-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Beleuchtungseinrichtung weist dabei einen Strang mit mehreren Lichtquellen sowie ein Steuergerät auf.
-
Zahlreiche Steuergeräte sind aus technischen oder kostentechnischen Gründen nicht in der Lage, alle für die Erfassung von Regelgrößen benötigten Eingangsgrößen zu messen, sondern oftmals nur für eine modellbasierte Berechnung derselben ausgelegt. Hinzu kommt, dass es verschiedene Schaltzustände gibt, die nicht alle eine Messung der benötigten Größen erlauben. Dies kann beispielsweise bei einer Pulsweitenmodulation vorliegen, deren Frequenz nicht dem Abtasttheorem der zu messenden Größe übereinstimmt.
-
Die Druckschrift
US 9 769 898 B1 beschreibt eine Kurvenberechnung für eine angepasste Pulsweitenmodulation für eine verbesserte Genauigkeit. Ein LED-Controller weist einen Absolutwertrechner auf, mit dem ein Anfangswert einer Lichtintensität für ein gewünschtes Licht berechnet werden kann. Der LED-Controller kann auch eine Verarbeitungslogik aufweisen. Jeder LED-Controller ist dazu ausgelegt, eine Vielzahl von PWM-Profilen lokal abzuspeichern. Dabei beinhaltet jedes PWM-Kurvenprofil einen Satz von Koeffizienten, der eine spezielle PWM-Kurve repräsentiert.
-
Die Offenlegungsschrift
DE 10 2011 017 697 A1 beschreibt ein Verfahren zur Leuchtweitenregulierung zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs und ein Lichtsteuergerät. Dazu wird ein Kamerabild zumindest einer Kamera des Fahrzeugs eingelesen, wobei das Kamerabild zumindest einen Teil eines Abbilds einer Projektionsfläche eines Lichtkegels des Scheinwerfers vor dem Fahrzeug umfasst. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bestimmen zumindest einer Koordinate eines vordefinierten Helligkeitsübergangs und/oder einer vordefinierten Helligkeitsinhomogenität in dem Kamerabild. Weiterhin wird die Koordinate mit einer Soll-Koordinate verglichen, um eine Differenz der Koordinate von der Soll-Koordinate zu erhalten, wobei die Soll-Koordinate eine Koordinate repräsentiert, an der der vordefinierte Helligkeitsübergang oder die vordefinierte Helligkeitsinhomogenität erwartet wird. Das Verfahren beinhaltet weiterhin einen Schritt des Ansteuerns des Scheinwerfers mit einem von der Differenz abhängigen Leuchtweitenänderungssignal, um die Leuchtweite zu ändern.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, welches erlaubt, eine für die jeweilige Beleuchtungseinrichtung spezifische Kenngröße für deren Ansteuerung zu bestimmen.
-
Diese Aufgabe wird gemäß den vorliegenden unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vor, wobei die Beleuchtungseinrichtung einen Strang mit mehreren Lichtquellen und ein Steuergerät aufweist. In einem Schritt a wird mindestens eine Lichtquelle in dem Strang der Beleuchtungseinrichtung in einer Lernphase bei einer ersten Stromstärke aktiviert. Dabei weist die erste Stromstärke für diesen Schritt a einen geringeren Wert gegenüber einer zweiten Stromstärke in einer Betriebsphase nach der Lernphase auf. Diese erste Stromstärke kann insbesondere einen Wert von etwa 100 Milliampere annehmen. Diese erste Stromstärke wird dabei insbesondere derart bestimmt, sodass bei einem Aktivieren aller in dem Steuergerät vorhandenen Kanäle das betreffende Steuergerät nicht überfordert wird. Aus praktischen Gründen kann das Steuergerät in der Regel nicht beliebig kleine Stromstärken bereitstellen. In der Praxis hat sich eine erste Stromstärke von etwa 100 Milliampere als effizient erwiesen.
-
In einem Schritt b wird eine erste Strangspannung des Strangs gemessen, wobei die Strangspannung eine Potentialdifferenz des Strangs während des Schritts a beschreibt. Zudem wird eine Temperatur des Strangs gemessen, welche beschreibt bei welcher Temperatur Schritt a durchgeführt wird. Mit anderen Worten wird im Schritt b die erste Strangspannung gemessen, welche sich dadurch ergibt, dass in der Lernphase an dem Strang die erste Stromstärke anliegt. Der Strang kann beispielsweise auf einer Platine angeordnet sein, welche zugleich einen oder mehrere Temperatursensoren aufweist. In diesem Fall kann die Temperatur des Strangs durch entsprechendes Auslesen der jeweiligen Temperatursensoren gewonnen werden. Im Idealfall findet bei mehreren Temperatursensoren eine Mitteilung der jeweiligen Temperaturen statt. Insbesondere können alle Lichtquellen in dem Strang aktiviert werden. Die in diesem Fall gemessene Strangspannung bezieht sich dann auf alle aktivierten Lichtquellen. Werden beispielsweise zwei Lichtquellen aktiviert, so bezieht sich die erste Strangspannung auf den Strang mit den zwei aktivierten Lichtquellen. Dies bedeutet, dass die erste Strangspannung insbesondere davon abhängig ist, ob und wie viele Lichtquellen aktiviert werden. Bevorzugt werden zum Messen der ersten Strangspannung alle Lichtquellen des Strangs aktiviert.
