DE4010021C2 - Elektronische Anzeige- und Steuereinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Anzeige- und Steuereinheit für ein System zum Gebrauch in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die elektronischen oder zentralen Steuereinheiten moderner Klimatisierungssysteme für Passagierkabinen von Kraftfahrzeugen haben eine große Anzahl von optischen Anzeigen, typischerweise lichtemittierende Dioden (LEDs) oder ähnliches. Viele dieser optischen Anzeigen sind normalerweise beim Betrieb erleuchtet, was zu einem beachtlichen Stromverbrauch führt.

Gegenwärtig bestehen zwei Lösungen, um die optischen Anzeigen zu versorgen. Nach einem ersten Vorschlag werden die lichtemittierenden Dioden mit einer niedrigen Spannung (z. B. eine Spannung von 5 Volt) von einem integrierten Stromregler/Konstanthalter der elektronischen Anzeige und Steuereinheit versorgt, zu der die optischen Anzeigen gehören. Hierzu muß der integrierte Stromregler/Konstanthalter der elektronischen Einheit eine ziemlich hohe Leistung haben und ist deshalb teuer, da er mit einem geeigneten Wärmeableiter versehen sein muß.

Nach einer anderen Lösung werden die lichtemittierenden Dioden der elektronischen Anzeige- und Steuereinheit von einem zusätzlichen Spannungsregler versorgt, der getrennt und verschieden von der Einheit ist und der mit der Batterie des Kraftfahrzeugs verbunden und mit einem geeigneten Wärmeableiter versehen ist.

Die zuvor beschriebene zweite Lösung ist gleichfalls nicht zufriedenstellend, da sie den Gebrauch eines zusätzlichen Gerätes notwendig macht und in jedem Fall hohe Energieverluste in Form von Wärme mit sich bringt.

Es ist bereits eine Schaltung zur manuellen Einstellung der Spannung von Lampen bekannt, die andere nicht selbstleuchtende Anzeigeelemente in einem Fahrzeug beleuchten. Die Lampen sind in unterschiedlich dimmbare Gruppen eingeteilt, die nacheinander beim Drehen eines Potentiometers eingeschaltet werden. Den Lampen werden pulsweitenmodulierte Impulse zugeführt (DE 37 14 421 A1).

Bekannt ist auch eine Schaltung zur Konstanthaltung der Lichtstärke einer Warnleuchte die von einer Batterie mit Energie versorgt wird. Die Warnleuchte wird von pulsweitenmodulierten Impulsen beaufschlagt, die von der Versorgungsspannung moduliert werden. Damit läßt sich eine bestimmte Lichtstärke mit geringem Energieaufwand aufrecht erhalten (EP 0005311 A1).

Schließlich ist es bei einem Kraftfahrzeug bekannt, zur Einsparung von den zu den Bauteilen verlaufenden einzelnen Leitungen ein Starkstromkabel parallel zu einem Signalkabel zu verlegen, auf dem multiplex Signale zur Erfassung von Betriebszuständen und zur Steuerung der Stromzufuhr aus dem Starkstromkabel an die Verbraucher im Kraftfahrzeug übertragen werden (US 36 51 454).

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine elektronische Anzeige- und Steuereinheit für ein System zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einer Steuerschaltung zur Erfassung von Informationssignalen des Systems und zur Versorgung des Systems mit Kontrollsignalen und mit von der Steuerschaltung angesteuerten optischen Anzeigen anzugeben, wobei die Steuerschaltung von der Abgabe von Betriebströmen für die Anzeigeleuchten entlastet wird, deren jeweilige Lichtstärke bei abnehmender Spannung der Energiequelle konstant gehalten und in der Höhe bei einem Beitrag von Licht im Kraftfahrzeug zur Erkennbarkeit der Anzeigen der Anzeigeleuchten verändert wird.

