auch als
aktive Zündung erkannt und gezählt.
B Gleichspannungsquelle
E Erfassungseinrichtung
FF (umsteuerbares) digitales Speicherelement
GDL Hochdruckgasentladungslampe
R, R1
E Erfassungseinrichtung
FF (umsteuerbares) digitales Speicherelement
GDL Hochdruckgasentladungslampe
R, R1
(Reset-) Eingänge (des digitalen Speicherelementes)
S (Set-) Eingang (des digitalen Speicherelementes)
Si Sicherheitsschaltung
X1 Komparator
X2 Fensterkomparator
Z Zündeinrichtung
I Lampenstrom
I1 zum Lampenstrom proportionales Stromsignal
U Lampenspannung
U1 zur Lampenspannung proportionales Spannungssignal
IS1 oberer Sollwert des Lampenstromes (obere Stromschwelle)
IS2 unterer Sollwert des Lampenstromes (untere Stromschwelle)
US1 Sollwert der Lampenspannung (Spannungsschwelle)
Error Fehlersignal
Status Statussignal
S (Set-) Eingang (des digitalen Speicherelementes)
Si Sicherheitsschaltung
X1 Komparator
X2 Fensterkomparator
Z Zündeinrichtung
I Lampenstrom
I1 zum Lampenstrom proportionales Stromsignal
U Lampenspannung
U1 zur Lampenspannung proportionales Spannungssignal
IS1 oberer Sollwert des Lampenstromes (obere Stromschwelle)
IS2 unterer Sollwert des Lampenstromes (untere Stromschwelle)
US1 Sollwert der Lampenspannung (Spannungsschwelle)
Error Fehlersignal
Status Statussignal
Claims (5)
1. Verfahren zur Erzeugung eines Statussignales über den Betriebszustand
einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug, bei dem aus
einer Gleichspannung eine Wechselspannung erzeugt wird, die
Wechselspannung einer Zündeinrichtung (Z) zum Zünden der
Hochdruckgasentladungslampe (GDL) zugeführt wird, eine
Lampenspannung (U) und ein Lampenstrom (I) gemessen wird, der Istwert
der Lampenspannung (U bzw. U1) und des Lampenstromes (I bzw. I1) mit
einem Sollwert verglichen wird und bei dem ein Statussignal (Status)
gebildet wird, welches die Werte "Lampe ein" und "Lampe aus" annehmen
kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Statussignal (Status) gesetzt und
gespeichert wird, wenn der Lampenstrom (I bzw. I1) einen oberen Sollwert
(IS1) überschreitet und zurückgesetzt wird, wenn der Lampenstrom einen
unteren Sollwert (IS2) unterschreitet und die Lampenspannung (U bzw. U1)
einen Sollwert (US1) überschreitet.
2. Vorrichtung zur Erzeugung eines Statussignales über den Betriebszustand
einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug mit einer
Gleichspannungsquelle (B), die an einen Spannungswandler (W)
angeschlossen ist, mit einer Zündeinrichtung (Z) zwischen dem
Spannungswandler (W) und der Hochdruckgasentladungslampe (GDL) und
mit einer Erfassungseinrichtung (E) zur Erfassung der Lampenspannung
(U) und des Lampenstromes (I), dadurch gekennzeichnet, daß die
Erfassungseinrichtung (E) ein zum erfaßten Lampenstrom (I) proportionales
Stromsignal (I1) dem Eingang eines Fensterkomparators (X2) zuführt, daß
die Erfassungseinrichtung (E) ein zur erfaßten Lampenspannung (U)
proportionales Spannungssignal (U1) dem Eingang eines Komparators (X1)
zuführt, daß der Ausgang des Komparators (X1) mit einem ersten Eingang
(R) und der Ausgang des Fensterkomparators (X2) mit einem zweiten
Eingang (S) eines umsteuerbaren digitalen Speicherelementes (FF)
verbunden ist und daß das Ausgangssignal des umsteuerbaren
Speicherelementes (FF) das Statussignal (Status) über den
Betriebszustand der Hochdruckgasentladungslampe (GDL) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Sicherheitsschaltung (Si) bei zurückgesetztem Statussignal (Status) den
Spannungswandler (W) zur Einleitung einer aktiven Zündung der
Hochdruckgasentladungslampe (GDL) ansteuert.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sicherheitsschaltung bei Auftreten eines Fehlers und unmittelbar nach dem
Einschalten der Spannungsversorgung einem Eingang (R1) des
umsteuerbaren digitalen Speicherelementes (FF) ein Fehlersignal (Error)
zum Zurücksetzen des Statussignales (Status) zuführt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sicherheitsschaltung die Einleitung einer aktiven Zündung der GDL durch
die Abschaltung des Spannungswandlers verhindert, wenn die Anzahl der
Änderungen des Statussignales (Status) eine vorgegebene Anzahl
überschreitet.
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