-
Zum Abschließen der Lernphase wird in einem Schritt c die gemessene erste Strangspannung und die Temperatur abgespeichert. Vorzugsweise werden die erste Strangspannung sowie die dazugehörige Temperatur in einem nichtflüchtigen Speicher des Steuergeräts abgespeichert beziehungsweise hinterlegt. Idealerweise wird die erste Stromstärke ebenfalls abgespeichert. Das heißt der nichtflüchtige Speicher des Steuergeräts kann die gemessene erste Strangspannung, die dazugehörige Temperatur von Schritt a sowie die erste Stromstärke als Informationen aufweisen. Diese Informationen können jedoch auch bei einer anderen Komponente beziehungsweise einem externen Speichergerät abgespeichert werden. Die gemessene erste Strangspannung sowie die dazugehörige Temperatur und im Idealfall auch die erste Stromstärke werden bevorzugt innerhalb der Beleuchtungseinrichtung abgespeichert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Beleuchtungseinrichtung diese Informationen stets verfügbar hat. Eine Datenverbindung zu einem weiteren Bauteil kann daher entfallen.
-
Eine zweite Strangspannung in einer Betriebsphase der Beleuchtungseinrichtung wird in einem Schritt d bei einer zweiten Stromstärke auf Basis der im Schritt c abgespeicherten ersten Strangspannung und der dazugehörigen Temperatur von Schritt b sowie einer Temperatur des Strangs in der Betriebsphase ermittelt. Dies bedeutet insbesondere, dass die zweite Strangspannung von der ersten Strangspannung und der dazugehörigen Temperatur von Schritt b abgeleitet wird oder daraus berechnet wird. Anstelle die zweite Strangspannung auf Basis der ersten Strangspannung und der dazugehörigen Temperatur von Schritt b zu berechnen kann die zweite Strangspannung auch tabellarisch, zum Beispiel anhand einer Look-up-Tabelle ermittelt werden. Die zweite Strangspannung wird in aller Regel nicht direkt gemessen, da in der Betriebsphase meist eine Pulsweitenmodulation zur Realisierung konkreter Lichtfunktionen erfolgt. Eine Spannungsmessung hat meistens Abtastzeitpunkte, die asynchron zur Pulsweitenmodulation sind. Daher ist in den meisten Fällen ein direktes Messen der zweiten Strangspannung nicht möglich. Die zweite Strangspannung ist insbesondere ebenfalls eine Potentialdifferenz des Strangs.
-
In der Betriebsphase liegt an dem Strang eine zweite Stromstärke vor, welche sich von der ersten Stromstärke in Schritt a unterscheidet. Die zweite Stromstärke ist meist deutlich größer als die erste Stromstärke. Sie kann Werte von wenigen Ampere annehmen, während die erste Stromstärke bevorzugt im Bereich von 100 Milliampere liegt. Im Schritt d wird insbesondere ebenfalls eine Temperatur des Strangs in der Betriebsphase gemessen. Die Temperatur in Schritt d kann sich von der Temperatur in Schritt a unterscheiden. Das bedeutet, dass die Temperatur des Strangs in der Lernphase eine andere sein kann wie die Temperatur des Strangs in der Betriebsphase. Unterscheiden sich diese beiden Temperaturen nicht oder nur sehr geringfügig, so kann eventuell das Verfahren auch ohne Berücksichtigung der Temperatur durchgeführt werden. Da jedoch das Ermitteln der zweiten Strangspannung beziehungsweise das Messen der ersten Strangspannung temperaturabhängig ist, werden die jeweiligen Temperaturen in der Lernphase und Betriebsphase dieses Verfahrens bevorzugt erfasst beziehungsweise gemessen. Insbesondere kann die Beleuchtungseinrichtung eine Eigenwärme entwickeln, welche die Strangspannung beeinflussen kann.
-
Betreffend der unabhängigen Ansprüche ist hervorzuheben, dass eine „reguläre“ Pulsweitenmodulation in der Lernphase bevorzugt nicht eingesetzt wird. Es wird mindestens eine Lichtquelle aktiviert. Die reguläre Pulsweitenmodulation erzeugt insbesondere anhand von Tastgraden zwischen 0 % und 100 % mehrere rechteckförmige Spannungsverläufe, die unterschiedliche rechteckige Spannungssignale unterschiedlicher Zeitdauer aufweisen. Diese Art der Pulsweitenmodulation ist für die Lernphase nicht vorgesehen, sondern der Betriebsphase vorbehalten. Dadurch können in der Betriebsphase unterschiedliche Lichtfunktionen der Beleuchtungseinrichtung realisiert werden. Der Leistungsverbrauch in der Betriebsphase kann mittels der Informationen aus der Lernphase besser beziehungsweise genauer angegeben werden als mittels einer häufig angewandten Worst-Case-Abschätzung.
-
Wird in den abhängigen Ansprüchen oder in den Beispielen bereits die Pulsweitenmodulation in der Lernphase erwähnt, so findet eine „atypische“ Pulsweitenmodulation statt. Kommt die Pulsweitenmodulation bereits in der Lernphase zum Einsatz, so beträgt der Tastgrad entweder genau 0 % oder genau 100 %. Anders ausgedrückt wird in diesem Fall die Pulsweitenmodulation wie ein Schalter eingesetzt. Durch die Tastgrade von 0 % oder 100 % wirkt die Pulsweitenmodulation wie ein Schalter. Das heißt, dass in der Lernphase bevorzugt niemals eine „reguläre“ Pulsweitenmodulation wie in der Betriebsphase stattfindet. So kann sichergestellt werden, dass in der Lernphase die erste Strangspannung korrekt gemessen wird.
