WO2022033744A1 - Elektronische last zum verbauen in der leistungsversorgung einer fahrzeuglampe - Google Patents

Elektronische last zum verbauen in der leistungsversorgung einer fahrzeuglampe Download PDF

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electronic load
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lamp
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Osram GmbH
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Definitions

  • Various embodiments relate to an electronic load for incorporating into the power supply of a vehicle lamp. Further aspects can relate to a method in which a retrofit lamp used in a vehicle light is supplied with electrical power, which can have a semiconductor light source.
  • Retrofit lamps with semiconductor light sources are used as light sources, particularly in motor vehicles, where they are increasingly being used as a replacement for conventional halogen lamps. They have advantages such as cost savings, greater flexibility with regard to the color temperatures that can be displayed, durability and above all energy savings, etc. compared to halogen lamps. Retrofit replacement lamps usually have the same base type as that of the halogen lamp they are intended to replace, e.g. H4, H7 or H11 etc.
  • an LED retrofit lamp for the H7 type consumes around 3 times less electrical power than the corresponding one H7 halogen lamp with roughly comparable luminous flux. With a given nominal or supply voltage of e.g. 12 V or 24 V, the LED retrofit lamp accordingly draws a 3 times lower current flow (approx. 1 ampere).
  • an LED retrofit lamp for the H7 type offers a service life or operating time that is around 7 to 8 times longer than a corresponding H7 halogen lamp.
  • the supply voltage of the vehicle lamp supplied by the respective battery is regularly supplied by an on-board power supply control unit (BCM, for English body control module) of the vehicle.
  • BCM on-board power supply control unit
  • FIG. 1 A schematic Structure of a known arrangement is shown in FIG.
  • the vehicle power supply control unit 1 is connected via a communication bus 2, which can be designed as a CAN bus, to other electronic detection and/or control devices 3, including the operating and display devices for the driver and any sensors that detect the external light conditions. etc.
  • the power supply 4 supplied by the battery is fed via lines 6, 7 to the vehicle lamp 8, which in the example shown is designed as an LED retrofit lamp and has an LED driver circuit 9 and LEDs 10a, 10b, 10c (light-emitting diodes).
  • the number of LEDs and how they are connected (in series or in parallel) can vary in the figures shown in this application, and the exemplary embodiments and aspects described below are not dependent on the precise configuration of the vehicle lamp.
  • the vehicle lamp can have a specific socket type, for example H7 etc., and be plugged into a corresponding socket of a vehicle lamp, for example a headlight (low beam or high beam), a brake light or turn signal etc.
  • the vehicle lamp 8 fails, for example because the filament burns up and breaks in the case of a conventional halogen lamp used in the light, or because one of the LEDs 10a - 10c becomes high-impedance in the case of an LED retrofit lamp used in the light, this can be reported to the driver by appropriate Error detection are signaled by the vehicle electrical system control unit 1, so that the vehicle lamp 8 can be exchanged for a functional new lamp. So that the onboard power supply control unit 1 recognizes the error, it is equipped with a corresponding measuring circuit (not shown), which is designed to measure the current drawn from the vehicle lamp 8 (whether as a halogen bulb or as an LED retrofit lamp) and to a predetermined threshold value to compare.
  • a corresponding measuring circuit not shown
  • the vehicle electrical system control unit If the current drawn falls below this threshold value, the vehicle electrical system control unit generates a corresponding error signal and transmits it via the communication bus 1 (CAN bus) to the electronic detection and/or control devices 3 and in particular to the driver's display device.
  • CAN bus CAN bus
  • this function is adapted to the situation in which the operation of halogen bulbs was the norm. If the halogen bulb draws e.g. 3 or 4 amperes during normal operation due to the rated voltage and the specified power consumption, depending on the manufacturer and model of the vehicle, values in the range of e.g. retrievable value must be stored.
  • the LED retrofit bulb which itself only draws a current flow of, for example, 1 A, is being operated close to the range in which the onboard power supply control unit 1 is currently detecting errors and signalled.
  • the load resistance Ri_ can be about 8 - 10 ohms, for example, so that the additional current at 12 V nominal voltage is about 1 ampere.
  • Corresponding products currently cost around 5 to 15 € in common market portals, depending on the version. They are offered under the designation "load resistor”, "CAN bus load” or “CAN bus adapter”, where - as can be seen from FIG. 1 - there is no direct connection to the CAN bus, but rather the operation of the LED retrofit lamp with fault detection and reporting by the onboard power supply control unit 1 via the CAN bus Adapter for the BCM is made non-distinguishable.
  • the electrical power consumed by the load resistor RL is converted into heat and dissipated to the environment. In comparison to the conventional halogen light bulb, however, a saving in the amount of energy consumed is still achieved.
  • the actual instantaneous power supply does not necessarily correspond to the nominal voltage (eg 12 or 24 V), but can be subject to fluctuations, with values between 10 V and 14.5 V coming into consideration for a nominal voltage of 12 V can, the latter during generator operation.
  • the load resistance is adjusted to the lower limit value of the voltage (i.e. 10 V), in the example 10 ohms, so that 10 W power loss (converted into heat) arise.
  • the power increases quadratically with the current flow (the increase in the fluctuating voltage is reflected linearly in the increase in the current), a power loss of 21 W is already obtained when the upper limit of 14.5 V is reached. In this case, the LED lamp power and load power together can come close to the power of the original halogen lamp, which you should actually replace for energy savings, among other reasons.
  • the publication WO 2017/191270 A1 and US 2019/150236 A1 relates to a headlight and a circuit arrangement for simulating a load current from an on-board network.
  • the load current simulated by the on-board power supply control unit does not refer to the increased power consumption of an LED that requires little power in "warm operation” but to the operation of the LED in the so-called cold lamp test.
  • an improvement is sought, for example, by reducing the power loss while nevertheless reliably avoiding erroneous error detection.
  • an electronic load is provided for installation in the power supply of a vehicle lamp, the electronic load comprising at least one first connection node, at least one second connection node and a circuit designed as a current sink connected to the first and second connection nodes.
  • the first connection node is connected to two first connection sections (12a, 12b), which are designed to be connected between respective corresponding connection sections of a first line (6) carrying a voltage potential
  • the second connection node is connected to two second connection sections (11a, 11b ) connected, which are designed to be connected between respectively corresponding connection sections of a second line (7) carrying a reference potential.
  • a supply voltage supplied via the lines of the vehicle lamp corresponds to the difference between the voltage potential and the reference potential.
  • the current sink circuit connected between the first and second connection nodes is set up in such a way that it causes a substantially constant current flow, independently of a supply voltage that changes over time, from the first connection node or the first connection sections to the second connection node or the second connection sections.
  • This creates a particular advantage namely that despite the fluctuations in the voltage provided by the energy store (battery) and/or the voltage generator (i.e., the power supply) that often occur during ferry operation, a voltage that is predetermined by suitable dimensioning of the components of the current sink or can be specifically adjusted at any time from the outside Current flow is achieved during operation.
  • the power converted by the electronic load, in particular into heat is also independent of the fluctuations in the power supply.
  • the electronic load can be connected to the first and second lines (6, 7) in order to provide the voltage potential and the reference potential in parallel with the vehicle lamp (8) and thus one to allow parallel and consequently additional current flow to the vehicle lamp.
  • the load no longer needs to be adjusted at a lower limit of an interval (e.g. 10 to 14.5 volts at 12 V nominal DC voltage) of the expected time-varying voltages, and it occurs in operation when the presence is close to upper limit voltages, especially in generator operation - no more excessive conversion of energy into heat.
  • a lower limit of an interval e.g. 10 to 14.5 volts at 12 V nominal DC voltage
  • the conventional oversizing of the conventional load resistors is thus obsolete. In addition to a considerable energy saving, this also avoids the risk of overheating and improperly installed load resistance devices close to the vehicle lamp.
  • the current sink section is designed as a constant current source, but in the narrower sense represents a kind of counterpart to the current source. If a current source is loaded with a fixed resistor, only a fixed value can be set for the desired load current with a given load resistance. In the case of the current sink, a load current is adjustable in a specified range of voltages, with electronic control being used. In the simplest case, the electrical power consumed by the electronic load or the current sink can be converted into heat. Alternatively, feedback into the vehicle electrical system of the power supply can also be considered.
  • the electronic load proposed according to the exemplary embodiment creates a linear relationship between the on-board voltage that is currently supplied and the additional power loss, which is still quadratic in the case of conventional load resistors according to the above statements.
  • significantly smaller heat sinks can therefore also be set up on the electronic load than in the case of conventional load resistance devices. This lowers the manufacturing cost of the product.
  • the same electronic load or current sink can be designed for constant current operation in voltage ranges that include, for example, both 12 volt and 24 volt nominal voltages.
  • the same product can be used for different vehicle electrical system voltages, which reduces the variety of products to be kept available and further lowers costs.
  • the variability or modularity is increased.
  • the electronic control on which the current sink circuit is based has a current measuring resistor that alone has to be adapted for different vehicle types (and not the other electronic components of the control) in order to individually adapt the current consumption of the lamp and load together during operation above the threshold value to bring for the error detection, so that erroneous error detections are excluded.
  • a current measuring resistor can be a particularly inexpensive component of the current sink, so that further cost savings are achieved.
  • both the first and second terminal portions may be configured to connect to the first and second lines, respectively.
  • This primarily includes purely electronic connectivity.
  • mechanical connectivity can also be added, ie the connections or connection sections are encapsulated in connector parts (plug and/or socket) that match corresponding connector parts (corresponding socket and/or plug) that are connected to the supply voltage leading lines are provided.
  • the connection sections are plugged in using their own pairs of connectors between the open connectors on the lines that match the pair of connectors on the electronic load.
  • the first or second connection sections each comprise at least two connections that carry the voltage and in this case connect parts of the lines that are separate from one another to one another.
  • the current sink circuit has a power transistor as a load. This can, for example, advantageously be regulated in such a way that an essentially constant current flows through it. Inexpensive and at the same time high-performance solutions are also available on the market here.
  • the power transistor can be a power MOSFET.
  • the electronic load includes a shunt regulator, with the power transistor described above being controlled by the shunt regulator. This makes it possible to measure the current via a shunt and to determine the relevant feedback on the power transistor in a particularly direct but simple manner.
  • the current sink circuit for measuring a currently flowing current has a shunt resistor connected in series with the collector-emitter junction or the source-drain junction of the power transistor, one connection of which is connected to the second connection to the Connect is connected to the second line carrying the reference potential, and the other terminal is connected to an adjustment input of the shunt regulator.
  • an anode connection of the shunt regulator is connected to the second connection for connection to the second line carrying the reference potential.