Das Problem wird bei der Anzeige- und Steuereinheit der eingangs beschriebenen Art durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Da die Steuerschaltung nicht mehr die Betriebsströme der Anzeigeleuchten sondern nur noch Steuerströme für die in Serie mit den Anzeigeleuchten liegenden Schalter erzeugen muß, ist eine Überdimensionierung der Steuerschaltung weder in Bezug auf die Stromversorgungskapazität noch auf die Kühlfläche zur Abfuhr der Verlustwärme notwendig. Ein Konstanthalter für die Betriebsspannung der Anzeigeleuchten ist ebenfalls nicht nötig. Ist im Fahrzeug die Beleuchtung des Armaturbretts eingeschaltet, dann wird das Tastverhältnis weiterhin reduziert, da dann eine geringere Lichtstärke der Anzeigeleuchten wegen des Beitrages des Umgebungslichts zur Erkennbarkeit der Anzeigen ausreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnung, die ein nicht einschränkendes Beispiel umfaßt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Klimatisierungssystems für eine Passagierkabine eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen elektronischen Anzeige- und Steuereinheit,

Fig. 2 eine grafische Darstellung eines Beispiels des Verlaufs des Stromes, mit dem die lichtemittierenden Dioden der elektronischen Einheit des Systems nach Fig. 1 versorgt werden, und zwar im Betrieb, und

Fig. 3 eine Darstellung von Beispielen von Zeitverläufen, in denen die lichtemittierenden Dioden mit Energie versorgt sind, in Abhängigkeit von den Batteriespannungswerten, die entlang der Abszisse aufgetragen sind.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil eines Systems zum Gebrauch in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einer Klimatisierungsanlage. Das System umfaßt eine elektronische Anzeige- und Steuereinheit, die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Diese Einheit hat einen Versorgungsanschluß 2, der mit der Batterie 3 des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Bei Betrieb liefert die Batterie eine Gleichspannung V_B, deren Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs schwankt, z. B. zwischen 9 und 19 Volt.

Sensoren und/oder Steuereinrichtungen, die mit den Bezugszeichen A-N versehen sind, sind gleichfalls mit der elektronischen Einheit 1 verbunden. Diese Einrichtungen können z. B. Sensoren zum Erfassen der Temperatur innerhalb und außerhalb der Passagierkabine des Kraftfahrzeuges oder manuelle Steuer- und Bedienungseinrichtungen umfassen, mit denen der Benutzer gewünschte Klimatisierungsbedingungen bestimmen kann usw.

Die Einheit 1 ist außerdem mit Betätigungs- oder Stelleinrichtungen (Aktuatoren) verbunden, die mit den Bezugszeichen P-Z versehen sind. Hierbei kann es sich z. B. um elektrische Ventilatoren, Ventile zum Schließen von Luftzuführungsöffnungen usw. handeln. Die Klimabedingungen, die von dem Benutzer festgelegt werden, werden in der Passagierkabine des Kraftfahrzeuges durch die Einheit 1 mittels dieser Einrichtungen bewirkt.

Die elektronische Einheit 1 umfaßt einen Mikroprozessor 4, der mit den Sensoren und/oder den Kontroll- bzw. Steuereinrichtungen A-N und mit den Betätigungs- bzw. Stelleinrichtungen (Aktuatoren) P-Z verbunden ist.

Der Mikroprozessor 4 weist in bekannter Art integrierte Speicher auf und wird mit einer stabilisierten Versorgungsspannung mittels einer integrierten stabilisierten Energieversorgung 5 versorgt.

Der Mikroprozessor 4 ist mittels üblicher Programmiertechniken derart programmiert, daß er Informationssignale von den Einrichtungen A-N erfasst und in vorgegebener Art und Weise Steuersignale erzeugt, die den Betätigungs- bzw. Stelleinrichtungen T-Z zugeführt werden. Lichtemittierende Dioden (LEDs), die durch die Bezugszeichen D_1- D_n gekennzeichnet sind, sind mit ihren Anoden an den Versorgungsanschluß 2 über entsprechende strombegrenzende Widerstände R₁-R_n verbunden.

Die Kathoden der Dioden D₁-D_n sollen den Nutzer mit optischen Anzeigen über die Betriebsbedingungen des Klimatisierungssystems zu jeder Zeit zu versorgen.

