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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeug-Blinker, ein Fahrzeug-Blinker-Steuergerät
und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts.
Als Blinker in Fahrzeugen, die auch als Fahrtrichtungsanzeiger bezeichnet
werden, werden zunehmend Leuchtdioden eingesetzt, die von einer Steuereinheit
außerhalb des Blinkers angesteuert werden. Dieses Fahrzeug-Blinker-Steuergerät
ist dann vorzugsweise für alle vier Blinker des Fahrzeugs
gleichzeitig zuständig.
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Um
im Falle einer Fehlermeldung einer Leuchtdiode im Blinker das Fahrzeug-Blinker-Steuergerät über
diesen Fehler zu informieren, wird in der
DE 198 52 351 A1 vorgeschlagen,
dem von dem Blinker verbrauchten Strom ein Pulsweiten moduliertes Signal
aufzumodulieren, um dem Steuergerät mitzuteilen, welcher
Fehler vorliegt.
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Diese
Vorrichtung ist aufwendig, da die Kodierung und Dekodierung eine
Vielzahl von Schaltungen benötigt, was wiederum die Fehleranfälligkeit des
Systems erhöht.
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Es
ist somit Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeug-Blinker und ein
Fahrzeug-Blinker-Steuergerät bereitzustellen, mit dem Fehler
in den Leuchtdioden auf eine weniger aufwendige Weise an das Steuergerät
gemeldet werden können.
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Es
ist auch Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zum
Ansteuern eines Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts bereitzustellen.
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Diese
Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche
gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den
Gegenständen der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird
ein Fahrzeug-Blinker mit einer Leuchtdiode und zwei Eingängen
zum Empfang einer Eingangsspannung bereitgestellt. Ein Schalter
ist zum Beaufschlagen der Leuchtdiode mit der Eingangsspannung vorgesehen.
Eine Messschaltung dient zum Überprüfen der Funktion
der Leuchtdiode. Eine Steuereinheit ist zum Steuern des Schalters
vorgesehen, wobei die Steuereinheit bei Fehlfunktion der Leuchtdiode
den Schalter so betätigt, dass die Zeitdauer, in der die
Leuchtdiode leuchtet, verkürzt wird.
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Der
Fahrzeug-Blinker ermöglicht, dass ein Fehler auf möglichst
unaufwendige Weise an das Fahrzeug-Blinker-Steuergerät
gemeldet werden kann. Dieses kann somit erkennen, dass die Steuerzeitdauer
für das Leuchten der Leuchtdiode verkürzt wird.
Dadurch ist es möglich, ohne aufwendige Modulierung und
Demodulierung des Signals den Fehler zu melden.
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Vorzugsweise
ist in der Messschaltung eine Spannungsmessschaltung zum Messen
der Spannung über der Leuchtdiode vorgesehen, da der Ausfall
einer Leuchtdiode in der Regel anhand der über der Leuchtdiode
anfallenden Spannung schnell erkannt wird.
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Vorzugsweise
ist eine Ladespeichervorrichtung zum Speichern von elektrischer
Energie für die Steuervorrichtung vorgesehen.
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Damit
ist es möglich, die Steuervorrichtung zumindest für
eine gewisse Zeitdauer weiter zu betreiben, auch wenn die Eingangsspannung
auf Null sinkt.
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In
einer Ausführungsform ist zwischen dem Schalter und der
Leuchtdiode eine Stromquelle vorgesehen, mit der die Leuchtdioden
möglichst effektiv angesteuert werden können.
Geeignet ist der Fahrzeug-Blinker auch, wenn mehrere Leuchtdioden
in diesem vorgesehen sind, die Leuchtdioden können damit
z. B. einzeln überprüft werden.
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In
einer Ausführungsform ist eine Triggerschaltung vorgesehen
zum Erkennen einer Spannungsänderung an den Eingängen.
Die Steuereinheit ist zum Empfang eines Ausgangssignals der Triggerschaltung
vorgesehen. Mit Hilfe der Triggerschaltung kann die Steuereinheit
erkennen, wann die Leuchtdiode anfangen soll zu leuchten, daraus
kann die Zeitdauer ermittelt werden.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug-Blinker-Steuergerät,
das einen Schalter zum Beaufschlagen eines Ausgangsanschlusses mit
einem Potential aufweist. Eine Strommessschaltung ist zum Messen des
durch den Ausgangsanschluss fließenden Stroms vorgesehen.