  • a cathode connection of the shunt regulator can be connected to a gate connection of the power transistor.
  • the cathode connection of the shunt regulator can also be connected via a further resistor to the first connection for connection to the first line carrying the voltage potential of the supply voltage.
  • the shunt controller can obtain its low current requirement via this additional resistor.
  • the shunt regulator is a precision shunt regulator module of the TL431 type, such as that sold by Texas Instruments (see, for example, data sheet “TL431/TL432 Precision Programmable Reference", document “SLVS543P - August 2004 - revised November 2018", last downloadable via https://www.ti.com/lit/gpn/tl431 on July 29, 2020).
  • This device is a voltage regulator and works similar to a zener diode, but has a third pin that can be used to adjust it. This third pin is referred to here as the adjustment input, to which a reference voltage can be fed.
  • this is the shunt measurement voltage tapped off on the anode side at the shunt resistor.
  • the TL431 shunt regulator offers particular advantages: in addition to the adjustability of the voltage between its anode and cathode connection, it provides a voltage range between 2.5 V and 36 V that is particularly suitable for the present application and is continuously adjustable. Furthermore, it is designed for temperatures between -40°C and +125°C, which proves to be useful when used in vehicles, and is available on the market as a standard component at low cost. In the interconnection proposed in these exemplary embodiments, an inexpensive but particularly efficiently operating current sink circuit is implemented by it.
  • the electronic load comprises an electronic switch which is set up to selectively open and close a connection of a gate connection of the power transistor to the reference potential.
  • the electronic load comprises an electronic switch which is formed in the fully integrated two-terminal network, or is formed between the two-terminal network and the first connection or between the two-terminal network and the second connection, the electronic switch being designed to limit the current flow to be prevented or allowed by the two-pole by selectively opening and closing.
  • this configuration also makes it possible to switch off the load current in a targeted manner. This makes it possible to avoid unnecessary power consumption when an actual lamp error is detected (i.e. when the vehicle lamp actually fails) and also to have the error detection of the onboard power supply control unit effectively detect and report the error.
  • the electronic switch is controlled by a microcontroller or a circuit with discrete electronic components in accordance with the configurations mentioned above.
  • a controller or circuit can be designed in such a way that it detects the failure of the vehicle lamp, e.g. by receiving or measuring information about the current drawn only from the vehicle lamp.
  • a further aspect provides a combination of an electronic load as described above with a vehicle lamp.
  • the vehicle lamp is an LED retrofit lamp
  • the electronic load is designed to be connectable in parallel with the vehicle lamp to the first and second lines supplying the supply voltage.
  • the electronic load can absorb an essentially constant load current parallel to the lamp, independent of fluctuations in the vehicle electrical system voltage, and thus ensure a power consumption that exceeds the threshold value of the measurement for fault detection of a failed lamp during lamp operation by the vehicle electrical system control unit.
  • the combination therefore avoids erroneous fault detection in the case of an LED retrofit lamp and at the same time reduces energy consumption.
  • the electronic load and the vehicle lamp can form a coordinated unit here, even if both are installed separately in the vehicle, because due to the heat generated, the electronic load, unlike the vehicle lamp, is preferably placed outside the vehicle lamp.
  • This aspect of mutually matched units is particularly advantageous if, as described, an electronic switch is provided which, because the lamp current is no longer drawn from the vehicle lamp, also switches off the load current at the same time.
  • an adjustment to one another can lie in the fact that the reference voltage at the shunt regulator is set in such a way that the load current established thereby and the lamp current to be expected are sufficient to exceed the threshold value of the vehicle electrical system control unit.
  • a further aspect provides a combination of an electronic load as described above with an onboard power supply control unit of a vehicle, a vehicle lamp and first and second lines which connect the onboard power supply control unit and the vehicle lamp.
  • This combination therefore includes the vehicle electrical system control unit, which is set up to communicate with other detection and/or control units in a vehicle via a communication bus, and which is set up to control the operation of at least one vehicle lamp.
  • the vehicle lamp the vehicle lamp being an LED retrofit lamp. It also includes the first line (6), which carries a voltage potential, and the second line (7), which carries a reference potential, with the lines each being electronically connected to the on-board power supply control unit (1) and the on-board power supply control unit (1) corresponding to the voltage potential and provides the reference potential.
  • the vehicle electrical system control unit is designed to carry out a cold lamp test and/or an operating mode with pulsed power supply in relation to the vehicle lamp.
  • the method includes a step of installing a vehicle lamp with a semiconductor light source in the vehicle lamp. It can be an LED retrofit lamp.
  • the method includes a step of applying electric current to the vehicle lamp, while an electric current detected between the first and second terminals is prevented from falling below a predetermined threshold value.
  • FIG. 1 shows a block diagram with an onboard power supply control unit and a vehicle lamp operated by it with a load resistance device connected in parallel to the lamp according to the prior art
  • Fig. 2 is a block diagram of an electronic load according to a first embodiment, which can replace the load resistance device in Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic circuit diagram of the shunt regulator shown in the first exemplary embodiment in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a block diagram showing an electronic load according to a modified first embodiment
  • FIG. 5 shows a block diagram with an electronic load as in FIG. 2, but according to a second embodiment
  • Fig. 6 is a block diagram showing an electronic load as in Fig. 5 but according to a modified second embodiment.
  • the vehicle lamp 8 shown is an LED retrofit lamp and has the LEDs 10a, 10b, 10c etc.
  • the number and connection of the LEDs 10a-10c is arbitrary.
  • the first line 6 carries a voltage potential and the second line 7 carries a ground potential.
  • the supply voltage supplied to the vehicle lamp 8 by the vehicle electrical system control unit 1 from the power supply 4 (battery, generator) results from the difference between the voltage potential and the ground potential.
  • connection points are arranged in the two lines 6, 7 by means of plug connectors, and connecting sections 12a, 12b or 11a, 11b of a load resistance device 5 are connected to the connection points of the lines 6, 7 between the connection points that are released here.
  • the load resistance device 5 is connected in parallel with the vehicle lamp with its load resistance RL as the only component contained.
  • a first embodiment of an electronic load 15 is shown in FIG.
  • the electronic load 15 can advantageously be installed in the arrangement shown in FIG. 1 instead of the load resistance device 5 .
  • the structure of the connection sections 12a, 12b or 11a, 11b is similar in design accordingly. Otherwise, here and also below, the same reference symbols denote the same or similar components or structures, and an unnecessary or redundant repetition of the description of these components or structures should be avoided as far as possible below.
  • the first connection sections 12a and 12b of the electronic load are designed to be connectable to the first line 6 and are also shown as connected in FIG. 2 .
  • the two connection sections 12a and 12b are connected to one another by a partial line, which thus conducts the supplied voltage potential to the vehicle lamp 8 .
  • connection sections 11a, 11b, 12b, 12b are preferably encapsulated in matching connector parts (socket and/or plug, male and/or female, etc.) in order to allow secure plugging between the parts of the two lines 6 and 7 that are detached from one another .
  • the electronic load 15 forms a two-terminal network with an anode-side first connection node N1, which is connected to the two first connection sections 12a, 12b, and a cathode-side second connection node N4, which is connected to the two second connection sections 11a, 11b.
  • the electronic components arranged between these connecting nodes N1 and N4 form a current sink circuit 50 .
  • the load current flows from the first line 6 via the first connection section 12b and the first connection node N1 via a drain-source junction of a power transistor Q1, a further node N2, a shunt resistor Rs to the second connection node N4 and via the second connection section 11b back to the second line 7.
  • the power transistor Q1 is an n-channel power MOSFET and forms the actual load.
  • the source connection of the power transistor Q1 is connected to the anode-side connection of the shunt resistor Rs via the further node N2.
  • the resistance of the shunt resistor Rs is comparatively low.
  • a potential therefore forms at node N2 which is representative of the load current and is used to regulate the power transistor Q1.
  • the cathode-side second connection node N4 is connected to the cathode-side
  • Terminal of the shunt resistor Rs but also connected to an anode terminal 22 of a shunt regulator 20 shown in more detail in FIG. the Shunt regulator 20 - also provided with the reference symbol U1 here - is a voltage regulator which, depending on a comparison between a measurement voltage entered at its adjustment input 23 (adjust pin) and an internally specified reference voltage V ref supplied by a component 24 (here e.g : 2.5 V) opens or blocks.
  • a component 24 here e.g : 2.5 V
  • the type shown here is a TL431 module (Texas Instruments) that is particularly suitable for the present application. However, voltage regulators other than the TL431 with a similar function may be included as well.
  • the shunt regulator 20 functions in a similar way to an adjustable zener diode.
  • the comparison is performed by a comparator U2, the output of which controls the base of an npn bipolar transistor Q2, whose collector-emitter path in turn connects the anode terminal 22 and a cathode terminal 21 of the shunt regulator 20. If the measurement voltage is greater than the reference voltage Vref , then the bipolar transistor Q2 opens and the potential at the cathode connection is pulled down, otherwise it blocks.
  • the measurement voltage at the adjustment input 23 is obtained directly from the node N2 to which it is connected.
  • the cathode terminal 21 is connected to a node N3, which in turn is connected to the gate terminal of the power transistor Q1.
  • the power transistor Q1 is thus controlled via the voltage occurring at the node N3. If, in the example, a load current that is 0.1 A higher than a target load current of 1 A flows, and if the shunt resistor Rs is dimensioned (e.g. 2.5 ohms), the measured voltage dropping at node N2 and thus at adjustment input 23 is higher than the reference voltage V re f, then the voltage present at the cathode terminal 21 of the shunt regulator 20 and at the node N3 and thus at the gate of the power transistor Q1 is pulled down, so that the power transistor becomes more resistive and the load current falls again.
  • the shunt resistor Rs is dimensioned (e.g. 2.5 ohms)
  • the shunt regulator 20 is supplied with energy by a further resistor R1, the anode-side connection of which is connected to the anode-side node N1 and the cathode-side connection of which is connected to the node N3.
  • the value of the resistor R1 is 4700 ohms, for example.
  • a modified first embodiment of an electronic load 16 having a current sink circuit 51 is shown in FIG.
  • the modified first exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that there is a further tap at node N3, which leads to an electronic switch Q3 designed as an n-channel MOSFET. In the example, this is a part 100 of the electronic load 16.
  • the current sink circuit 51 corresponds in structure and function to the current sink circuit 50 of the first exemplary embodiment.
  • the source-drain path of the electronic switch Q3 connects the node N3 to the node N4, which has the ground potential during operation.
  • the gate connection of the electronic switch is connected via a third connection section 13 of the electronic load to an external microcontroller 30, which can selectively close or open the electronic switch Q3.