Die Kathoden der Dioden D₁-D_n sind mit entsprechenden Schalteinrichtungen C₁-C_n verbunden, die ihrerseits über entsprechende Ausgangsanschlüsse des Mikroprozessors 4 gesteuert werden.

Jedes Mal, wenn der Mikroprozessor 4 eine oder mehrere lichemittierende Dioden mit Energie zu versorgen hat, beaufschlagt er Schalteinrichtungen C, die den Dioden zugeordnet sind, mit Signalen, die geeignet sind, die Kathoden der Dioden auf einen "niedrigen" Pegel zu bringen, so daß der Strom von der Batterie 3 zu den Dioden fließen kann, die über den Versorgungsanschluß 2 mit Energie versorgt werden. Vorzugsweise ist der Mikroprozessor 4 insbesondere so eingerichtet, daß er Strom intermettierend zu den Dioden, die mit Energie versorgt werden sollen, mit einer Frequenz von z. B. 100 Hz mit einem vorgegebenen Tastverhältnis fließen läßt.

Ein Eingang des Mikroprozessors 4, der mit dem Bezugszeichen 4a versehen ist, ist mit dem Versorgungsanschluß 2 verbunden. Der Anschluß 4a des Mikroprozessors 4 repräsentiert den Eingang eines sogenannten "Analogkanals" und das Analogsignal, welches an diesen Anschluß im Betrieb geliefert wird, wird vom Mikroprozessor in ein Digitalsignal zur nachfolgenden Verarbeitung umgewandelt.

Erfindungsgemäß ist der Mikroprozessor 4 so eingerichtet, daß er den Wert der Spannung, die von der Batterie 3 in Betrieb geliefert wird, mittels des Analogkanals 4a überwacht und die lichtemittierenden Dioden mit einem Taktverhältnis mit Energie versorgt, das in Abhängigkeit einer vorgegebenen Funktion veränderbar ist, die abnimmt, wenn die Spannung der Batterie ansteigt. Mit anderen Worten, wenn die Spannung der Batterie 3 abnimmt, nimmt die Zeit T_on (= T_ein) zu, in der die lichtemittierenden Dioden während jeder Erregungsperiode T (Fig. 2) mit Energie versorgt werden.

Fig. 3 zeigt zwei Kurven a und b, die Beispiele von Verläufen von zwei verschiedenen vorgegebenen Regeln für die Veränderung der Erregerzeit T_on der lichtemittierenden Dioden in Abhängigkeit des Wertes wiedergeben, der von der Spannung V_B eingenommen wird, die von der Batterie 3 geliefert wird. Diese Kurven können in tabellierter Form in den Speichereinheiten des Mikroprozessors 4 nach ganz üblichen Techniken abgelegt werden.

In Fig. 1 ist ein Sensor zum Feststellen, daß ein Licht im Kraftfahrzeug leuchtet, mit dem Bezugszeichen 6 versehen. Der Sensor 6 kann z. B. durch einen Detektor gebildet sein, der feststellt, ob eine Lampe, die das Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges erleuchtet, an ist oder nicht. Dieser Sensor 6 ist mit einem Eingang des Mikroprozessors 4 verbunden. Letzterer ist so ausgelegt, daß er das Tastverhältnis zum Betätigen der lichtemittierenden Dioden, die zu versorgen sind, nach zumindest einer ersten und einer zweiten vorgegebenen Funktion des Wertes der Spannung V_B der Batterie 3 verändert, z. B. der Funktion a und b, der Fig. 3. Bei Bedingungen, in denen der Sensor 6 anzeigt, daß das Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges nicht beleuchtet ist (eine Gegebenheit, die wahrscheinlich auf einen Tagbetrieb hinweist) aktiviert der Mikroprozessor 4 diejenige Regel, gemäß der die Erregerzeit der lichtemittierenden Dioden in Abhängigkeit von der Spannung V_B variiert wird, die den höheren Werten von T_on bei einem gegebenen V_B entspricht, d. h. unter Bezugnahme auf Fig. 3 der Regel entsprechend der Kurve a.