Eine Steuereinheit dient zum Schalten des Schalters und zum Detektieren
eines Fehlers im Falle, dass der gemessene Strom von einem vorbestimmten
Wert abweicht. Mit diesem Fahrzeug-Blinker-Steuergerät
kann detektiert werden, ob der Fahrzeug-Blinker weniger Strom verbraucht
als erwartet und daraus folgern, dass die Leuchtdiode defekt ist.
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Vorzugsweise
enthält die Strommessschaltung einen Stromspiegel, mit
einem solchen kann der Messwert für den Strom auf einfache
Art abgegriffen werden.
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In
einer Ausführungsform ist der Schalter als ein Leistungs-MOSFET
(metal oxide semiconductor field effect transistor) ausgebildet.
Solche Transistoren sind besonders für hohe Ströme
bei niedriger Verlustleistung ausgelegt.
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Falls
die Steuereinheit mit einem Bus zur Kommunikation mit anderen Steuerschaltungen
verbunden ist, können viele Meldungen an übergeordnete
Steuerungen ausgegeben werden sowie Befehle von diesen empfangen
werden.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Baugruppe aus einem erfindungsgemäßen
Fahrzeug-Blinker und einem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Blinker-Steuergerät.
Dabei ist ein Ausgangsanschluss des Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts über
eine Leitung mit einem der Eingänge des Fahrzeug-Blinkers verbunden.
Eine solche Baugruppe ist besonders geeignet für eine Vorrichtung,
bei der lediglich zwei Leitungen zwischen dem Fahrzeug-Blinker und
dem Fahrzeug-Blinker-Steuergerät vorgesehen sind. Die eine
ist die oben erwähnte Leitung zwischen dem Ausgangsanschluss
des Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts und einem der Eingänge
des Fahrzeug-Blinkers. Die andere Leitung bzw. Verbindung betrifft
die Masseverbindung, da die Masse ebenfalls jeweils mit Eingängen
der beiden Vorrichtungen verbunden ist.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts,
bei dem eine Zeitdauer zum Anschalten der Leuchtdiode durch die
Steuereinheit des Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts vorgegeben
wird. Der Schalter des Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts ist
für eine erste Zeitdauer angeschaltet. Anschließend
wird der Strom durch den Ausgangsanschluss gemessen. Falls der gemessene
Stromverlauf vor dem Ablauf der Zeitdauer unter einen vorbestimmten
Wert fällt, wird ein Fehler angezeigt. Ein solches Verfahren
ermöglicht ein schnelles und wenig fehleranfälliges
Betreiben des Steuergeräts.
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Verschiedene
Fehlertypen können mit Hilfe von unterschiedlichen Zeitdauerverkürzungen
gemeldet werden. Ist beispielsweise eine erste Leuchtdiode defekt,
wird die Zeitdauer um 10% verkürzt, ist eine zweite Leuchtdiode
defekt, wird die Zeitdauer um 15% verkürzt.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren anhand
eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen
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1 ein
erfindungsgemäßes Fahrzeug-Blinker-Steuergerät;
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2 einen
erfindungsgemäßen Blinker;
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3 Signalverläufe
der Spannungen und des Stroms durch den Verbindungsanschluss zwischen
Fahrzeug-Blinker und Fahrzeug-Blinker-Steuergerät.
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1 zeigt
ein Fahrzeug-Blinker-Steuergerät, das eine Steuereinheit 3,
einen Widerstand 4, einen ersten Stromspiegeltransistor 5,
einen zweiten Stromspiegeltransistor 6 und einen Leistungsschalter 7 aufweist.
Das Fahrzeug-Blinker-Steuergerät 1 empfängt
an einem ersten Eingang ein erstes Potential V, beispielsweise von
12 V über der Masse. Dieses erste Potential ist mit einem
ersten Anschluss des Widerstands 4 und mit dem Kollektor
des npn-Transistors 6 verbunden. Der Kollektor und die Basis
der Transistoren 5 und 6 sind miteinander verbunden.
Der Kollektor des ersten Stromspiegel-Transistors 5 ist
mit dem zweiten Anschluss des Widerstands 4 verbunden.
Die Emitter des ersten Stromspiegeltransistors 5 und des
zweiten Stromspiegeltransistors 6 sind mit der Source des
als selbst sperrender p-Kanal MOSFET Transistor ausgebildeten Leistungsschalters 7 verbunden.