  • the potential at node N3 can optionally be drawn to the ground potential, with the result that the power transistor Q1 blocks the load current completely. This switching can take place, for example, when microcontroller 30 has detected that vehicle lamp 8 has failed.
  • the electronic switch Q3, like the microcontroller 30, can be external to the electronic load 16, viewed as a product unit.
  • the electronic load as such only includes the connection section 14, as shown in FIG.
  • the function remains the same as described above.
  • both the microcontroller 30 and the electronic switch Q3 can also be provided in the electronic load 16—considered as a product unit.
  • a measuring and evaluation device (not shown) connected to the microcontroller 30 could also be provided, which via the connection sections 11a, 12a measures the outgoing lamp current.
  • a circuit arrangement 31 made of discrete components, shown in FIG. 6, could also be provided, by means of which the load current is deactivated.
  • FIG. 1 A second embodiment of an electronic load 17 with current sink circuit 52 is shown in FIG.
  • the difference from the first exemplary embodiment is that the current sink circuit 52 is in the form of a fully integrated two-terminal network 40 . Otherwise, the function is identical to that of the first embodiment.
  • FIG. 1 A modified second embodiment of an electronic load 18 with current sink circuit 53 is shown in FIG.
  • the current sink circuit 53 is in the form of a fully integrated two-terminal network 40 .
  • a circuit arrangement 31 made up of discrete components (or a microcontroller 30) can be provided, which controls an electronic switch Q4 via a third connection section 13, through which the load current is switched off can be.
  • the position of the electronic switch Q4 within the electronic load 18 can be arbitrary.
  • the electronic load proposed in the exemplary embodiments of this application represents a so-called warm coil simulator. In normal operation, it simulates or reflects the presence and possibly functioning of a conventional halogen lamp with an incandescent filament to the vehicle power supply control unit, which records the load current for error detection, as described above.
  • the vehicle power supply control unit emits voltage pulses at short, irregular intervals while the lighting is actually switched off in order to measure whether the lamps are consuming power, i.e. whether they are intact.
  • the voltage pulses are so short that conventional incandescent filaments are Duration until reaching the temperature from which light is emitted) do not emit any light in order to avoid undesired lighting effects.
  • the LEDs of a retrofit lamp react in this case, however, directly to the voltage applied, which is why they emit short flashes of light without further measures in the circuit structure, which is undesirable and can lead to the obstruction of other road users in traffic.
  • the proposed electronic load is fully compatible with such a cold coil simulator (as shown, for example, in FIG. 1 or 2 of DE 10 2019206 461.2). That is, the operation and function of the warm filament simulator described herein has no adverse effect on the operation of the cold filament simulator and vice versa.
  • the electronic load is connected in parallel to the LEDs, the cold coil resistor eg in series. In cold lamp operation, the electronic load reacts to the Voltage pulses, which is also necessary to prevent erroneous fault detection during the voltage pulse in the vehicle electrical system control unit. On the other hand, the voltage curves that are present at the LED or LEDs and at the cold coil simulator circuit are not affected.
  • the electronic load In the case of the power supply of the lighting in PWM mode (pulse width modulation), which can be provided for temporary energy saving, the electronic load also proves to be advantageous, since it interferes far less with the load operation than with conventional load resistance devices.
  • the electronic load according to the exemplary embodiments can therefore be combined with particular advantage with LED retrofit lamps which have a cold filament simulator whose low-pass filter is preferably also set to PWM operation.
  • BCM Vehicle Onboard Control Module
  • Load resistance device (prior art, "CAN bus adapter") 5 first line (voltage potential) 6 second line (ground potential) 7
  • Diode D1 first connection node N1 second connection node N4 further nodes N2, N3
  • Bipolar transistor in shunt regulator Q2 electronic switch n-channel FET, disables shunt regulator
  • Q3 electronic switch FET, disables current sink

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Abstract

Eine elektronische Last (15, 16, 17, 18) zum Verbauen in der Leistungsversorgung einer Fahrzeuglampe (8), umfasst einen ersten Anschlussknoten (N1), der mit zwei ersten Anschlussabschnitten (12a, 12b) verbunden ist, die ausgelegt sind, zwischen jeweils entsprechenden Anschlussabschnitten einer ein Spannungspotential führenden ersten Leitung (6) verbunden zu werden, sowie einen zweiten Anschlussknoten (N4), der mit zwei zweiten Anschlussabschnitten (11a, 11b) verbunden ist, die ausgelegt sind, zwischen jeweils entsprechenden Anschlussabschnitten einer ein Bezugspotential führenden zweiten Leitung (7) verbunden zu werden. Die über die Leitungen (6, 7) der Fahrzeuglampe (8) zugeführte Versorgungsspannung entspricht der Differenz von Spannungspotential und Bezugspotential. Ein zwischen den Anschlussknoten verschalteter und mit diesen verbundener Stromsenkenschaltkreis (50, 51, 52, 53) ist eingerichtet, einen im Wesentlichen konstanten Stromfluss unabhängig von einer sich zeitlich verändernden Versorgungsspannung von zumindest einem der ersten Anschlussabschnitte (12a, 12b) zu zumindest einem der zweiten Anschlussabschnitte (11a, 11b) zu bewirken. Die elektronische Last ist mit den ersten und zweiten Leitungen (6, 7) verbindbar eingerichtet, um den Stromfluss parallel zu der Fahrzeuglampe (8) bereitzustellen.

Description

ELEKTRONISCHE LAST ZUM VERBAUEN IN DER LEISTUNGSVERSORGUNG EINER FAHRZEUGLAMPE
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine elektronische Last zum Verbauen beziehungsweise Einfügen in der Leistungsversorgung einer Fahrzeuglampe. Weitere Aspekte können sich auf ein Verfahren beziehen, bei dem eine in einer Fahrzeugleuchte eingesetzte Retrofit-Lampe mit elektrischer Leistung versorgt wird, die eine Halbleiterlichtquelle aufweisen kann.
Hintergrund
Retrofit-Lampen mit Halbleiterlichtquellen werden als Leuchtmittel insbesondere in Kraftfahrzeugen verwendet, wo sie zunehmend als Ersatz für konventionelle Halogenlampen Verwendung finden. Mit ihnen sind Vorteile wie Kosteneinsparung, größere Flexibilität im Hinblick z.B. auf die darstellbaren Farbtemperaturen, Dauerhaftigkeit und vor allem Energieeinsparung, etc. im Vergleich zu den Halogenlampen verbunden. Retrofit-Ersatzlampen besitzen dabei regelmäßig den gleichen Sockeltyp wie derjenige der Halogenlampe, die sie zu ersetzen bestimmt sind, z.B. H4, H7 oder H11 etc. So verbraucht beispielsweise eine LED-Retrofitlampe für den H7-Typ ungefähr 3 mal weniger elektrische Leistung als die entsprechende H7-Halogenlampe bei grob vergleichbarem Lichtstrom. Bei vorgegebener Nenn- oder Versorgungsspannung von z.B. 12 V oder 24 V bezieht die LED-Retrofitlampe dementsprechend einen 3 mal geringeren Stromfluss (ca. 1 Ampere). Ähnlich bietet beispielsweise eine LED-Retrofitlampe für den H7-Typ eine etwa 7 bis 8 mal so lange Lebens- oder Betriebsdauer an wie eine entsprechende H7-Halogenlampe.
In Kraftfahrzeugen wird die von der jeweiligen Batterie gelieferte Versorgungsspannung der Fahrzeuglampe regelmäßig durch ein Bordnetzsteuergerät (BCM, für engl. body control module) des Fahrzeugs zugeführt. Ein schematischer Aufbau einer bekannten Anordnung ist in Fig. 1 gezeigt. Das Bordnetzsteuergerät 1 ist über einen Kommunikationsbus 2, der als CAN-Bus ausgelegt sein kann, mit weiteren elektronischen Erfassungs- und/oder Steuervorrichtungen 3 verbunden, darunter auch mit den Bedien- und Anzeigeeinrichtungen beim Fahrer sowie etwaigen Sensoren, die die äußeren Lichtverhältnisse erfassen, etc. Die von der Batterie gelieferte Leistungsversorgung 4 wird über Leitungen 6, 7 der Fahrzeuglampe 8 zugeführt, die im gezeigten Beispiel als LED-Retrofitlampe ausgeführt ist und einen LED- Treiberschaltkreis 9 sowie LEDs 10a, 10b, 10c (lichtemittierende Dioden) aufweist. Die Zahl der LEDs sowie deren Verschaltung (in Reihe oder parallel) kann in den in dieser Anmeldung gezeigten Figuren variieren und die weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiele und Aspekte sind nicht von der genauen Ausgestaltung der Fahrzeuglampe abhängig. Die Fahrzeuglampe kann eine bestimmten Sockeltyp aufweisen, beispielsweise H7 etc., und in einen entsprechenden Steckplatz einer Fahrzeugleuchte, beispielsweise eines Scheinwerfers (Abblend- oder Fernlicht), eines Bremslichts oder Blinkers etc. eingesteckt sein.
Fällt die Fahrzeuglampe 8 aus, beispielsweise weil im Fall einer in der Leuchte eingesetzten konventionellen Halogenglühlampe die Glühwendel verglüht und reißt, oder weil im Fall einer in der Leuchte eingesetzten LED-Retrofitlampe eine der LEDs 10a - 10c hochohmig wird, kann dies dem Fahrer durch entsprechende Fehlererkennung durch das Bordnetzsteuergerät 1 signalisiert werden, damit jener die Fahrzeuglampe 8 gegen eine funktionsfähige neue Lampe austauschen kann. Damit das Bordnetzsteuergerät 1 den Fehler erkennt, ist es mit einer entsprechenden Messschaltung (nicht gezeigt) ausgestattet, die ausgelegt ist, den von der Fahrzeuglampe 8 (sei es als Halogenglühlampe oder als LED-Retrofitlampe) bezogenen Strom zu messen und mit einem vorgegebenen Schwellwert zu vergleichen. Fällt der bezogene Strom unter diesen Schwellwert, wird vom Bordnetzsteuergerät ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt und über den Kommunikationsbus 1 (CAN-Bus) den elektronischen Erfassungs- und/oder Steuervorrichtungen 3 und insbesondere der Anzeigevorrichtung beim Fahrer übermittelt. Originär ist diese Funktion an die Situation angepasst, in welcher der Betrieb von Halogenglühlampen die Regel war. Bezieht nun die Halogenglühlampe im normalen Betrieb aufgrund der Nennspannung und der vorgegebenen Leistungsaufnahme beispielweise 3 oder 4 Ampere, so können je nach Hersteller und Modell des Fahrzeugs als Schwellwert Werte im Bereich von z.B. 0,5 bis 1 Ampere im Bordnetzsteuergerät 1 programmiertechnisch oder als gespeicherter, abrufbarer Wert hinterlegt sein.
