Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Statussignals über den Betriebszustand einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug

Abstract

 Beschrieben wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Statussignales über den Betriebszustand einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug.
Erfindungsgemäß erfolgt eine kombinatorische Auswertung der Lampenparameter Lampenstrom und Lampenspannung, die einen erfolgreichen aktiven Zündvorgang anzeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erlauben nach einem Verlöschen der Hochdruckgasentladungslampe auch ein einmaliges oder mehrfaches Wiederzünden ohne Hochspannungszündimpuls (passive Zündung), da die aktiven und passiven Zündungen voneinander unterschieden werden und die passiven somit nicht (wie die aktiven) nach einer bestimmten Anzahl zum Abschalten des Systems führen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Statussignales über den Betriebszustand einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug.

[0002] Zum einwandfreien Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe durch ein Vorschaltgerät ist es notwendig, jederzeit den genauen Betriebszustand der Lampe zu kennen. Dazu zählt insbesondere der Zündvorgang; dieser muß aus sicherheitsrelevanten Gründen (Erzeugung von Hochspannung) zum Schutz elektronischer Bauelemente und zur Ablaufsteuerung überwacht werden. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist eine Schaltung erforderlich, die in der Lage ist, den Zündvorgang mit hoher Störsicherheit zu detektieren.

[0003] Ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche die Betriebszustände "Lampe ein" und "Lampe aus" erkennt, ist aus der EP 0 459 126 B1 bekannt. Hierin wird zur Statuserkennung nur der Parameter "Lampenstrom" ausgewertet, wobei das Statussignal gesetzt wird, wenn ein vorgegebener Lampenstrom überschritten wird, und wieder zurückgesetzt wird, wenn ein minimaler Lampenstrom unterschritten wird. Aus der EP 0 459 126 B1 ist zudem bekannt, die Lampenspannung zu erfassen. Aus den Werten der Lampenspannung und des Lampenstromes wird während des Zündvorganges die Lampenleistung bestimmt, welche dann zeitabhängig gesteuert wird.

[0004] Bei dieser bekannten Schaltung wird jedoch der Wert der Lampenspannung nicht zur Statuserkennung der Lampe herangezogen. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß sogenannte "passive Zündvorgänge" durch diese Schaltung nicht erkannt werden.

[0005] Dies bedeutet: Bei einer aktiven Zündung wird vom Vorschaltsystem ein Hochspannungszündimpuls erzeugt, der einer definierten Leerlaufspannung überlagert ist. Eine passive Zündung kann z. B. durch starke Beschleunigung der Lampe (Fahrbahnunebenheiten) hervorgerufen werden. Hierbei kommt es zum Abriß des Lampenstromes, was ein sofortiges Ansteigen der Lampenspannung zur Folge hat. Noch vor dem Erreichen der maximalen Leerlaufspannung erfolgt aufgrund der noch stark ionisierten Gasstrecke ein selbständiges Nachzünden ohne Erzeugung eines Hochspannungsimpulses. Da einerseits die aktiven Zündungen aus bereits genannten Gründen sensiert werden müssen, andererseits die in der Praxis auftretenden passiven Zündungen nicht zum fehlerhaften Abschalten führen dürfen, ist eine Differenzierung zwischen diesen Zündvorgängen sehr wichtig.

[0006] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine möglichst einfache und kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, die zur Steuerung der Hochdruckgasentladungslampe ein Statussignal über den Lampenbetriebszustand bildet, welche auch passive Zündvorgänge ermöglicht und nicht erfolgreiche passive Zündvorgänge erkennt.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

[0008] Neu gegenüber dem Stand der Technik ist die zusätzliche Verknüpfung mit dem Parameter Lampenspannung. Die Erfindung ist in der Lage, passive und aktive Zündvorgänge zu unterscheiden und nur bei erfolgreichen aktiven Zündvorgängen das Statussignal zu setzen und es bei nicht erfolgreichen passiven Zündvorgängen zurückzusetzen, was bei der Schaltung nach dem Stand der Technik nicht möglich ist.

[0009] Vorteilhafterweise kann so auch die Hochdruckgasentladungslampe mittels eines passiven Zündvorganges wieder gezündet werden; ein Abschalten der Hochdruckgasentladungslampe und aktives Neuzünden mittels eines Hochspannungsimpulses ist somit unnötig.

[0010] Besonders vorteilhaft ist, daß zur Erzeugung des Statussignales ausschließlich Signale verwendet werden, die zur Steuerung des Wandlers bereits vorhanden sind, was den erforderlichen Aufwand gering hält. Diese Signale werden durch drei einfache Bauteile (zwei Komparatoren und ein Flipflop) miteinander verknüpft. Die so ausgebildete erfindungsgemäße einfache Schaltungsanordnung führt das erfindungsgemäße Verfahren vollautomatisch aus.

[0011] Vorteilhaft ist auch, wenn die Sicherheitsschaltung nach einer vorgegebenen Anzahl von Wechseln des Statussignales keine weitere aktive Zündung einleitet, da dieses auf einen andauernden Fehler der Hochdruckgasentladungslampe oder der Ansteuerschaltung schließen läßt.