-
In einem Schritt e wird ein Steuersignal zum Steuern der Beleuchtungseinrichtung und/oder einer vorgegebenen weiteren Komponente des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Leistungsverbrauch der Beleuchtungseinrichtung erzeugt, welcher durch die zweite Strangspannung und der dazugehörigen zweiten Stromstärke bestimmt ist. Das Produkt aus der zweiten Strangspannung und der zweiten Stromstärke ergibt im Idealfall den Leistungsverbrauch der Beleuchtungseinrichtung. Dabei werden Phänomene höherer Ordnung in dieser einfachen Betrachtung vernachlässigt. Idealerweise werden die erste Strangspannung sowie die Temperatur in der Lernphase für jede einzelne Beleuchtungseinrichtung beziehungsweise für jeden einzelnen Strang einer Beleuchtungseinrichtung separat gemessen. Damit kann ein jeweils individueller Leistungsverbrauch des Strangs beziehungsweise der Beleuchtungseinrichtung ermittelt oder angegeben werden. Der so ermittelte Leistungsverbrauch der Beleuchtungseinrichtung beziehungsweise des Strangs ist in der Regel eine bessere Abschätzung als eine konservative Worst Case-Abschätzung. Eine Worst Case-Abschätzung sieht beispielsweise für jede einzelne Lichtquelle einen einheitlichen Spannungsabfall von etwa 3,5 Volt vor. Würde beispielsweise im Schritt d die zweite Strangspannung ergeben, dass lediglich ein Spannungsabfall von 3,0 Volt vorliegt, so wäre der so ermittelte Leistungsverbrauch um über zwei Drittel gegenüber der Worst Case-Abschätzung reduziert. Dies bedeutet, dass die Belastung für das Steuergerät beziehungsweise für das Bordnetz des Kraftfahrzeugs nicht so groß ist wie im Fall der Worst Case-Abschätzung. Ein Herunterregeln beziehungsweise Abschalten der Beleuchtungseinrichtung oder von Teilen der Beleuchtungseinrichtung ist daher in diesem Fall noch nicht notwendig.
-
Tendenziell wird das Steuern der Beleuchtungseinrichtung dadurch verbessert, dass eine individuelle Kenngröße beziehungsweise mehrere individuelle Kenngrößen für die Beleuchtungseinrichtung ermittelt werden können, welche einen tatsächlichen individuellen Leistungsverbrauch der Beleuchtungseinrichtung oder des jeweiligen Strangs angeben können. Diese individuellen Kenngrößen sind insbesondere die erste Strangspannung und die dazugehörige Temperatur von Schritt b. Sie sind unter anderem auch durch Fertigungstoleranzen, thermischen Verhalten der Platine beeinflusst. Somit stellen die erste Strangspannung und die Temperatur von Schritt b Kenngrößen dar, die sich auf eine ganz bestimmte Beleuchtungseinrichtung bzw. sogar auf einen ganz bestimmten Strang der Beleuchtungseinrichtung beziehen kann. Man kann sagen, dass die erste Strangspannung sowie die dazugehörige Temperatur eine Art „elektrischer Fingerabdruck“ für den jeweiligen Strang oder die jeweilige Beleuchtungseinrichtung darstellen. In einer Serienproduktion kann so dennoch eine individuelle Optimierung der einzelnen Beleuchtungseinrichtung (z.B. Scheinwerfer) ermöglicht werden.
-
Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass das Steuersignal zusätzlich in Abhängigkeit von einer Leistungsgrenze eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs in der Betriebsphase erzeugt wird. Es ist sehr sinnvoll, den Leistungsverbrauch der Beleuchtungseinrichtung oder des jeweiligen Strangs mit der Leistungsgrenze eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs zu vergleichen. Bei entsprechend hoher Leistungsgrenze des Bordnetzes ist ein Drosseln des Leistungsverbrauchs der Beleuchtungseinrichtung nicht nötig. Dabei sollte idealerweise berücksichtigt werden, dass weitere elektronische Komponenten des Kraftfahrzeugs das Bordnetz des Kraftfahrzeugs belasten können. Vorzugsweise wird vor dem Erreichen der Leistungsgrenze des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs der Leistungsverbrauch der Beleuchtungseinrichtung gedrosselt. Dies bedeutet insbesondere, dass die Stromstärke für die Beleuchtungseinrichtung herabgesetzt werden kann. Dies äußert sich in der Regel an der Beleuchtungseinrichtung durch eine entsprechend reduzierte Helligkeit. Das heißt in dieser Variante der Erfindung erkennt das Steuergerät die Leistungsgrenze des Bordnetzes beziehungsweise die noch verbleibenden Leistungsreserven des Bordnetzes. Anhand der verbleibenden Leistungsreserven des Bordnetzes kann das Steuergerät den Leistungsverbrauch der Beleuchtungseinrichtung anpassen und steuern.