Wird nun in der Fahrzeugleuchte die Halogenglühlampe durch eine LED-Retrofitlampe ersetzt, so wird schnell ersichtlich, dass die selbst auch nur einen Stromfluss in Höhe von beispielsweise 1 A beziehende LED-Retrofitlampe nahe dem Bereich betrieben wird, in welchem das Bordnetzsteuergerät 1 gerade Fehler erkennt und signalisiert.
Wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, sind in den beiden das Spannungs- und das Grundpotential führenden Leitungen 6, 7 üblicherweise räumlich nahe der Fahrzeugleuchte Steckverbindungen vorgesehen, die sich mechanisch lösen lassen. In diese lässt sich nun - um die oben beschriebene fälschliche Fehlererkennung im Fall von LED-Retrofitlampen zu vermeiden - auf Seiten beider Leitungen 6, 7 eine als solche bekannte Lastwiderstandsvorrichtung 5 einfügen, die neben den betreffenden Anschlüssen 11a, 11 b, 12a, 12b lediglich einen ohmschen Lastwiderstand RL aufweist, über weichen die beiden spannungführenden Leitungen 6, 7 verbunden sind. Somit fließt bei angelegter Spannung ein zusätzlicher Strom über den Lastwiderstand Rider zu dem von der LED-Retrofitlampe bezogenen Strom hinzu zu addieren ist. Dadurch wird erreicht, dass der Schwellwert sicher überschritten wird und kein irrtümlicher Lampenausfall erfasst und gemeldet wird.
Der Lastwiderstand Ri_ kann beispielsweise etwa 8 - 10 Ohm betragen, so dass der zusätzliche Strom bei 12 V Nennspannung etwa 1 Ampere beträgt. Entsprechende Produkte kosten derzeit in gängigen Marktportalen ca. 5 bis 15 € je nach Ausführung. Sie werden unter der Bezeichnung "Lastwiderstand", "CAN-Bus-Last" oder "CAN-Bus- Adapter" angeboten, wobei - wie aus Fig. 1 ersichtlich ist - kein direkter Anschluss am CAN-Bus vorliegt, sondern vielmehr der Betrieb der LED-Retrofitlampe mit der Fehlererfassung und -meldung durch das Bordnetzsteuergerät 1 über den CAN-Bus- Adapter für das BCM nicht unterscheidbar gemacht wird. Die vom Lastwiderstand RL verbrauchte elektrische Leitung wird in Wärme umgewandelt und an die Umgebung abgegeben. Im Vergleich zur konventionellen Halogenglühlampe wird aber immer noch eine Ersparnis an verbrauchter Energie erreicht.
Ein Problem entsteht hierbei aber dadurch, dass die tatsächliche momentane Leistungsversorgung nicht unbedingt der Nennspannung (z.B. 12 oder 24 V) entspricht, sondern durchaus Schwankungen unterliegen kann, wobei bei einer Nennspannung von 12 V Werte zwischen 10 V und 14,5 V in Betracht kommen können, letztere bei Generatorbetrieb. Um dazu in jedem Fall einen Zusatzstrom von 1 A sicherzustellen, um den Fehlerfall zu vermeiden, wird der Lastwiderstand hierbei an den unteren Grenzwert der Spannung (d.h. , 10 V) angepasst, im Beispiel also 10 Ohm, so dass 10 W Verlustleistung (umgewandelt in Wärme) entstehen. Da die Leistung aber quadratisch mit dem Stromfluss ansteigt (die Erhöhung der schwankenden Spannung schlägt sich linear in der Erhöhung des Stroms nieder), wird bei Erreichen der oberen Grenze von 14,5 V bereits eine Verlustleistung von 21 W erhalten. LED-Lampenleistung und Lastleistung zusammengenommen können in diesem Fall der Leistung der ursprünglichen Halogenglühlampe nahe kommen, die sie ja eigentlich u.a. wegen der Energieersparnis ersetzen sollten.
Die Druckschrift WO 2017/191270 A1 bzw. US 2019/150236 A1 betrifft einen Scheinwerfer und eine Schaltungsanordnung zur Simulation eines Laststromes aus einem Bordnetz. Der gegenüber dem Bordnetzsteuergerät simulierte Laststrom bezieht sich dort aber nicht auf einen erhöhten Stromverbrauch einer im "Warmbetrieb" wenig Strom benötigenden LED sondern auf den Betrieb der LED beim sogenannten Kaltlampentest.
Darstellung verschiedener Aspekte
Um nun einen Ausweg aus diesen oder ähnlich gelagerten Problemen anzubieten, wird nachfolgend angeführten Aspekten und Ausführungsbeispielen zufolge beispielsweise eine Verbesserung durch eine Verminderung der Verlustleistung bei dennoch sicherer Vermeidung irrtümlicher Fehlererkennung angestrebt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine elektronische Last zum Verbauen in der Leistungsversorgung einer Fahrzeuglampe bereitgestellt, wobei die elektronische Last wenigstens einen ersten Anschlussknoten, wenigstens einen zweiten Anschlussknoten sowie einen mit dem ersten und zweiten Anschlussknoten verbundenen, als Stromsenke ausgebildeten Schaltkreis umfasst. Dabei ist der erste Anschlussknoten mit zwei ersten Anschlussabschnitten (12a, 12b) verbunden, die ausgelegt sind, zwischen jeweils entsprechenden Anschlussabschnitten einer ein Spannungspotential führenden ersten Leitung (6) verbunden zu werden, und der zweite Anschlussknoten ist mit zwei zweiten Anschlussabschnitten (11a, 11b) verbunden, die ausgelegt sind, zwischen jeweils entsprechenden Anschlussabschnitten einer ein Bezugspotential führenden zweiten Leitung (7) verbunden zu werden. Eine über die Leitungen der Fahrzeuglampe zugeführte Versorgungsspannung entspricht dabei der Differenz von Spannungspotential und Bezugspotential.
Der zwischen den ersten und zweiten Anschlussknoten verbundene Stromsenkenschaltkreis ist so eingerichtet, dass er einen im Wesentlichen konstanten Stromfluss unabhängig von einer sich zeitlich verändernden Versorgungsspannung von dem ersten Anschlussknoten bzw. den ersten Anschlussabschnitten zu dem zweiten Anschlussknoten bzw. den zweiten Anschlussabschnitten bewirkt. Dadurch entsteht ein besonderer Vorteil, dass nämlich trotz der im Fährbetrieb oftmals auftretenden Schwankungen der vom Energiespeicher (Batterie) und/oder vom Spannungsgenerator bereitgestellten Spannung (d.h. , der Leistungsversorgung) ein durch geeignete Dimensionierung der Komponenten der Stromsenke vorab festgelegter oder jederzeit von außen gezielt einstellbarer Stromfluss während des Betriebs erzielt wird. Infolgedessen ist auch die von der elektronischen Last insbesondere in Wärme umgesetzte Leistung unabhängig von den Schwankungen in der Leistungsversorgung.
Zu diesem Zweck ist die elektronische Last mit den ersten und zweiten Leitungen (6, 7) verbindbar eingerichtet, um entsprechend das Spannungspotential und das Bezugspotential parallel zu der Fahrzeuglampe (8) bereitzustellen und somit einen zu der Fahrzeuglampe parallelen und infolgedessen zusätzlichen Stromfluss zu ermöglichen.
Somit braucht gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Last nicht mehr an einem unteren Grenzwert eines Intervalls (z.B. 10 bis 14,5 Volt bei 12 V Nenn- Gleichspannung) der zu erwartenden, sich zeitlich verändernden Spannungen angepasst zu werden und es erfolgt im Betrieb bei Vorliegen nahe am oberen Grenzwert liegender Spannungen, insbesondere beim Generatorbetrieb - keine übermäßige Umsetzung von Energie in Wärme mehr. Das konventionelle Überdimensionieren der konventionellen Lastwiderstände wird damit hinfällig. Neben einer beträchtlichen Energieeinsparung ist dadurch auch eine Vermeidung eines Risikos überhitzter und unsachgemäß nahe der Fahrzeugleuchte verbauter Lastwiderstandsvorrichtungen möglich.
Der Stromsenkenabschnitt ist als Konstant-Stromquelle ausgeführt, stellt im engeren Sinne aber eine Art Gegenstück zur Stromquelle dar. Wird eine Stromquelle mit einem Festwiderstand belastet, kann nur ein fixer Wert für den gewünschten Laststrom bei vorgegebenem Lastwiderstand eingestellt werden. Bei der Stromsenke ist ein Laststrom in einem festgelegten Bereich von Spannungen einstellbar eingerichtet, wobei eine elektronische Regelung zu Zuge kommt. Die von der elektronischen Last beziehungsweise der Stromsenke aufgenommene elektrische Leistung kann im einfachsten Fall in Wärme umgewandelt werden. Alternativ kommt auch eine Rückeinspeisung in das Bordnetz der Leistungsversorgung in Betracht.
Durch die gemäß dem Ausführungsbeispiel vorgeschlagene elektronische Last wird insgesamt ein linearer Zusammenhang zwischen momentan zugeführter Bordspannung und zusätzlichem Leistungsverlust hergestellt, der im Fall konventioneller Lastwiderstände nach obigen Ausführungen noch quadratisch ist. Neben dem verminderten Energieverbrauch können daher auch deutlich kleinere Kühlkörper an der elektronischen Last eingerichtet sein als bei den konventionellen Lastwiderstandsvorrichtungen. Dies senkt die Herstellungskosten für das Produkt. Darüber hinaus kann die gleiche elektronische Last bzw. Stromsenke für einen Konstant-Strombetrieb in Spannungsbereichen ausgelegt sein, die z.B. sowohl 12- Volt- als auch 24-Volt-Nennspannungen umfassen. Somit kann wegen der Unabhängigkeit von der Versorgungsspannung das gleiche Produkt für verschiedene Bordnetzspannungen in Fahrzeugen verwendet werden, welches die vorzuhaltende Produktvielfalt reduziert und weiter Kosten senkt. Gleichzeitig wird die Variabilität bzw. Modularität erhöht. Letzteres insbesondere dann, wenn die dem Stromsenkenschaltkreis zugrunde liegende elektronische Regelung einen Strommesswiderstand besitzt, der allein für verschiedene Fahrzeugtypen anzupassen ist (und nicht die übrigen elektronischen Komponenten der Regelung), um jeweils angepasst individuell die Stromaufnahme von Lampe und Last zusammengenommen im Betrieb über den Schwellwert für die Fehlerdetektion zu bringen, so dass irrtümliche Fehlerdetektionen ausgeschlossen sind. Ein solcher Strom messwiderstand kann aber gerade ein besonders preiswertes Bauteil der Stromsenke sein, so dass eine weitere Kostenersparnis erreicht wird.