Jedoch dann, wenn der Sensor 6 anzeigt, daß das Armaturenbrett der Fahrgastzelle erleuchtet ist, eine Situation, die wahrscheinlich den Betrieb unter Bedingungen geringeren Außenlichts, z. B. bei Nachtfahrten anzeigt, aktiviert der Mikroprozessor 4 die andere Regel in bezug auf die Veränderung T_on in Abhängigkeit von V_B.

Das zuvor beschriebene System ermöglicht die beste Nutzung der Energie zum Beleuchten der lichtemittierenden Diode der Anzeige- und Steuereinheit 1 ohne Überlastung der Regler/Konstanthaltereinheit 5 und ohne den Gebrauch einer zusätzlichen Spannungsreglereinrichtung. Das System ermöglicht des weiteren eine drastische Reduzierung in bezug auf die Energie, die als Hitze verbraucht wird.

Selbstverständlich - das Prinzip der Erfindung bleibt das gleiche - können die Ausführungsbeispiele und Einzelheiten des Aufbaus im großen Umfang in bezug auf jene verändert werden, die allein in dem nicht beschränkenden Beispiel beschrieben und dargestellt worden sind, ohne daß hierbei der Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

So kann z. B. eine geeignete (kundenspezifische) integrierte Schaltung an Stelle des Mikroprozessors 4 benutzt werden.

Claims (3)

1. Elektronische Anzeige- und Steuereinheit für ein System zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Steuereinheit (1) für ein Klimatisierungssystem (1, A-Z), umfassend zumindest einen Versorgungsanschluß (2) zur Verbindung mit einer Batterie (3) des Kraftfahrzeuges, eine Steuerschaltung (4), zur Erfassung von Informationssignalen von dem System und zur Versorgung des Systems mit Kontrollsignalen in vorgegebener Art und Weise, und eine Vielzahl von optischen Anzeigen (D₁-D_n), insbesondere lichtemittierenden Dioden (LEDs) oder ähnlichen, die von der Steuerschaltung (4) angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Anzeigen (D₁-D_n) zumindest an dem einen Versorgungsanschluß (2) angeschlossen sind, daß die Steuerschaltung (4), die einen Eingang (4a) aufweist, der für den Anschluß an die Batterie (3) bestimmt ist, für die Überwachung des Werts der Spannung (V_B), der von der Batterie im Betrieb geliefert wird, und für die Energieversorgung der optischen Anzeigen (D₁-D_n) ausgelegt ist, um einen Ein/Ausstrom zu ermöglichen, der von der Batterie (3) zu den Anzeigen (D₁-D_n) durch den Versorgungsanschluß (2) mit einem Tastverhältnis (T_on/T) strömt, das in vorgegebener Art und Weise in Abhängigkeit von dem Wert der Batteriespannung (V_B) durch die Steuerschaltung (4) zumindest nach einer ersten (a) und einer zweiten (b) vorgegebenen Funktion der Spannung (V_B) der Batterie (3) veränderbar ist, wobei die Werte des Tastverhältnisses (T_on/T) gemäß der ersten Funktion (a) größer für jeden Wert der Batteriespannung (V_B) als die Werte des Tastverhältnisses nach der zweiten Funktion (b) sind, dass an die Steuerschaltung (4) Steuermittel (t) angeschlossen sind, die einen Sensor für die Feststellung, ob das Licht des Kraftfahrzeuges an ist, aufweisen, und dass der Sensor (6) die Steuerschaltung (4) mit einem Ansteuersignal dergestalt versorgt, dass die erste oder zweite Funktion aktiviert wird, wenn das Licht an ist oder aus.

2. Anzeige- und Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (4) für die Erzeugung eines Stromflusses mit einem Tastverhältnis (T_on/T) ausgelegt ist, das abfällt, wenn die Batteriespannung (V_B) ansteigt.

3. Anzeige- und Steuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (4) zur Versorgung einer Vielzahl von optischen Anzeigen (D₁-D_n) im Multiplexbetrieb ausgelegt ist.