[0012] Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert werden.

[0013] Die einzige Figur skizziert den der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugrundeliegenden Schaltungsaufbau.

[0014] Eine Gleichspannungsquelle (B) - im allgemeinen ist dies die Fahrzeugbatterie - bestromt einen Spannungswandler (W), der die zum Betrieb der Hochdruckgasentladungslampe (GDL) erforderliche Wechselspannung zur Verfügung stellt. Eine dem Spannungswandler (W) nachgeschaltete Zündeinrichtung (Z) erzeugt überdies die zum Starten der Gasentladung erforderlichen Hochspannungsimpulse.

[0015] Weiterhin ist eine Sicherheitsschaltung vorhanden, welche in Abhängigkeit vom Statussignal (Status) den Spannungswandler (W) steuert. Durch Ansteuerung des Spannungswandlers (W) kann die Sicherheitsschaltung insbesondere einen aktiven Zündvorgang der Hochdruckgasentladungslampe (GDL) einleiten. Weiterhin erzeugt die Sicherheitsschaltung beim Auftreten von Fehlern sowie unmittelbar nach Einschalten der Spannungsversorgung ein Fehlersignal (Error), welches an einem Eingang (R₁) eines umsteuerbaren digitalen Speicherelementes (FF) anliegt und das von dem digitalen Speicherelement (FF) erzeugte Statussignal beeinflußt.

[0016] Eine Erfassungseinrichtung (E) erfaßt zwischen dem Spannungswandler (W) und der Zündeinrichtung (Z) die Parameter Lampenstrom (I) und Lampenspannung (U) und legt jeweils ein zu diesen Parametern proportionales Stromsignal (I1) und Spannungssignal (U1) an einen Komparator (X1) und einen Fensterkomparator (X2). Der Fensterkomparator (X2) erzeugt ein logisches H-Signal, wenn eine erste Stromschwelle (IS1) überschritten wird; er liefert ein L-Signal, wenn eine zweite Stromschwelle (IS2) unterschritten wird. Der Komparator (X1) kippt von L nach H, wenn eine Spannungsschwelle (US1) überschritten wird. Die Stromschwellen (IS1 und IS2) sind so gewählt, daß eine störungssichere Bestimmung des Lampenstromes garantiert ist. Der Wert der Spannungsschwelle (US1) liegt deutlich oberhalb der minimalen Lampen-Nennspannung und unterhalb der Leerlaufspannung, die notwendig ist, um einen Zündimpuls zu generieren.

[0017] Die Ausgangssignale der Komparatoren (X1, X2) sind mit dem Reset-Eingang (R) und dem Set-Eingang (S) des umsteuerbaren digitalen Speicherelementes (FF) verbunden. Das digitale Speicherelement (FF) ist hier als RS-Flipflop mit zwei Reset-Eingängen (R, R₁) und einem Set-Eingang (S) ausgebildet, wobei der Set-Eingang (S) gegenüber den Reset-Eingängen (R, R₁) Vorrang hat.

[0018] Das Ausgangssignal des umsteuerbaren digitalen Speicherelementes (FF) ist das Statussignal (Status) über den Betriebszustand der Hochdruckgasentladungslampe (GDL). Der Übergang des Statussignals (Status) von L nach H stellt einen aktiven Zündvorgang dar. In der Sicherheitsschaltung (Si) kann dieses digitale Statussignal (Status) für verschiedene Anwendungen und insbesondere zur Ansteuerung des Spannungswandlers verwendet werden.

[0019] Die Funktionsweise der skizzierten Schaltungsanordnung, welche das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist folgende:

[0020] Beim Anschalten der Gleichspannungsquelle (B) an das Vorschaltgerät der Hochdruckgasentladungslampe (GDL) befindet sich das digitale Speicherelement (FF) durch ein von der Sicherheitsschaltung (Si) erzeugtes Fehlersignal (Error) in einer definierten Ruhelage: Status = L. Der Spannungswandler (W) erzeugt die maximale Leerlaufspannung; daraus resultiert nach einigen Millisekunden ein erster Zündimpuls an der Hochdruckgasentladungslampe (GDL). Wird die Hochdruckgasentladungslampe (GDL) ausreichend niederohmig, kommt es zum Stromfluß aus dem Spannungswandler (W). Dieser Lampenstrom (I) setzt über die Erfassungseinrichtung (E) den Fensterkomparator (X2) über den Set-Eingang (S) des digitalen Speicherelementes (FF) das Statussignal (Status) auf H. Verlöscht die Hochdruckgasentladungslampe (GDL) nach der Übernahme, wird das Signal am Set-Eingang (S) wieder zurückgenommen, das Statussignal (Status) bleibt jedoch gesetzt. Erst wenn die sofort ansteigende Wandlerspannung (U) so groß wird, daß das zur Lampenspannung (U) proportionale Spannungssignal (U1) die Spannungsschwelle (US1) überschreitet, wird das digitale Speicherelement (FF) über den Eingang (R) zurückgesetzt. Das Vorschaltsystem, bestehend aus Spannungswandler (W) und Zündeinrichtung (Z), erzeugt erneut eine aktive Zündung; kommt es zum Stromfluß, wird das Statussignal (Status) wieder H. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis der Zündvorgang erfolgreich abgeschlossen ist oder bis eine definierte Anzahl von Statuswechseln erreicht ist und die Sicherheitsschaltung (Si) den Vorgang abbricht.