-
Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass die erste Stromstärke in Abhängigkeit von einer Leistungsgrenze des Steuergeräts ermittelt wird. Auch das Steuergerät weist in der Regel eine Leistungsgrenze auf. Da in der Regel der Leistungsverbrauch der gesamten Beleuchtungseinrichtung ermittelt werden soll, werden für den Schritt a insbesondere alle verfügbaren Kanäle des Steuergeräts aktiviert. So kann bei mehreren Strängen zugleich durch das Steuergerät die jeweilige erste Strangspannung gemessen werden. Das Steuergerät weist in vielen Fällen mehrere Kanäle auf, wobei jeder Kanal eine individuelle Leistungsgrenze aufweisen kann. Zudem kann das Steuergerät an sich ebenfalls eine Leistungsgrenze für das gesamte Steuergerät aufweisen. Die erste Stromstärke wird nun insbesondere so gewählt, dass die Leistungsgrenze für den jeweiligen Kanal des Steuergeräts sowie die Leistungsgrenze für das Steuergerät insgesamt nicht übersteigt. Das heißt das Steuergerät kann mehrere Leistungsgrenzen betreffend den jeweiligen Kanal aufweisen. Die erste Stromstärke wird nun insbesondere derart bestimmt, sodass keine dieser Leistungsgrenzen überschritten wird. Damit kann die Kapazität des Steuergeräts optimal genutzt werden.
-
Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass die Lernphase vor einer Inbetriebnahme der Beleuchtungseinrichtung erfolgt. Die Verfahrensschritte a bis c (Lernphase) können die jeweiligen Beleuchtungsfunktionen der Beleuchtungseinrichtung während eines Betriebs kurzzeitig beeinträchtigen. Daher ist in dieser Variante vorgesehen, dass die Lernphase vor der Inbetriebnahme der Beleuchtungseinrichtung erfolgt. So kann vermieden werden, dass das Steuergerät die Beleuchtungseinrichtung im Kraftfahrzeug sich während einer Autofahrt erneut vermessen muss. Dies bedeutet, dass das Steuergerät nicht während der Autofahrt die erste Stromstärke am Strang anlegen muss und die erste Strangspannung sowie die dazugehörige Temperatur messen muss. Im Idealfall werden die Schritte a bis c (Lernphase) bereits bei einem Produzenten der Beleuchtungseinrichtung durchgeführt. Die so gewonnenen Größen (erste Strangspannung und dazugehörige Temperatur) sind in einem Neuwagen im Idealfall bereits in der Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs hinterlegt und dienen dazu, die Beleuchtungseinrichtung im weiteren Betriebsverlauf des Kraftfahrzeugs effizienter anzusteuern. Damit können Einflüsse auf den Betrieb vor Kunde vermieden werden.
-
Ein weiteres Verfahren sieht vor, dass die Verfahrensschritte a bis e bei Vorliegen eines Aktivierungssignals des Steuergeräts ausgeführt werden und dass das Steuergerät das Aktivierungssignal in Abhängigkeit von einer Betriebsbedingung von dem Kraftfahrzeug und/oder der Beleuchtungseinrichtung bereitstellt. Das Aktivierungssignal kann beispielsweise manuell induziert werden. So kann beispielsweise ein Fahrer des Kraftfahrzeugs bei Vorliegen einer gemeldeten Störung der Beleuchtungseinrichtung die Verfahrensschritte a bis e manuell aktivieren und somit erreichen, dass neue Informationen betreffend die erste Strangspannung, der dazugehörigen Temperatur und/oder die erste Stromstärke neu abgespeichert werden. Mit anderen Worten kann manuell eine neue Kalibration der Beleuchtungseinrichtung induziert werden. Das Messen und Abspeichern der ersten Strangspannung, der dazugehörigen Temperatur und eventuell der ersten Stromstärke kann als Kalibration der Beleuchtungseinrichtung bezeichnet werden.
-
Diese Kalibration kann in Abhängigkeit von einer Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs erfolgen. Stellt das Steuergerät beispielsweise kurzzeitige starke Temperaturschwankungen fest, so kann es in diesem Fall eine neue Kalibration der Beleuchtungseinrichtung einleiten. In diesem Fall könnte bei einer neuen ersten Stromstärke eine neue erste Strangspannung sowie eine neue dazugehörige Temperatur gemessen sowie idealerweise im Steuergerät abgespeichert werden. Die neue erste Stromstärke wird dabei bevorzugt nicht geändert und hat denselben Wert wie bei der ursprünglichen Kalibration. Das Steuergerät kann jedoch die Kalibration der Beleuchtungseinrichtung mehrfach ausführen, um mehrere Werte für die erste Strangspannung, die dazugehörige Temperatur oder erste Stromstärke zu erhalten. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren auf eine breitere Datenbasis gestellt werden. Insbesondere kann es möglich sein, anhand der mehrfach vorgenommenen Kalibration eine Interpolation durchzuführen, um statistische Messschwankungen zu reduzieren.
-
Ein weiteres Verfahren dieser Erfindung sieht vor, dass die Verfahrensschritte a bis c bei mehreren unterschiedlichen Temperaturen ausgeführt werden und die jeweils gemessene Strangspannung und die dazugehörige Temperatur abgespeichert werden. Wird die Lernphase bei mehreren unterschiedlichen Temperaturen ausgeführt, so kann die jeweils vorliegende Temperaturabhängigkeit der durchgeführten Messung bezüglich der Strangspannung festgestellt werden. Insbesondere werden jene Temperaturen gewählt, weleher die Beleuchtungseinrichtung in der Betriebsphase ausgesetzt ist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass für Kraftfahrzeuge, welche in Wüstenregionen eingesetzt werden sollen, die Verfahrensschritte a bis c bei Temperaturen zwischen 30 und 40 Grad Celsius durchgeführt werden.