Die Source dieses Transistors ist mit dem ersten Ausgangsanschlusses A
des Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts 1 verbunden.
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Die
Steuereinheit 3 empfängt an ihren Eingängen
für ihre Spannungsversorgung das Potential V und das Potential
der Masse 35. Es empfängt ferner von einem Bus 20 Steuersignale, über
die die Steuereinheit durch eine übergeordnete Steuereinheit
kontrolliert wird. Über den Bus 20 kann die Steuereinheit 3 auch
Nachrichten, z. B. Fehlermeldungen, an die übergeordnete
Steuereinheit ausgeben. Zudem ist ein Eingang der Steuereinheit 3 mit
dem zweiten Anschluss des Widerstands 4 verbunden und der
Ausgang der Steuereinheit 3 ist mit dem Gate des als Transistor
ausgebildeten Leistungsschalters 7 verbunden. Gibt die
Steuereinheit 3 ein niedriges Potential aus, öffnet
der Leistungsschalter 7, so dass ein Strom von dem ersten
Eingang des Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts 1 durch
den zweiten Stromspiegeltransistor 6 sowie parallel dazu
durch den Widerstand 4 und den ersten Stromspiegeltransistor 5 zur
Source des Leistungsschalters 7, durch die Laststrecke
des Leistungsschalters 7 zu seiner Drain und dem Ausgangsanschluss
A des Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts 1 fließt.
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Die
Transistoren 5 und 6 sind derart dimensioniert
und verschaltet, dass sie als Stromspiegel arbeiten, d. h. die jeweiligen
Kollektor-Emitter-Ströme sind proportional zueinander.
Dabei fließt der größte Teil des Stroms
durch den Transistor 6, damit nicht zu viele Wärmeverluste
im Widerstand 4 entstehen. Die über dem Widerstand 4 abfallende
Spannung ist ein Maß für den Strom durch den Transistor 5 und
somit auch für den Strom durch die Transistoren 6 und 7. Die
Spannung über dem Widerstand 4 ist proportional
zu dem Strom durch den Leistungsschalter 7. Die Steuereinheit 3 ist
mit einem Eingang mit dem zweiten Anschluss des Widerstands 4 verbunden.
Die Steuereinheit empfängt somit ein Maß für
den Strom durch den Leistungsschalter 7.
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Die
Steuereinheit 3 steuert den Leistungsschalter 7 folgendermaßen:
Die
Steuereinheit 3 empfängt über den Bus 20 ein Kommando,
den Blinker periodisch an- und auszuschalten. Der Leistungsschalter
wird mit einer Periode von beispielsweise 600 ms an- und ausgeschaltet. In
der Zeit, in der der Leistungsschalter 7 angeschaltet ist,
wird der Stromfluss periodisch gemessen. Wenn der Strom oberhalb
eines vorbestimmten Schwellwertes während der Zeit, in
der der Leistungsschalter 7 aktiviert ist, liegt, geht
das Fahrzeug-Blinker-Steuergerät 1 davon aus,
dass der Blinker ohne Fehler arbeitet.
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Falls
der Leistungsschalter 7 angeschaltet ist und die Steuereinheit 3 detektiert,
dass der Stromfluss nicht oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes
ist, geht diese Steuereinheit 3 davon aus, dass der Blinker
nicht korrekt aufgrund einer Fehlfunktion funktioniert. Dann informiert
die Fahrzeug-Blinker-Steuereinheit 3 über den
Bus 20 das übergeordnete Steuergerät
des Fahrzeugs über diesen Fehlerzustand. Anhand dieses
Status führt das übergeordnete Steuergerät
verschiedene Maßnahmen aus. Dies kann die Benachrichtigung
des Fahrzeugführers sein, die Erhöhung der Frequenz
des Blinkers, das Speichern des Fehlertyps, eine zentrale Fehlerbenachrichtigung über
ein WLAN zu einer Werkstatt oder ähnliches. Um dies zu
erreichen, wird ein Blinker mit spezifischen Merkmalen bereitgestellt.
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2 zeigt
einen erfindungsgemäßen Fahrzeug-Blinker 2,
wie er im Fahrzeug angebracht ist, um eine Richtungsanzeige des
Fahrzeugs zu markieren.