Es ist anzumerken, dass sowohl die ersten als auch die zweite Anschlussabschnitte zum Verbinden mit den ersten bzw. zweiten Leitungen ausgelegt sein können. Dies beinhaltet in erster Linie eine rein elektronische Verbindbarkeit. Verschiedenen Ausführungsbeispielen zufolge kann dazu aber noch die mechanische Verbindbarkeit hinzutreten, d.h., die Anschlüsse bzw. Anschlussabschnitte sind in Steckverbinderteilen (Stecker und/oder Buchse) gekapselt, die zu entsprechenden Steckverbinderteilen (entsprechend Buchse und/oder Stecker) passen, die an den die Versorgungsspannung führenden Leitungen vorgesehen sind. Ferner ist zu berücksichtigen, dass bei der Verwendung der elektronischen Last, d.h., beim Verbinden, vorhandene Steckverbinder in den Leitungen gelöst werden und die Anschlussabschnitte mittels eigener Steckverbinderpaare zwischen die geöffneten, und zum Steckverbinderpaar der elektronischen Last passenden Steckverbinder der Leitungen gesteckt werden. Die ersten oder zweiten Anschlussabschnitte umfassen jeweils mindestens zwei Anschlüsse, die die Spannung führenden, und in diesem Fall untereinander getrennten Teile der Leitungen jeweils miteinander verbinden. Einem speziellen Ausführungsbeispiel der elektronischen Last zufolge weist der Stromsenkenschaltkreis einen Leistungstransistor als Last auf. Dieser kann beispielsweise mit Vorteil gerade so geregelt werden, dass ein im Wesentlicher konstanter Strom durch ihn fließt. Hier stehen ebenfalls kostengünstige und gleichzeitig leistungsfähige Lösungen am Markt zur Verfügung. Insbesondere kann der Leistungstransistor ein Leistungs-MOSFET sein.
Einer Weiterbildung des Ausführungsbeispiels zufolge umfasst die elektronische Last einen Shunt-Regler, wobei der oben beschriebene Leistungstransistor durch den Shunt-Regler gesteuert wird. Dadurch wird es möglich, Strommessung über einen Shunt und die Bestimmung der betreffenden Rückkopplung auf den Leistungstransistor in besonders direkter, aber einfacher Weise vornehmen zu können.
Einer speziellen Weiterbildung des vorgenannten Aspekts zufolge weist der Stromsenkenschaltkreis zur Messung eines aktuell fließenden Stroms einen mit dem Kollektor-Emitter-Übergang bzw. dem Source-Drain-Übergang des Leistungstransistors in Reihe geschalteten Shunt-Widerstand auf, dessen einer Anschluss mit dem zweiten Anschluss zum Verbinden mit der das Bezugspotential führenden zweiten Leitung verbunden ist, und dessen anderer Anschluss mit einem Justiereingang des Shunt-Reglers verbunden ist.
Einer weiteren speziellen Weiterbildung des vorgenannten Aspekts zufolge ist in der elektronischen Last ein Anodenanschluss des Shunt-Reglers mit dem zweiten Anschluss zum Verbinden mit der das Bezugspotential führenden zweiten Leitung verbunden. Ferner kann ein Kathodenanschluss des Shunt-Reglers mit einem Gate- Anschluss des Leistungstransistors verbunden sein. Der Kathodenanschluss des Shunt-Reglers kann überdies über einen weiteren Widerstand mit dem ersten Anschluss zum Verbinden mit der das Spannungspotential der Versorgungsspannung führenden ersten Leitung verbunden sein. Über diesen weiteren Widerstand kann der Shunt-Regler seinen geringen Strombedarf beziehen. Der vorgeschlagene Aufbau ist besonders einfach und effizient. Einem Aspekt dieses Ausführungsbeispiels zufolge ist der Shunt-Regler ein Präzisions-Shunt-Reglerbaustein vom Typ TL431 , wie er beispielsweise von der Firma Texas Instruments vertrieben wird (siehe z.B. Datenblatt "TL431 / TL432 Precision Programmable Reference", Dokument "SLVS543P - August 2004 - revised November 2018", zuletzt herunterladbar über https://www.ti.com/lit/gpn/tl431 am 29. Juli 2020). Dieser Baustein ist ein Spannungsregler und arbeitet ähnlich wie eine Zener-Diode, ist jedoch mit einem dritten Pin versehen, mit dem er eingestellt werden kann. Dieser dritte Pin ist hier als Justiereingang bezeichnet, an dem eine Referenzspannung eingespeist werden kann. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um die anodenseitig am Shunt-Widerstand abgegriffene Shunt-Messspannung. Der Shunt-Regler TL431 bietet besondere Vorteile: neben der E instellbarkeit der Spannung zwischen seinem Anoden- und Kathodenanschluss liefert er einen im vorliegenden Anwendungsfall besonders geeigneten Spannungsbereich zwischen 2,5 V und 36 V, der stufenlos einstellbar ist. Ferner ist er für Temperaturen zwischen - 40°C und +125°C ausgelegt, was sich im Anwendungsfall im Fahrzeug als zusätzlich zweckmäßig erweist, und ist als Standardbaustein kostengünstig am Markt erhältlich. In der in diesen Ausführungsbeispielen vorgeschlagenen Verschaltung wird durch ihn ein preiswerter, aber besonders effizient arbeitender Stromsenkenschaltkreis realisiert.
Einem weiteren Ausführungsbeispiel zufolge umfasst die elektronische Last einen elektronischen Schalter, welcher eingerichtet ist, eine Verbindung eines Gate- Anschlusses des Leistungstransistors mit dem Bezugspotential wahlweise zu öffnen und zu schließen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, den Laststrom gezielt abzuschalten. Dadurch wird es möglich, bei Erfassung eines tatsächlichen Lampenfehlers (d.h. , bei einem tatsächlichen Ausfall der Fahrzeuglampe) unnötigen Stromverbrauch zu vermeiden und außerdem die Fehlererkennung des Bordnetzsteuergeräts wirksam den Fehler erfassen und melden zu lassen, d.h. in diesem Fall die ordnungsgemäße Erzeugung eines Fehlersignals durch das Bordnetzsteuergerät zu erwirken.
Einem weiteren Ausführungsbeispiel zufolge ist in der elektronischen Last der
Stromsenkenschaltkreis als voll integrierter Zweipol ausgebildet. Dies erlaubt es, ihn in großer Stückzahl und preiswert ICs herzustellen und als Stromsenke zu verwenden. Überdies ist diese Lösung platzsparend.
Einer Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiel zufolge umfasst die elektronische Last einen elektronischen Schalter, der in dem voll integrierten Zweipol ausgebildet ist, oder zwischen dem Zweipol und dem ersten Anschluss oder zwischen dem Zweipol und dem zweiten Anschluss ausgebildet bist, wobei der elektronische Schalter ausgelegt ist, den Stromfluss durch den Zweipol durch wahlweises Öffnen und Schließen zu unterbinden bzw. zu erlauben.
Ähnlich wie oben mit Bezug auf den elektronischen Schalter beschrieben ermöglicht es auch diese Ausgestaltung, den Laststrom gezielt abzuschalten. Dadurch wird es möglich, bei Erfassung eines tatsächlichen Lampenfehlers (d.h., bei einem tatsächlichen Ausfall der Fahrzeuglampe) unnötigen Stromverbrauch zu vermeiden und außerdem die Fehlererkennung des Bordnetzsteuergeräts wirksam den Fehler erfassen und melden zu lassen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der elektronische Schalter entsprechend den oben genannte Ausgestaltungen durch einen Mikrocontroller oder einen Schaltkreis mit diskreten elektronischen Bauelementen gesteuert. Ein solcher Controller oder Schaltkreis kann so ausgelegt sein, dass er den Ausfall der Fahrzeuglampe erfasst, z.B. indem er eine Information über den nur noch von der Fahrzeuglampe bezogenen Strom erhält oder misst.
Ein weiterer Aspekt sieht eine Kombination einer wie oben beschriebenen elektronischen Last mit einer Fahrzeuglampe vor. Dabei ist die Fahrzeuglampe eine LED-Retrofitlampe, und die elektronische Last parallel zu der Fahrzeuglampe an die Versorgungsspannung liefernden ersten und zweiten Leitungen anschließbar ausgelegt. Dadurch kann die elektronische Last einen im Wesentlichen konstanten, von Schwankungen der Bordnetzspannung unabhängigen Laststrom parallel zu Lampe aufnehmen, und somit einen den Schwellwert der Messung für die Fehlerdetektion einer ausgefallenen Lampe während des Lampenbetriebs durch das Bordnetzsteuergerät übersteigenden Stromverbrauch sicherstellen. Die Kombination vermeidet daher eine irrtümliche Fehlerdetektion im Fall einer LED-Retrofitlampe und gleichzeitig einen reduzierten Energieverbrauch.
Die elektronische Last und die Fahrzeuglampe können hier eine aufeinander abgestimmte Einheit ausbilden, auch wenn beide getrennt im Fahrzeug verbaut werden, denn wegen der Wärmeentwicklung wird die elektronische Last anders als die Fahrzeuglampe bevorzugt außerhalb der Fahrzeugleuchte platziert. Dieser Aspekt aufeinander abgestimmter Einheiten ist besonders dann vorteilhaft, wenn wie beschrieben ein elektronischer Schalter vorgesehen ist, der aufgrund des von der Fahrzeuglampe nicht mehr bezogenen Lampenstroms den Laststrom gleich mit ausschaltet. Ferner kann eine Abstimmung aufeinander darin liegen, dass die Referenzspannung am Shunt-Regler so eingestellt wird, dass der dadurch festgelegte Laststrom und der zu erwartende Lampenstrom ausreichen, den Schwellwert des Bordnetzsteuergeräts zu übersteigen.