-
Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass zum Berechnen der zweiten Strangspannung eine vorgegebene Temperaturcharakteristik des Strangs berücksichtigt wird. In der Betriebsphase liegt in der Regel nicht dieselbe Temperatur vor wie in der Lernphase. Um die zweite Strangspannung zu berechnen beziehungsweise zu ermitteln, wird in dieser Variante der Erfindung eine vorgegebene Temperaturcharakteristik des Strangs berücksichtigt. Anhand der vorgegebenen Temperaturcharakteristik des Strangs kann so zu jeder Temperatur in der Betriebsphase die jeweilige zweite Strangspannung ermittelt werden. Dies kann beispielsweise anhand einer Lookup-Tabelle oder einer vorgegebenen Temperaturfunktion erfolgen. Die Temperaturfunktion kann beispielsweise mit variablen Koeffizienten gezielt auf den jeweiligen Strang angepasst sein. So kann die Temperaturabhängigkeit der zweiten Strangspannung effizient berücksichtigt werden.
-
Ein weiteres Verfahren sieht vor, dass mittels einer Pulsweitenmodulation eine einzige Lichtquelle des Strangs durch einen Tastgrad von 100 % aktiviert wird und die restlichen Lichtquellen durch einen Tastgrad von 0 % deaktiviert werden, um eine Vorwärtsspannung betreffend die eine einzige Lichtquelle zu ermitteln. In manchen Fällen kann es sinnvoll sein, eine Fehlerquelle innerhalb des Strangs zu lokalisieren. Das heißt ein Defekt kann sich nur auf eine einzige oder mehrere Lichtquellen beziehen. Um in dieser Situation eine ungewöhnliche Abweichung beziehungsweise fehlerhafte Lichtquelle zu lokalisieren, kann das Ausmessen beziehungsweise Vermessen der jeweiligen Vorwärtsspannung hilfreich sein. Im Idealfall wurde für jede einzelne Lichtquelle vor einem Defekt die jeweilige Vorwärtsspannung gemessen und abgespeichert. Die in dieser Variante der Erfindung gemessene Vorwärtsspannung kann mit einem früheren Wert der Vorwärtsspannung verglichen werden. Dies kann jeweils für jede einzelne Lichtquelle des Strangs erfolgen. So kann für jede einzelne Lichtquelle die jeweilige Vorwärtsspannung gemessen werden und die so ermittelten Vorwärtsspannungen zu den jeweiligen Lichtquellen mit früheren dazugehörigen Vorwärtsspannungen verglichen werden. So kann eine fehlerhafte Lichtquelle beziehungsweise ein Defekt in dem Strang besser lokalisiert werden. Im Idealfall muss nur ein Teil der Beleuchtungseinrichtung repariert oder ersetzt werden.
-
Ein weiteres Verfahren sieht vor, dass mittels der Pulsweitenmodulation zwei unmittelbar benachbarte Lichtquellen des Strangs durch einen Tastgrad von 100% aktiviert werden und die restlichen Lichtquellen des Strangs durch einen Tastgrad von 0 % deaktiviert werden, um eine Teilstrangspannung betreffend die zwei unmittelbar benachbarten Lichtquelle zu ermitteln. Die Vorteile der zuvor genannten Variante der Erfindung gelten sinngemäß auch für diese Variante der Erfindung.
-
Die Erfindung stellt auch eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Strang bereit, der mehrere Lichtquellen aufweist. Zudem weist die Beleuchtungseinrichtung ein Steuergerät auf, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, eine Strangspannung entlang des Strangs sowie eine gegenwärtige Temperatur des Strangs zu messen. Dabei ist das Steuergerät derart ausgestaltet, ein Verfahren nach einem der vorigen Varianten dieser Erfindung durchzuführen. Die Beleuchtungseinrichtung kann insbesondere als ein Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Sie kann auch nur ein Teil des Scheinwerfers für das Kraftfahrzeug sein. Die Beleuchtungseinrichtung kann im Front- sowie im Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die vorliegende Erfindung kann prinzipiell auf jede Art von Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge angewandt werden. Eine bauliche Veränderung der Beleuchtungseinrichtung ist in der Regel nicht nötig. Die vorgenannten Beispiele und Vorteile gelten sinngemäß auch für diesen Vorrichtungsanspruch.
-
Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vor, wobei eine der mehreren Lichtquellen als LED-Element ausgebildet ist. LED-Elemente eignen sich besonders gut für Matrixscheinwerfersysteme. Sie können individuell angesteuert werden und somit können unterschiedliche Lichtfunktionen realisiert werden. Zudem sind LED-Elemente in der Regel langlebiger als Halogenlichtlampen. Auch hinsichtlich des Energieverbrauchs ergeben sich bei LED-Elementen Vorteile gegenüber konventionellen Halogenlampen.
-
Zu der Erfindung gehört auch das Steuergerät für die Beleuchtungseinrichtung. Das Steuergerät weist insbesondere eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung einen Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
-
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungseinrichtung bereit. Das heißt die vorgenannten Beispiele und Ausführungen können in einem Scheinwerfersystem innerhalb eines Kraftfahrzeugs realisiert sein. Die vorgenannten Vorteile und Beispiele gelten ebenfalls für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
-
Die folgende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
-
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen.