[0021] Kommt es während des Betriebs zu einer Unterbrechung im Lampenstrom (I), wechselt auch hier zunächst das Signal am Set-Eingang (S) des digitalen Speicherelementes (FF) auf L. Führt die ansteigende Lampenspannung (U) zu einem selbsttätigen Nachzünden, bevor am Eingang des Komparators (X1) die Spannungsschwelle (US1) erreicht wird, erfolgt kein Zurücksetzen des Statussignales (Status); die passive Zündung wird somit nicht gezählt.

[0022] Überschreitet die Spannung (U1) am Komparatoreingang die Schwelle (US1), erfolgt keine passive Zündung und das Statussignal (Status) wird zurückgesetzt. Das Vorschaltsystem erzeugt jetzt einen Hochspannungsimpuls mit identischem Ablauf wie beim ersten Starten der Hochdruckgasentladungslampe (GDL). Dieser Vorgang wird also auch als aktive Zündung erkannt und gezählt.

Bezugszeichenliste

[0023] 

B

Gleichspannungsquelle

E

Erfassungseinrichtung

FF

(umsteuerbares) digitales Speicherelement

GDL

Hochdruckgasentladungslampe

R, R₁

(Reset-) Eingänge (des digitalen Speicherelementes)

S

(Set-) Eingang (des digitalen Speicherelementes)

Si

Sicherheitsschaltung

X1

Komparator

X2

Fensterkomparator

Z

Zündeinrichtung

I

Lampenstrom

I1

zum Lampenstrom proportionales Stromsignal

U

Lampenspannung

U1

zur Lampenspannung proportionales Spannungssignal

IS1

oberer Sollwert des Lampenstromes (obere Stromschwelle)

IS2

unterer Sollwert des Lampenstromes (untere Stromschwelle)

US1

Sollwert der Lampenspannung (Spannungsschwelle)

Error

Fehlersignal

Status

Statussignal

Ansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung eines Statussignales über den Betriebszustand einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug, bei dem aus einer Gleichspannung eine Wechselspannung erzeugt wird, die Wechselspannung einer Zündeinrichtung (Z) zum Zünden der Hochdruckgasentladungslampe (GDL) zugeführt wird, eine Lampenspannung (U) und ein Lampenstrom (I) gemessen wird, der Istwert der Lampenspannung (U bzw. U1) und des Lampenstromes (I bzw. I1) mit einem Sollwert verglichen wird und bei dem ein Statussignal (Status) gebildet wird, welches die Werte "Lampe ein" und "Lampe aus" annehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Statussignal (Status) gesetzt und gespeichert wird, wenn der Lampenstrom (I bzw. I1) einen oberen Sollwert (IS1) überschreitet und zurückgesetzt wird, wenn der Lampenstrom einen unteren Sollwert (IS2) unterschreitet und die Lampenspannung (U bzw. U1) einen Sollwert (US1) überschreitet.

2. Vorrichtung zur Erzeugung eines Statussignales über den Betriebszustand einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug mit einer Gleichspannungsquelle (B), die an einen Spannungswandler (W) angeschlossen ist, mit einer Zündeinrichtung (Z) zwischen dem Spannungswandler (W) und der Hochdruckgasentladungslampe (GDL) und mit einer Erfassungseinrichtung (E) zur Erfassung der Lampenspannung (U) und des Lampenstromes (I), dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (E) ein zum erfaßten Lampenstrom (I) proportionales Stromsignal (I1) dem Eingang eines Fensterkomparators (X2) zuführt, daß die Erfassungseinrichtung (E) ein zur erfaßten Lampenspannung (U) proportionales Spannungssignal (U1) dem Eingang eines Komparators (X1) zuführt, daß der Ausgang des Komparators (X1) mit einem ersten Eingang (R) und der Ausgang des Fensterkomparators (X2) mit einem zweiten Eingang (S) eines umsteuerbaren digitalen Speicherelementes (FF) verbunden ist und daß das Ausgangssignal des umsteuerbaren Speicherelementes (FF) das Statussignal (Status) über den Betriebszustand der Hochdruckgasentladungslampe (GDL) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitsschaltung (Si) bei zurückgesetztem Statussignal (Status) den Spannungswandler (W) zur Einleitung einer aktiven Zündung der Hochdruckgasentladungslampe (GDL) ansteuert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschaltung bei Auftreten eines Fehlers und unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung einem Eingang (R₁) des umsteuerbaren digitalen Speicherelementes (FF) ein Fehlersignal (Error) zum Zurücksetzen des Statussignales (Status) zuführt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschaltung die Einleitung einer aktiven Zündung der GDL durch die Abschaltung des Spannungswandlers verhindert, wenn die Anzahl der Änderungen des Statussignales (Status) eine vorgegebene Anzahl überschreitet.

Zeichnung