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Der
Fahrzeug-Blinker 2 enthält eine Steuereinheit 10,
eine Messschaltung 100, eine Triggerschaltung 101,
eine Diode 8, einen Kondensator 9, eine erste
Stromquelle 11, eine zweite Stromquelle 12, eine
erste Leuchtdiode 13, eine zweite Leuchtdiode 14 sowie
einen Schalter 15. Der Fahrzeug-Blinker 2 empfängt
an seinem Eingang E ein Potential. Der Eingang E ist mit dem Ausgangsanschluss
A des Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts 1 über
eine Ein-Draht-Leitung verbunden.
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Der
Schalter 15 ist mit seiner Laststrecke zwischen dem Eingang
E und jeweils ersten Anschlüssen der Stromquelle 11 und 12 verbunden.
Der zweite Anschluss der Stromquelle 11 ist mit der Anode
der Leuchtdiode 13 verbunden, deren Kathode mit der Masse 35 verbunden
ist. Der zweite Anschluss der Stromquelle 12 ist mit der
Anode der Leuchtdiode 14 verbunden, deren Kathode mit der
Masse 35 verbunden ist. Die Steuereinheit 10 weist
die Versorgungseingänge S und M und den Ausgang A auf.
Die Triggerschaltung 101 weist einen Eingang T und die Messschaltung 100 die
Eingänge D1 und D2 auf.
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Die
Diode 8 ist mit ihrer Anode an den ersten Eingang E und
mit ihrer Kathode an eine erste Platte des Kondensators 9 angeschlossen.
Die zweite Platte des Kondensators 9 ist mit der Masse 35 verbunden.
Die Kathode der Diode 8 ist zusätzlich mit dem Eingang
S der Steuereinheit 10 verbunden. Mit dem Eingang T ist
der erste Eingang E verbunden. Der Eingang D1 ist mit der Anode
der Leuchtdiode 13 und der Eingang D2 mit der Anode der
Leuchtdiode 14 verbunden.
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Die
Steuereinheit 10 ist mit ihrem Ausgang A mit dem Schalteingang
des Schalters 15 verbunden. Ist der Schalter 15 geschlossen,
stellen die konstanten Stromquellen 11 und 12 jeweils
einen konstanten Strom zur Verfügung, der durch jeweils
die Leuchtdioden 13 bzw. 14 fließt. Die
Spannung über den Leuchtdioden 13 und 14 wird
in der Steuerschaltung gemessen. Die Steuerschaltung 10 wird
durch die Schaltung aus Diode 8 und Kondensator 9 versorgt. Am
ersten Eingang E wird periodisch ein Potential von 0 V und 12 V
bereitgestellt. Diese Schwankungen werden durch die Glättungsschaltung
aus Diode 8 und Kondensator 9 geglättet,
so dass die Steuereinheit 10 von einer im Wesentlichen
konstanten Spannung SU versorgt wird.
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Der
Schalter 15 ist im Normalzustand geschlossen. Somit versorgt
die an den Eingängen angelegte Spannung die Leuchtdioden 13 und 14 direkt über
die Stromquellen 11 und 12. Das Signal am Eingang
T der Steuereinheit 10 zeigt an, wann eine Potentialänderung
am Eingang E erfolgt. Die Versorgungsspannung für die Steuereinheit 10 kann
immer noch die Steuereinheit 10 versorgen, wenn das Potential
am ersten Eingang E Null ist.
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Es
versteht sich, dass anstelle des Kondensators 9 auch andere
Energiespeichergeräte vorgesehen werden können.
Wenn der Blinker 10 angeschaltet wird, d. h. ein hohes
Potential wird am Eingang E bereitgestellt, wird die Steuereinheit 10 mit Spannung
SU versorgt und das Trägersignal am Eingang T benachrichtigt über
die Triggerschaltung 101 die Steuereinheit 10,
dass die Leuchtdioden 13 und 14 durch das Fahrzeug-Blinker-Steuergerät 1 angeschaltet
werden.
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Da
der Schalter 15 geschlossen ist, fließt ein konstanter
Strom durch die Leuchtdioden 13 und 14, was einen
Spannungsabfall über jeder der Leuchtdioden 13 und 14 bewirkt.
Dieser Spannungsabfall wird von der Messschaltung 100 erkannt,
die diese Information an die Steuereinheit 10 weiterleitet.
Falls die detektierten Spannungen innerhalb von vorbestimmten Grenzen,
die ein Funktionieren der LED anzeigen, sind, bleiben die Leuchtdioden
so lange an, wie am Eingang E ein positives Potential anliegt.