-
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
-
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Fig. eine schematische Übersicht zu der Beleuchtungseinrichtung mit einem Steuergerät und einem Scheinwerfer.
-
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
-
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
Die einzige Fig. zeigt eine Beleuchtungseinrichtung 30 mit einem Steuergerät 10 sowie einem Scheinwerfer 24. Der Scheinwerfer 24 weist mehrere Komponenten auf. Ein LED-Treiber 12 beinhaltet eine Konstantstromquelle 14 sowie eine Spannungsmessung 16. Der LED-Treiber 12 ist elektrisch mit dem Scheinwerfer 24 verbunden. Innerhalb des Scheinwerfers 24 ist beispielhaft ein Strang S mit mehreren darin angeordneten Lichtquellen 20 gezeigt. Jede einzelne dieser Lichtquellen 20 kann individuell mittels einer Pulsweitenmodulation PWM durch einen Segmentschalter 22 angesteuert werden. In der Lernphase kommen im Gegensatz in der Betriebsphase bevorzugt nur zwei mögliche Tastgrade (0% oder 100 %) zum Einsatz. Die jeweilige Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen 20 erfolgt hierbei durch einen Mikroprozessor 18, der mit dem LED-Treiber 12 verbunden ist.
-
Die Spannung, welche über den gesamten Strang S abfällt, wird als Strangspannung 26 bezeichnet. Die Spannung, welche über eine einzige Lichtquelle 20 abfällt, wird als jeweilige Vorwärtsspannung 28 bezeichnet. Der Strang S beinhaltet meist mehrere Lichtquellen 20, in vielen Fällen weist der Strang S zwölf Lichtquellen 20 auf. Es ist zu beachten, dass die in der einzigen Fig. angedeutete Pulsweitenmodulation PWM für das Hauptverfahren keine Rolle spielt. Die Pulsweitenmodulation PWM kann jedoch im Rahmen einiger vorteilhafter Weiterbildungen zum Einsatz kommen. In der einzigen Fig. sind die jeweiligen Bypässe zu den Lichtquellen 20 geöffnet. Dies entspricht einem Tastgrad von 100 % der Pulsweitenmodulation PWM.
-
Die einzige Fig. zeigt beispielhaft nur einen einzigen Strang S, bei einer realistischen Beleuchtungseinrichtung 30 können jedoch mehrere Stränge S vorhanden sein. Um einen individuellen Leistungsverbrauch des Strangs S beziehungsweise des Scheinwerfers 24 zu ermitteln, stellt die Konstantstromquelle 14 einen kleinen Strom bereit. Dieser kleine Strom entspricht der ersten Stromstärke und ist gegenüber einer Stromstärke in der Betriebsphase deutlich reduziert. Die erste Stromstärke kann insbesondere einen Wert zwischen 100 und 200 Milliampere aufweisen.
-
Idealerweise werden alle Kanäle des Steuergeräts 10 genutzt, um möglichst viele Stränge S beziehungsweise Scheinwerfer 24 zugleich zu vermessen. Daher wird die erste Stromstärke entsprechend niedrig gewählt, um eine Überlastung des Steuergeräts 10 zu verhindern. Bevorzugt werden in diesem Fall auch alle Lichtquellen 20 des Strangs S aktiviert. Damit kann der Leistungsverbrauch des gesamten Strangs S ermittelt werden. Wenn jedoch das Steuergerät 10 die erste Stromstärke am Strang S anlegt, erfolgt entlang des Strangs S ein Spannungsabfall, welcher die Strangspannung 26 darstellt. Diese Strangspannung 26 wird in der Lernphase mittels der Spannungsmessung 16 festgestellt.
-
Alternativ dazu kann auch nur eine einzige Lichtquelle 20 vermessen werden. Dazu wird der Tastgrad der Pulsweitenmodulation PWM für diese eine einzige Lichtquelle 20 auf 100 % eingestellt, während hingegen die Tastgrade bei allen übrigen Lichtquellen 20 0 % betragen. Die jeweiligen Tastgrade zu den entsprechenden Lichtquellen 20 können vom Mikroprozessor 18 individuell eingestellt werden. Anstelle des Begriffs Tastgrad wird häufig auch der englische Begriff „duty cycle“ verwendet, der dasselbe bedeutet. So kann beispielsweise nur die linke Lichtquelle 20 von der einzigen Fig. mit einem Tastgrad von 100% aktiviert sein, während alle übrigen Lichtquellen 20 durch Schließen der jeweiligen Schalter überbrückt werden. Das Schließen des Schalters in der zugehörigen PWM-Schaltung stellt einen Tastgrad von 0 % dar. So kann in dem Strang S für die Spannungsmessung eine einzige Lichtquelle 20 aktiviert werden. Die so ermittelte Spannung bezieht sich auf diese eine einzige Lichtquelle 20 und wird als Vorwärtsspannung 28 für die betreffende Lichtquelle 20 bezeichnet. Das Messen der jeweiligen Vorwärtsspannung 28 kann geeignet sein, um eine fehlerhafte Lichtquelle 20 zu identifizieren.
-
Die erste Stromstärke sowie die Strangspannung 26 werden bevorzugt in einem internen Speicher des Steuergeräts 10 abgespeichert. Zusätzlich wird mittels eines Temperatursensors (nicht in der einzigen Fig. dargestellt) die Temperatur des Strangs S abgespeichert.