Ein weiterer Aspekt sieht eine Kombination einer wie oben beschriebenen elektronischen Last mit einem Bordnetzsteuergerät eines Fahrzeugs, einer Fahrzeuglampe und ersten und zweiten Leitungen, die das Bordnetzsteuergerät und die Fahrzeuglampe verbinden, vor. Diese Kombination umfasst also das Bordnetzsteuergerät, das eingerichtet ist, über einen Kommunikationsbus mit weiteren Erfassungs- und/oder Steuergeräten in einem Fahrzeug zu kommunizieren, und das eingerichtet ist, den Betrieb wenigstens einer Fahrzeuglampe zu steuern. Ferner die Fahrzeuglampe, wobei die Fahrzeuglampe eine LED-Retrofitlampe ist. Außerdem umfasst sie die erste Leitung (6), die ein Spannungspotential führt sowie die zweite Leitung (7), die ein Bezugspotential führt, wobei die Leitungen jeweils mit dem Bordnetzsteuergerät (1) elektronisch verbunden sind und das Bordnetzsteuergerät (1 ) entsprechend das Spannungspotential und das Bezugspotential bereitstellt.
Schließlich umfasst sie auch die elektronische Last selbst, wobei die elektronische Last parallel zu der Fahrzeuglampe an den das Spannungspotential bzw. das Bezugspotential führenden ersten und zweiten Leitungen anschließbar ausgelegt ist. Es werden die gleichen Vorteile erhalten wie oben beschrieben, nur dass hier nun alle am Lampenbetrieb beteiligten Komponenten aufeinander abgestimmt sein können. Eine Weiterbildung dieses Aspekts sieht vor, dass das Bordnetzsteuergerät ausgelegt ist, in Bezug auf die Fahrzeuglampe einen Kaltlampentest und/oder eine Betriebsart mit gepulster Leistungsversorgung durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Vermeiden eines Fehlersignals aufgrund eines Lampenstroms vorgesehen, der in dem Bordnetzsteuergerät eines Fahrzeugs unter einen vorbestimmten Schwellwert gezogen wird, wenn eine konventionelle Fahrzeugleuchte für Glüh- oder Halogenlampen mit einer Fahrzeuglampe im Retrofit-Stil bestückt wird, die eine Halbleiterlichtquelle aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
Bereitstellen einer Versorgungsspannung zwischen einem ersten Anschlussabschnitt und einem zweiten Anschlussabschnitt, die mit einer Fahrzeugleuchte verbindbar ausgelegt sind, die dazu eingerichtet ist, eine Lampe aufzunehmen;
Absenken eines elektrischen Stroms zwischen den ersten und zweiten Anschlussabschnitten derart, dass ein im Wesentlichen konstanter Stromfluss von dem ersten Anschlussabschnitt zu dem zweiten Anschlussabschnitt unabhängig von einer sich über die Zeit hinweg veränderlichen Versorgungsspannung erhalten wird.
Hier werden die gleichen Vorteile wie oben beschrieben erhalten. Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren einen Schritt des Einbauens einer Fahrzeuglampe mit einer Halbleiterlichtquelle in der Fahrzeugleuchte. Es kann sich dabei um eine LED-Retrofitlampe handeln.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung umfasst das Verfahren einen Schritt des Beaufschlagens der Fahrzeuglampe mit elektrischem Strom, während ein zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen erfasster elektrischer Strom davon abgehalten wird, unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts zu fallen. Wie beschrieben kann dadurch eine irrtümliche, die Fahrzeuglampe betreffende Fehlerdetektion vermieden und trotzdem die im Betrieb verbrauchte Energie gering gehalten werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der diversen Aspekte ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig.1 ein Blockschaltbild mit einem Bordnetzsteuergerät und einer von diesem betriebenen Fahrzeuglampe mit einer parallel zur Lampe vorgeschalteten Lastwiderstandsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer elektronischen Last gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, die die Lastwiderstandsvorrichtung in Fig. 1 ersetzen kann;
Fig. 3 eine schematische Schaltskizze des im ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 gezeigten Shunt-Reglers;
Fig. 4 ein Blockschaltbild mit einer elektronischen Last gemäß einem modifizierten ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 ein Blockschaltbild mit einer elektronischen Last wie in Fig. 2, aber gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 ein Blockschaltbild mit einer elektronischen Last wie in Fig. 5, aber gemäß einem modifizierten zweiten Ausführungsbeispiel.
Bevorzugte Ausführungsform (en) der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ist zu berücksichtigen, dass die vorliegende Offenbarung der verschiedenen Aspekte nicht auf die Details des Aufbaus und der Anordnung der Komponenten beschränkt ist, wie sie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren dargestellt sind. Die Ausführungsbeispiele können auf verschiedenen Wegen in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden. Es ist des Weiteren zu berücksichtigen, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie lediglich zum Zweck der konkreten Beschreibung verwendet wird und diese sollten nicht durch den Fachmann als solche in einschränkender Weise ausgelegt werden.
In Fig. 1 ist eine Anordnung aus einem Bordnetzsteuergerät 1 , einer Fahrzeuglampe 8, und diese verbindenden Leitungen 6, 7 gezeigt, die eingangs beschrieben wurde, und deren Beschreibung auch für das Verständnis für die hier beschrieben Ausführungsbeispiel relevant ist. Die gezeigte Fahrzeuglampe 8 ist eine LED- Retrofitlampe und besitzt die LEDs 10a, 10b, 10c etc. Die Anzahl und Verschaltung der LEDs 10a-10c ist beliebig. Die erste Leitung 6 führt ein Spannungspotential und die zweite Leitung 7 führt ein Grundpotential. Die der Fahrzeuglampe 8 vom Bordnetzsteuergerät 1 aus der Leistungsversorgung 4 (Batterie, Generator) zugeführte Versorgungsspannung ergibt sich aus der Differenz von Spannungspotential und Grundpotential. In den beiden Leitungen 6, 7 sind durch Steckverbinder jeweils lösbare Verbindungspunkte angeordnet, und zwischen die hier gelösten Verbindungspunkte sind Anschlussabschnitte 12a, 12b bzw. 11a, 11 b einer Lastwiderstandsvorrichtung 5 mit den Verbindungspunkten der Leitungen 6, 7 verbunden. Im Ergebnis ist dadurch die Lastwiderstandsvorrichtung 5 mit ihrem Lastwiederstand RL als einzig enthaltenem Bauelement parallel zur der Fahrzeuglampe geschaltet.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektronischen Last 15 ist in Fig. 2 gezeigt. Die elektronische Last 15 kann in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung mit Vorteil anstelle der Lastwiderstandsvorrichtung 5 verbaut werden. Entsprechend ist der Aufbau der Anschlussabschnitte 12a, 12b bzw. 11a, 11b ähnlich ausgelegt. Im Übrigen bezeichnen hier und auch nachfolgend gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile oder Strukturen und auf eine unnötige oder redundante Wiederholung der Beschreibung dieser Bauteile oder Strukturen soll nachfolgend möglichst verzichtet werden. Die ersten Anschlussabschnitte 12a und 12b der elektronischen Last sind mit der ersten Leitung 6 verbindbar ausgelegt und in Fig. 2 auch mit verbunden dargestellt. Die beiden Anschlussabschnitte 12a und 12b sind untereinander durch eine Teilleitung verbunden, die somit das zugeführte Spannungspotential zur Fahrzeuglampe 8 durchleitet. Der gleiche Aufbau ist auch auf Seiten der zweiten Leitung 7 und der Anschlussabschnitte 11 a und 11 b zu sehen, wo durch die Verbindung das Grundpotential der Fahrzeuglampe 8 zugeführt wird. Die Anschlussabschnitte 11a, 11b, 12b, 12b sind bevorzugt in zueinander passenden Steckverbinderteilen (Buchse und/oder Stecker, male und/oder female, etc.) gekapselt, um ein sicheres Zwischenstecken zwischen die voneinander gelösten Teile der beiden Leitungen 6 und 7 zu erlauben.
Die elektronische Last 15 bildet einen Zweipol mit einem anodenseitigen ersten Anschlussknoten N1 , der mit den beide ersten Anschlussabschnitten 12a, 12b verbunden ist, und mit einem kathodenseitigen zweiten Anschlussknoten N4, der mit den beiden zweiten Anschlussabschnitten 11a, 11 b verbunden ist. Die zwischen diesen Anschlussnoten N1 und N4 angeordneten elektronischen Komponenten bilden einen Stromsenkenschaltkreis 50 aus. Der Laststrom fließt im Betrieb von der ersten Leitung 6 über den ersten Anschlussabschnitt 12b und den ersten Anschlussknoten N1 über einen Drain-Source-Übergang eines Leistungstransistors Q1 , einen weiteren Knoten N2, einen Shunt-Widerstand Rs zum zweiten Anschlussknoten N4 und über den zweiten Anschlussabschnitt 11 b zurück in die zweite Leitung 7. Der Leistungstransistor Q1 ist ein n-Kanal-Power-MOSFET und bildet die eigentliche Last.
Der Source-Anschluss der Leistungstransistors Q1 ist über den weiteren Knoten N2 mit dem anodenseitigen Anschluss des Shunt-Widerstands Rs verbunden. Der Widerstandswert des Shunt-Widerstands Rs ist vergleichsweise gering. Am Knoten N2 bildet sich abhängig vom Laststrom daher ein Potential aus, das repräsentativ für den Laststrom ist und zur Regelung des Leistungstransistors Q1 benutzt wird.
Der kathodenseitige zweite Anschlussknoten N4 ist mit dem kathodenseitigen
Anschluss des Shunt-Widerstands Rs, aber auch mit einem Anodenanschluss 22 eines Shunt-Reglers 20 verbunden, der in größerem Detail in Fig. 3 gezeigt ist. Der Shunt-Regler 20 - hier auch mit Bezugszeichen U1 versehen - ist ein Spannungsregler, der abhängig von einem Vergleich zwischen einer an seinem Justiereingang 23 (adjust pin) eingegebenen Messspannung und einer intern vorgegebenen Referenzspannung Vref, die ein Baustein 24 liefert (hier z.B.: 2,5 V) öffnet oder sperrt. Der hier abgebildete Typ ist ein für die vorliegende Anwendung besonders geeigneter TL431 -Baustein (Texas-Instruments). Andere Spannungsregler als der TL431 mit ähnlicher Funktion können aber ebenso gut umfasst sein.
Der Shunt-Regler 20 fungiert dabei ähnlich wie einstellbare Zener-Diode. Der Vergleich wird durch einen Komparator U2 durchgeführt, dessen Ausgang die Basis eine npn-Bipolartransistors Q2 steuert, dessen Kollektor-Emitter-Strecke wiederum den Anodenanschluss 22 sowie einen Kathodenanschluss 21 des Shunt-Reglers 20 verbindet. Ist die Messspannung größer als die Referenzspannung Vref, dann öffnet der Bipolartransistor Q2 und das Potential am Kathodenanschluss wird heruntergezogen, ansonsten sperrt er. Die Messspannung am Justiereingang 23 wird direkt vom Knoten N2 bezogen, mit dem jener verbunden ist.