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Falls
dagegen die von der Messschaltung 100 gemessenen Spannungen über
den Leuchtdioden 13 und 14 außerhalb
dieser Grenzen sind, wird der Schalter 15 durch die Steuereinheit
aktiv ausgeschaltet, bevor der Zyklus beendet ist. Als Zyklus wird hier
die Zeit, in der ein hohes Potential am ersten Eingang E anliegt,
bezeichnet. Die Schaltfrequenz liegt normalerweise bei etwa 1,5
Hz entsprechend der gesetzlichen Anforderungen. Beispielsweise wird
dabei die Zeitdauer bei Vorliegen eines Fehlers von 333 ms auf 300
ms verkürzt. Diese Verkürzung nimmt das menschliche
Auge nicht wahr.
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Falls
der Schalter 15 aktiv von der Steuereinheit 10 aufgrund
einer Fehlfunktion der Leuchtdioden geöffnet wurde, wird
dies von dem Fahrzeug-Blinker-Steuergerät 1 detektiert.
Dieses misst, dass der Stromverbrauch durch den Leistungsschalter 7 abnimmt.
Entsprechend wird von der Steuereinheit 3 des Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts
eine der oben beschriebenen Maßnahmen getroffen.
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3 veranschaulicht
Signalverläufe am Eingang E des Fahrzeug-Blinkers 2.
Der Leistungsschalter 7 des Fahrzeug-Blinker-Steuergeräts 1 schaltet
periodisch an und aus. Entsprechend ist das Potential O am Eingang
E des Fahrzeug-Blinkers 2 abwechselnd für jeweils
300 ms auf hohem Potential und auf 0 V.
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Der
zweite Signalverlauf zeigt den Stromverlauf durch den Leistungsschalter 7 in
dem Fall, dass die Leuchtdioden 13 und 14 nicht
defekt sind. In diesem Fall steigt der Stromverbrauch nach Erhöhen des
Potentials aufgrund der Ladespeichervorrichtung zunächst
steil an, fällt exponentiell auf ein niedriges Niveau und
sinkt dann, wenn das Potential auf 0 V geht, auf 0 A ab.
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Der
dritte Signalverlauf zeigt den durch den Leistungsschalter 7 fließenden
Strom im Falle eines Defektes einer der Leuchtdioden 13 oder 14.
Nach etwa 100 ms detektiert die Steuereinheit 10 des Fahrzeug-Blinkers 2,
dass die Spannung über der Leuchtdiode 14 stark
gestiegen ist. Daraus kann gefolgert werden, dass die Leuchtdiode 14 defekt
ist und kein Strom mehr durch sie fließt. Entsprechend öffnet
der Schalter 10 den Schalter 15, so dass kein
Strom mehr in den Fahrzeug-Blinker 2 fließt. Somit
fließt auch kein Strom mehr durch den Leistungsschalter 7, was
von dem Steuergerät 3 detektiert wird. Der Stromverlauf
durch den Leistungsschalter steigt somit wie beim zweiten Signalverlauf
zunächst steil an, sinkt dann exponentiell auf ein mittleres
Niveau und sinkt dann allerdings bereits nach 100 ms auf Null. Aus
der Differenz zwischen dem Spannungspuls gemäß der
ersten Signalform und dem Strompuls gemäß der
dritten Signalform erkennt die Steuereinheit 3, dass ein
Fehler vorliegt und meldet entsprechend einen Fehler an ein übergeordnetes
Steuergerät.
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Der
Bus 20 kann beispielsweise als ein LAN (local area network)
oder ein CAN-Bus (controller area network) ausgebildet sein. Das
Fahrzeug-Blinker-Steuergerät 1 kann auch Teil
eines übergeordneten Fahrzeug-Steuergeräts sein
und braucht mit diesem dann nicht mehr über einen Bus 20 zu
kommunizieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug-Blinker-Steuergerät
- 2
- Fahrzeug-Blinker
- 3
- Steuereinheit
- 4
- Widerstand
- 5
- Transistor
- 6
- Transistor
- 7
- Leistungsschalter
- 8
- Diode
- 9
- Kondensator
- 10
- Steuereinheit
- 11
- Stromquelle
- 12
- Stromquelle
- 13
- Leuchtdiode
- 14
- Leuchtdiode
- 15
- Schalter
- 20
- Bus
- 35
- Masse
- 100
- Messschaltung
- 101
- Triggerschaltung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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