-
In einer eventuell späteren Betriebsphase der Beleuchtungseinrichtung 30 stellt die Konstantstromquelle 14 in der Regel eine größere Stromstärke bereit als während der Lernphase. In der Regel stellt der Scheinwerfer 24 in der Betriebsphase unterschiedliche Lichtfunktionen dar, wobei für die Darstellung der jeweiligen Lichtfunktionen unterschiedliche Stromstärken benötigt werden. Grundsätzlich steigt die benötigte Stromstärke mit der gewünschten Helligkeit der Lichtfunktionen. Mithilfe der Informationen, welche in der Lernphase ermittelt und abgespeichert wurden, kann nun die zweite Strangspannung 26 in der Betriebsphase ermittelt werden. Dies geschieht vorzugsweise anhand einer LED-Kennlinie und der dazugehörigen Temperaturcharakteristik. Somit kann die Strangspannung 26 in der Betriebsphase für den Strang S individuell bestimmt werden. Dies bedeutet nun, dass anhand der in der Lernphase ermittelten Informationen der Leistungsverbrauch bezüglich des Strangs S oder des Scheinwerfers 24 genauer ermittelt werden kann. Bisher wurde oft mittels einer Worst Case-Abschätzung angenommen, dass bei jeder Lichtquelle 20 ein Spannungsabfall von 3,5 Volt bei jeder Lichtquelle 20 auftritt. Dies stellt jedoch eine Maximalabschätzung dar und kann zu einem deutlich höheren Wert für den Leistungsverbrauch des Strangs S bzw. der Beleuchtungseinrichtung 30 führen. Das heißt der tatsächliche Leistungsverbrauch ist in der Regel geringer als der, der durch die Maximalabschätzung ermittelt wird.
-
Anhand der vorgenannten Maximalabschätzung ergibt sich insgesamt ein Spannungsabfall (angenommene zweite Strangspannung) von 3,5 Volt pro Lichtquellen 20. Beträgt die Stromstärke beispielsweise 3,0 Ampere in der Betriebsphase, so ergibt sich ein Leistungsverbrauch von 10,5 Watt pro Lichtquelle 20 gemäß der Maximalabschätzung. Ergibt sich jedoch zum Beispiel anhand der ersten Strangspannung 26 ein realistischer Spannungsabfall von 3,0 Volt pro Lichtquelle 20, so beträgt bei gleicher Stromstärke der Leistungsverbrauch nur noch 9 Watt pro Lichtquelle 20.
-
Wird der erhöhte Leistungsverbrauch angenommen, so kann es sein, dass das Steuergerät 10 die Beleuchtungseinrichtung 30 beziehungsweise den Scheinwerfer 24 frühzeitig herabregeln muss. Das heißt, dass zum Beispiel bestimmte Lichtfunktionen deaktiviert werden oder die Helligkeit bestimmter Lichtquellen 20 reduziert wird. Damit reduzieren sich entsprechend die Stromstärke und somit auch der Leistungsverbrauch der Beleuchtungseinrichtung 30.
-
Bei einem Leistungsverbrauch von nur 9 Watt pro Lichtquelle 20 anstelle von 10,5 Watt ist eventuell ein Eingreifen des Steuergeräts 10 noch nicht notwendig. Das heißt zuvor wurde bei der Maximalabschätzung möglicherweise unnötig die Beleuchtungseinrichtung 30 teilweise deaktiviert beziehungsweise einzelne Lichtfunktionen gedimmt. Da anhand der Informationen, die in der Lernphase ermittelt wurden, der tatsächliche oder zumindest realistischere Leistungsverbrauch bestimmt werden kann, ist eine realistischere Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 30 beziehungsweise des Scheinwerfers 24 möglich. Dabei kann die Lernphase relativ rasch durchgeführt werden. Die Lernphase benötigt in der Regel einen Zeitraum von etwa 100 Millisekunden bis 1000 Millisekunden. Das heißt die Verfahrensschritte a bis c können innerhalb einer Sekunde durchgeführt werden. Danach können die so ermittelten Werte in einem Speicher des Steuergeräts 10 abgespeichert werden und stehen der Beleuchtungseinrichtung für ihre gesamte restliche Lebensdauer zur Verfügung. Somit kann das Steuergerät 10 die Beleuchtungseinrichtung auch im Betrieb in einem Kraftfahrzeug später erneut kalibrieren, indem die erste Strangspannung und die dazugehörige Temperatur nochmal bei der ersten Stromstärke gemessen werden. Jedoch kann es vorteilhaft sein, die Lernphase in regelmäßigen Abständen beziehungsweise bei einer Veränderung der Beleuchtungseinrichtung 30 oder des Scheinwerfers 24 zu wiederholen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass im Rahmen einer Kundeninspektion des Kraftfahrzeugs die Lernphase (Verfahrensschritte a bis c) erneut durchgeführt werden.