Der Kathodenanschluss 21 ist mit einem Knoten N3 verbunden, welcher wiederum mit dem Gate-Anschluss des Leistungstransistors Q1 verbunden ist. Über die am Knoten N3 auftretende Spannung wird somit der Leistungstransistor Q1 gesteuert. Fließt im Beispiel ein gegenüber einem Ziellaststrom von 1 A um 0,1 A erhöhter Laststrom, und ist der Shunt-Widerstand Rs so dimensioniert (z.B. 2,5 Ohm), dass die am Knoten N2 und damit am Justiereingang 23 abfallende Messspannung höher ist als die Referenzspannung Vref, dann wird die am Kathodenanschluss 21 des Shunt-Reglers 20 sowie am Knoten N3 und damit am Gate des Leistungstransistors Q1 anliegende Spannung heruntergezogen, so dass der Leistungstransistor hochohmiger wird und der Laststrom wieder fällt. Abweichungen des Laststroms nach unten werden analog kompensiert. Die Energieversorgung des Shunt-Reglers 20 erfolgt dabei durch einen weiteren Widerstand R1 , dessen anodenseitiger Anschluss mit dem anodenseitigen Knoten N1 verbinden ist, und dessen kathodenseitiger Anschluss mit dem Knoten N3 verbunden ist. Der Wert des Widerstands R1 beträgt z.B. 4700 Ohm. Durch die beschriebene Regelung wird ein sehr konstanter Laststrom über einen großen Temperaturbereich von -40°C bis +125°C erhalten, welches angesichts der allgemeinen Temperaturen im Motorraum von Verbrennungsmotoren, unter den üblichen Außentemperaturen von Fahrzeugen und unter den Bedingungen der Wärmeerzeugung und-kühlung des Bauteils selbst enorm wichtig sein kann.
Ein modifiziertes erstes Ausführungsbeispiel einer elektronischen Last 16 mit einem Stromsenkenschaltkreis 51 ist in Fig. 4 gezeigt. Das modifizierte erste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass am Knoten N3 ein weiterer Abgriff vorliegt, der zu einem als n-Kanal-MOSFET ausgebildeten elektronischen Schalter Q3 führt. Im Beispiel ist dieser ein Teil 100 der elektronischen Last 16. Der Stromsenkenschaltkreis 51 entspricht in Aufbau und Funktion dem Stromsenkenschaltkreis 50 des ersten Ausführungsbeispiels.
Die Source-Drain-Strecke des elektronischen Schalters Q3 verbindet den Knoten N3 mit dem im Betrieb das Grundpotential führenden Knoten N4. Im Beispiel ist der Gate- Anschluss des elektronischen Schalters über einen dritten Anschlussabschnitt 13 der elektronischen Last mit einem externen Mikrocontroller 30 verbunden, welcher den elektronischen Schalter Q3 selektiv schließen oder öffnen kann. Abhängig davon kann das Potential am Koten N3 wahlweise auf das Grundpotential gezogen werden mit der Folge, dass der Leistungstransistor Q1 den Laststrom komplett sperrt. Dieses Schalten kann beispielsweise erfolgen, wenn vom Mikrocontroller 30 erfasst wurde, dass die Fahrzeuglampe 8 ausgefallen ist.
Alternativ kann der elektronische Schalter Q3 ebenso wie der Mikrocontroller 30 extern von der elektronischen Last 16 - betrachtet als Produkteinheit - vorgesehen sein. In diesem Fall umfasst die elektronische Last als solche nur noch den Anschlussabschnitt 14, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Funktion bleibt aber die gleiche wie oben beschrieben. Auf der anderen Seite können aber auch sowohl der Mikrocontroller 30 als auch der elektronische Schalter Q3 in der elektronischen Last 16 - betrachtet als Produkteinheit - vorgesehen sein. In diesem Fall könnte zusätzlich auch eine mit dem Mikrocontoller 30 verbundene Mess- und Auswertevorrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die einen über die Anschlussabschnitte 11a, 12a gehenden Lampenstrom misst. Statt dem Mikrocontroller 30 könnte auch eine in Fig. 6 gezeigte Schaltungsanordnung 31 aus diskreten Bauelementen vorgesehen sein, anhand derer der Laststrom deaktiviert wird.
Ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektronischen Last 17 mit Stromsenkenschaltkreis 52 ist in Fig. 5 gezeigt. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass der Stromsenkenschaltkreis 52 als vollintegrierter Zweipol 40 ausgebildet ist. Im Übrigen ist die Funktion identisch zu derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Ein modifiziertes zweites Ausführungsbeispiel einer elektronischen Last 18 mit Stromsenkenschaltkreis 53 ist in Fig. 6 gezeigt. Auch hier ist der Stromsenkenschaltkreis 53 als vollintegrierter Zweipol 40 ausgebildet. Der Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass - ähnlich wie beim modifizierten ersten Ausführungsbeispiel - eine Schaltungsanordnung 31 aus diskreten Bauelementen (oder ein Mikrocontroller 30) vorgesehen sein kann, der über einen dritten Anschlussabschnitt 13 einen elektronischen Schalter Q4 steuert, durch welchen der Laststrom ausgeschaltet werden kann. Die Position des elektronischen Schalters Q4 innerhalb der elektronischen Last 18 kann beliebig sein.
Die in den Ausführungsbeispielen dieser Anmeldung vorgeschlagene elektronische Last repräsentiert in gewisser Weise einen sogenannten Warmwendelsimulator. Sie simuliert bzw. spiegelt im Normalbetrieb dem Bordnetzsteuergerät, das den Laststrom zur Fehlererkennung erfasst, das Vorhandensein und ggf. Funktionieren einer konventionellen Halogenlampe mit Glühwendel vor, wie es oben beschrieben ist.
Bei einem Kaltlampentest werden dagegen vom Bordnetzsteuergerät während des eigentlich ausgeschalteten Zustands der Beleuchtung in unregelmäßigen kurzen Abständen Spannungspulse ausgesandt, um zu messen, ob die Lampen Leistung aufnehmen, also intakt sind, wobei die Spannungspulse so kurz sind, dass konventionelle Glühwendeln aufgrund ihrer zeitlichen Trägheit (Dauer bis zum Erreichen der Temperatur, ab welcher Licht abgestrahlt wird) kein Licht abstrahlen, um ungewünschte Lichteffekte zu vermeiden. Die LEDs einer Retrofitlampe reagieren in diesem Fall aber unmittelbar auf die angelegte Spannung, weshalb sie ohne weitere Maßnahmen im Schaltungsaufbau kurze Lichtblitze aussenden, welches nicht erwünscht ist und im Straßenverkehr zu Behinderungen anderer Verkehrsteilnehmer führen kann.
Daher geht ein Vorschlag dahin - wie es z.B. in der national deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 206461.2 beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt hier durch ausdrückliche Bezugnahme vollumfänglich eingeschlossen ist, insbesondere aber die darin gezeigten Figuren 1 und 2 und zugehöriger detaillierter Beschreibung - einen elektronischen Schalter (dort ein n-Kanal-MOSFET) einzurichten, der die LEDs der Retrofitlampe während Spannungspulses direkt oder indirekt ausschaltet bzw. deaktiviert, sowie in Serie zum Schalter einen Widerstand (dort "R1"), der während des Spannungspulses bei geschlossenem Schalter stromdurchflossen ist und damit die Last einer Kaltwendel simuliert. Der Schalter selbst wird durch einen weiteren elektronischen Schalter gesteuert, der sich abhängig von einem Ladezustand eines Kondensators öffnet oder schließt, der Teil eines Tiefpasses ist. Im Kaltlampenbetrieb ist dessen Ladezustand zu gering und der weitere elektronische Schalter (z.B. ebf. ein n-Kanal-MOSFET) ist geöffnet, infolgedessen in der Schaltungsanordnung der Gate-Anschluss des eigentlichen elektronischen auf ein gehobenes Spannungspotential gezogen wird und dieser schließt, um die LEDs zu deaktivieren. Im Normalbetrieb (Spannung dauerhaft angelegt) ist der Ladezustand des Kondensators im Tiefpass ausreichend, um über den weiteren elektronischen Schalter diesen den eigentlichen Lampenbetrieb steuernden elektronischen Schalter zu öffnen und die LEDs damit zu aktivieren. Diese Schaltungsanordnung stellt damit einen sogenannten Kaltwendelsimulator dar.
Das Besondere am vorliegenden Aspekt ist nun, dass die vorgeschlagene elektronische Last vollständig kompatibel mit einem solchen Kaltwendelsimulator ist (wie z.B. in Fig. 1 oder 2 der DE 10 2019206 461 .2 gezeigt). Das heißt, der Betrieb und die Funktion des hier beschriebenen Warmwendelsimulators haben keinen nachteiligen Effekt auf den Betrieb des Kaltwendelsimulators und umgekehrt. Die elektronische Last ist parallel zu den LEDs geschaltet, der Kaltwendelwiderstand z.B. in Serie. Im Kaltlampenbetrieb reagiert die elektronische Last zwar auf die Spannungspulse, was aber auch notwendig ist, um die irrtümliche Fehlerdetektion während des Spannungspulses im Bordnetzsteuergerät zu verhindern. Andererseits werden die Spannungsverläufe, die an der bzw. den LEDs sowie an der Kaltwendelsimulatorschaltung anliegen, nicht beeinträchtigt.
Im Fall der Leistungsversorgung der Beleuchtung im PWM-Betrieb (Pulsbreitenmodulation), die zur temporären Energieeinsparung vorgesehen sein kann, erweist sich die elektronische Last ebenfalls als vorteilhaft, das mit ihr weitaus weniger in den Lastbetrieb eingegriffen wird als durch konventionelle Lastwiderstandsvorrichtungen. Die elektronische Last gemäß den Ausführungsbeispielen ist also mit besonderem Vorteil mit LED-Retrofitlampen kombinierbar, die einen Kaltwendelsimulator aufweisen, dessen Tiefpass vorzugsweise zudem auch auf den PWM-Betrieb eingestellt ist.
Wenngleich eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden ist, versteht sich, dass verschiedene Änderungen, Adaptionen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken der Offenbarung und dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Der Schutzbereich der Offenbarung sollte deshalb nicht unter Bezugnahme auf die obige Beschreibung bestimmt werden, sondern sollte stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit ihrem vollen Schutzbereich an Äquivalenten bestimmt werden. Weiterhin versteht sich, dass die beigefügten Ansprüche nicht notwendigerweise den breitesten Schutzbereich der Offenbarung umfassen, den zu beanspruchen die Anmelderin berechtigt ist, oder die einzige Art, wie die Offenbarung beansprucht werden kann, oder dass alle aufgeführten Merkmale notwendig sind.
B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E:
Bordnetzsteuergerät (BCM) eines Fahrzeugs 1
Kommunikationsbus (CAN-Bus) 2 elektronische on-board-Erfassungs- oder Steuergerätevorrichtungen 3
Leistungsversorgung 4
Lastwiderstandsvorrichtung (Stand d. Technik, "CAN-Bus-Adapter") 5 erste Leitung (Spannungsportential) 6 zweite Leitung (Grundpotential) 7
Fahrzeuglampe 8
LED-Treiberschaltkreis 9
LEDs 10a - 10c zweite Anschlussabschnitte (für Grundpotential) 11a, 11b erste Anschlussabschnitte (für Spannungspotential) 12a, 12b dritter Anschlussabschnitt (für Mikrocontroller) 13 vierter Anschlussabschnitt (für Mikrocontroller) 14 elektronische Last ("CAN-Bus-Adapter") 15, 16, 17, 18
Shunt-Regler 20
Kathodenanschluss (Shunt-Regler) 21
Anodenanschluss (Shunt-Regler) 22
Einstellanschluss oder -pin (Shunt-Regler) 23
Vorrichtung zum Bereitstellen der Referenzspannung ref 24
Mikrocontroller 30
Schaltungsanordnung, aufgebaut aus diskreten elektronischen 31
Bauteilen vollständig integrierter Zweipol 40
Stromsenkenschaltkreis 50, 51 , 52, 53 Fahrzeugleuchte 60
Teil der elektronischen Last mit elektronischem Schalter 100
Diode D1 erster Anschlussknoten N1 zweiter Anschlussknoten N4 weitere Knoten N2, N3
Leistungstransistor (Power-MOSFET) Q1
Bipolartransistor im Shunt-Regler Q2 elektronischer Schalter (n-Kanal-FET, deaktiviert Shunt-Regler) Q3 elektronischer Schalter (FET, deaktiviert Stromsenke) Q4
Lastwiderstand (Stand der Technik) RL
Shunt-Widerstand Rs
Widerstand (um den Shunt-Regler mit Leistung zu versorgen) R1
Shunt-Regler U1
Komparator (des Shunt-Reglers) U2

Claims

- 23 - PATENTANSPRÜCHE:
1. Elektronische Last (15, 16, 17, 18) zum Verbauen in der Leistungsversorgung einer Fahrzeuglampe (8), umfassend: einen ersten Anschlussknoten (N1 ), der mit zwei ersten Anschlussabschnitten (12a, 12b) verbunden ist, die ausgelegt sind, zwischen jeweils entsprechenden Anschlussabschnitten einer ein Spannungspotential führenden ersten Leitung (6) verbunden zu werden, einen zweiten Anschlussknoten (N4), der mit zwei zweiten Anschlussabschnitten (11a, 11b) verbunden ist, die ausgelegt sind, zwischen jeweils entsprechenden Anschlussabschnitten einer ein Bezugspotential führenden zweiten Leitung (7) verbunden zu werden, wobei sich eine über die Leitungen (6, 7) der Fahrzeuglampe (8) zugeführte Versorgungsspannung der Differenz von Spannungspotential und Bezugspotential entspricht, ein zwischen den ersten und zweiten Anschlussknoten verschalteter und mit diesen verbundener Stromsenkenschaltkreis (50, 51 , 52, 53), der eingerichtet ist, einen im Wesentlichen konstanten Stromfluss unabhängig von einer sich zeitlich verändernden Versorgungsspannung von zumindest einem der ersten Anschlussabschnitte (12a, 12b) zu zumindest einem der zweiten Anschlussabschnitte (11a, 11 b) zu bewirken wobei die elektronische Last mit den ersten und zweiten Leitungen (6, 7) parallel zu der Fahrzeuglampe (8) verbindbar eingerichtet ist, die entsprechend das Spannungspotential und das Bezugspotential bereitstellen.
2. Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß Anspruch 1 , wobei der Stromsenkenschaltkreis (50, 51 , 52, 53) einen Leistungstransistor (Q1 ) als Last aufweist.
3. Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß Anspruch 2, wobei der Leistungstransistor (Q1) ein Leistungs-MOSFET ist.
4. Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend einen Shunt-Regler (U1 , 20), wobei der Leistungstransistor (Q1) durch den Shunt-Regler (20) gesteuert wird.
5. Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß Anspruch 4, wobei der Stromsenkenschaltkreis (50, 51 , 52, 53) zur Messung eines aktuell fließenden Stroms einen mit dem Kollektor-Emitter-Übergang bzw. dem Source-Drain- Übergang des Leistungstransistors (Q1) in Reihe geschalteten Shunt-Widerstand (Rs) aufweist, dessen einer Anschluss mit dem zweiten Anschluss (11a, 11b) zum Verbinden mit der das Bezugspotential führenden zweiten Leitung (7) verbunden ist, und dessen anderer Anschluss mit einem Justiereingang (23) des Shunt-Reglers (U1 , 20) verbunden ist.
6. Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei ein Anodenanschluss (22) des Shunt-Reglers (U1 , 20) mit dem zweiten Anschluss (11a, 11 b) zum Verbinden mit der das Bezugspotential führenden zweiten Leitung (7) verbunden ist, ein Kathodenanschluss (21 ) des Shunt-Reglers (U1 , 20) mit einem Gate- Anschluss des Leistungstransistors (Q1 ) verbunden ist, und der Kathodenanschluss (21 ) des Shunt-Reglers (U1 , 20) ferner über einen weiteren Widerstand (R1 ) mit dem ersten Anschluss (12a, 12b) zum Verbinden mit der das Spannungspotential der Versorgungsspannung führenden ersten Leitung (6) verbunden ist.
7. Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Shunt-Regler (U1 , 20) ein Präzisions-Shunt-Reglerbaustein vom Typ TL431 ist.
8. Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, ferner umfassend einen elektronischen Schalter (Q3), welcher eingerichtet ist, eine Verbindung eines Gate-Anschlusses des Leistungstransistors (Q1) mit dem Bezugspotential wahlweise zu öffnen und zu schließen.
9. Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Stromsenkenschaltkreis (52, 53) als voll integrierter Zweipol (40) ausgebildet ist.
10. Die elektronische Last 15, 16, 17, 18) gemäß Anspruch 9, ferner umfassend einen elektronischen Schalter (Q4), der in dem voll integrierten Zweipol (40) ausgebildet ist, oder zwischen dem Zweipol (40) und dem ersten Anschluss (12a, 12b) oder zwischen dem Zweipol (40) und dem zweiten Anschluss (11a, 11b) ausgebildet bist, wobei der elektronische Schalter (Q4) ausgelegt ist, den Stromfluss durch den Zweipol (40) durch wahlweises Öffnen und Schließen zu unterbinden bzw. zu erlauben.
11 . Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß Anspruch 8 oder 10, wobei der elektronische Schalter (Q3, Q4) durch einen Mikrocontroller (30) oder einen
Schaltkreis mit diskreten elektronischen Bauelementen (31 ) gesteuert wird.
12. Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in Kombination mit einer Fahrzeuglampe (8), wobei die Fahrzeuglampe (8) eine LED-Retrofitlampe ist; und die elektronische Last (15, 16, 17, 18) parallel zu der Fahrzeuglampe (8) an die Versorgungsspannung liefernden ersten und zweiten Leitungen (6, 7) anschließbar ausgelegt ist.
13. Die elektronische Last (15, 16, 17, 18) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in Kombination mit einem Bordnetzsteuergerät (1 ) eines Fahrzeugs, einer Fahrzeuglampe (8) und den ersten und zweiten Leitungen (6, 7), die das Bordnetzsteuergerät (1 ) und die Fahrzeuglampe (8) verbinden, umfassend - 26 - das Bordnetzsteuergerät (1 ), das eingerichtet ist, über einen Kommunikationsbus (2) mit weiteren Erfassungs- und/oder Steuergeräten (3) in einem Fahrzeug zu kommunizieren, und das eingerichtet ist, den Betrieb wenigstens einer Fahrzeuglampe (8) zu steuern; die Fahrzeuglampe (8), wobei die Fahrzeuglampe (8) eine LED-Retrofitlampe ist; die erste Leitung (6), die ein Spannungspotential führt sowie die zweite Leitung (7), die ein Bezugspotential führt, wobei die Leitungen jeweils mit dem Bordnetzsteuergerät (1) elektronisch verbunden sind und das Bordnetzsteuergerät (1 ) entsprechend das Spannungspotential und das Bezugspotential bereitstellt; die elektronische Last (15, 16, 17, 18), wobei die elektronische Last parallel zu der Fahrzeuglampe (8) an den das Spannungspotential bzw. das Bezugspotential führenden ersten und zweiten Leitungen (6, 7) anschließbar ausgelegt ist.
14. Die elektronische Last gemäß Anspruch 13, wobei das Bordnetzsteuergerät (1) ausgelegt ist, in Bezug auf die Fahrzeuglampe (8) einen Kaltlampentest und/oder eine Betriebsart mit gepulster Leistungsversorgung durchzuführen.
15. Ein Verfahren zum Vermeiden eines Fehlersignals aufgrund eines Lampenstroms, der in dem Bordnetzsteuergerät (1 ) eines Fahrzeugs unter einen vorbestimmten Schwellwert gezogen wird, wenn eine konventionelle Fahrzeugleuchte für Glüh- oder Halogenlampen mit einer Fahrzeuglampe im Retrofit-Stil bestückt wird, die eine Halbleiterlichtquelle aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
Bereitstellen einer Versorgungsspannung zwischen einem ersten Anschluss (12a, 12b) und einem zweiten Anschluss (11a, 11 b), die mit einer Fahrzeugleuchte verbindbar ausgelegt sind, die dazu eingerichtet ist, eine Lampe (8) aufzunehmen;
Absenken eines elektrischen Stroms zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen derart, dass ein im Wesentlichen konstanter Stromfluss von dem ersten Anschluss (12a, 12b) zu dem zweiten Anschluss (11a, 11 b) unabhängig von einer sich über die Zeit hinweg veränderlichen Versorgungsspannung erhalten wird.
16. Das Verfahren gemäß Anspruch 15, ferner umfassend: - 27 -
Einbauen einer Fahrzeuglampe (8) mit einer Halbleiterlichtquelle in der Fahrzeugleuchte.
17. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, ferner umfassend: Beaufschlagen der Fahrzeuglampe (8) mit elektrischem Strom, während ein zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen (11 a, 11 b; 12a, 12b) erfasster elektrischer Strom davon abgehalten wird, unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts zu fallen.
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