-
Das Steuergerät 10 kann jedoch auch selbständig die Lernphase erneut durchführen. Dies geschieht vorzugsweise dann, wenn die Durchführung der Lernphase keine andere Beeinträchtigung nach sich zieht. Ist beispielsweise eine Lichtfunktion mit einem geringen Leistungsverbrauch aktiviert und verfügt das Bordnetz des Kraftfahrzeugs über hinreichend weitere Leistungskapazitäten, so kann das Steuergerät 10 die Lernphase auch während des Betriebs des Kraftfahrzeugs erneut durchführen. Das heißt die Lernphase kann auch innerhalb der Betriebsphase durchgeführt werden. Da die Lernphase innerhalb einer Sekunde abgeschlossen werden kann, sind keine großen Beeinträchtigungen der Lichtfunktionen zu erwarten. Besonders vorteilhaft ist die Tatsache, dass die Lernphase für jede Beleuchtungseinrichtung 30 individuell durchgeführt werden kann. Das heißt, die gemessene erste Strangspannung 26, die dazugehörige Temperatur sowie die erste Stromstärke beziehen sich auf eine ganz bestimmte individuelle Beleuchtungseinrichtung 30. Demzufolge stellt die zweite Strangspannung 26 ebenfalls einen Wert dar, der die Beleuchtungseinrichtung 30 individuell beschreibt. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren eine weitere individuelle Kenngröße (zweite Strangspannung beziehungsweise Leistungsverbrauch) für die jeweilige Beleuchtungseinrichtung 30 ermitteln. Somit ist eine effizientere Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 30 möglich. Bei dem Ermitteln der zweiten Strangspannung kann insbesondere eine Temperaturcharakteristik sowie eine jeweilige LED-Kennlinie berücksichtigt werden.
-
Das Steuergerät 10 kann bei der Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung 30 beziehungsweise des Scheinwerfers 24 auch den Leistungsverbrauch anderer Komponenten des Kraftfahrzeugs berücksichtigen. Bei Kraftfahrzeugen, welche über eine Start-Stopp-Automatik verfügen, kann im Falle eines Anlassens des Kraftfahrzeugs die Versorgungsspannung einbrechen. So können andere Komponenten des Kraftfahrzeugs zeitweise eine höhere Stromstärke beziehen, um die Bereitschaft dieser Komponenten zu gewährleisten. Das heißt das Steuergerät 10 kann einen Anstieg der Stromstärke innerhalb des Bordnetzes feststellen.
-
In der Regel ist die Stromstärke innerhalb des Bordnetzes beschränkt. In vielen Fällen ist eine Limitierung auf 15 Ampere vorgesehen. Stromstärken, welche darüber liegen, können das Bordnetz des Kraftfahrzeugs beschädigen. Registriert nun das Steuergerät 10 einen Anstieg der Stromstärke im Bordnetz des Kraftfahrzeugs, so kann es dabei helfen, diesen kritischen Wert betreffend der Belastungsgrenze des Bordnetzes nicht zu überschreiten. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Steuergerät 10 den Mikroprozessor 18 anweist, mehrere Lichtquellen 20 mittels eines Tastgrads von 0 % zu deaktivieren. Stattdessen können in der Betriebsphase mittels der Pulsweitenmodulation PWM mehrere Lichtquellen 20 gedimmt werden, was den Leistungsverbrauch und die benötigte Stromstärke senkt. Damit können einzelne Stränge S beziehungsweise einzelne Beleuchtungsfunktionen des Scheinwerfers 24 deaktiviert beziehungsweise gedimmt werden. Die Beleuchtungseinrichtung 30 bezieht demzufolge weniger Stromstärke und somit kann ein Überschreiten einer kritischen Stromstärke für das Bordnetz des Kraftfahrzeugs verhindert werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch eine entsprechende modifizierte Software innerhalb der Beleuchtungseinrichtung 30 umgesetzt werden. Das heißt eine entsprechende Softwareänderung im Steuergerät 10 kann das erfindungsgemäße Verfahren umsetzen. Im Idealfall sind keine baulichen Veränderungen der Beleuchtungseinrichtung 30 oder des Scheinwerfers 24 nötig. Die Lernphase kann auch als „Auto-Teaching“ interpretiert werden. Mithilfe dieses Auto-Teachings können dem Steuergerät 10 die notwendigen Größen eingeprägt werden. Diese notwendigen Größen sind insbesondere die erste Strangspannung, die dazugehörige Temperatur sowie die erste Stromstärke.
-
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung individuelle Kenngrößen von der Beleuchtungseinrichtung 30, dem Scheinwerfer 24 oder dem jeweiligen Strang S ermittelt werden können. Diese Kenngrößen sind insbesondere die erste Strangspannung, die dazugehörige Temperatur sowie die erste Stromstärke. Diese Kenngrößen können die Beleuchtungseinrichtung 30, den Scheinwerfer 24 oder den jeweiligen Strang individueller beschreiben. Damit kann ein realistischer Leistungsverbrauch für den jeweiligen Strang S angegeben werden. Diese Kenngrößen beinhalten insbesondere die meisten Einflussfaktoren aus der Praxis, welche durch theoretische Modelle nicht vollständig berücksichtigt werden können. So können die Kenngrößen zum Beispiel auch unterschiedliche Fertigungstoleranzen widerspiegeln. So wäre es möglich, dass ein „Montags-Scheinwerfer“ aufgrund eines Fehlers in der Produktion einen höheren Leistungsverbrauch aufweist als ein normaler Scheinwerfer. Dies würde sich zum Beispiel in anderen Kenngrößen für den „Montags-Scheinwerfer“ äußern, die zu einem evtl. abnormalen Leistungsverbrauch führen. Eine effizientere Ansteuerung der Scheinwerfer 24 wird somit möglich.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 9769898 B1 [0003]
- DE 102011017697 A1 [0004]
