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EP0824848B1 - Leistungssteuerung einer mit wechselstrom betriebenen hochdruckgasentladungslampe, insbesondere für kraftfahrzeuge - Google Patents

Leistungssteuerung einer mit wechselstrom betriebenen hochdruckgasentladungslampe, insbesondere für kraftfahrzeuge Download PDF

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EP0824848B1
EP0824848B1 EP97916327A EP97916327A EP0824848B1 EP 0824848 B1 EP0824848 B1 EP 0824848B1 EP 97916327 A EP97916327 A EP 97916327A EP 97916327 A EP97916327 A EP 97916327A EP 0824848 B1 EP0824848 B1 EP 0824848B1
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EP
European Patent Office
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pressure gas
discharge lamp
power
gas discharge
power control
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EP97916327A
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Ingo Gorille
Bernd Müller
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
    • H05B41/3927—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by pulse width modulation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/02—High frequency starting operation for fluorescent lamp
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors

Definitions

  • Power control is done by adding or deleting supplied service packages by counting the zero crossings of the electricity via a digital control.
  • the digital Control tables in which the control and regulation values are included.
  • This variant of the control is special favorable with regard to the use of the invention Power control in the motor vehicle, since there are regulations about Make tables and counting processes robust and simple let it be realized.
  • a microcontroller 19 has its connections 20 and 21 connected to the positive pole + or the ground potential 0 of the supply voltage U B. Control outputs 22 and 23 of the microcontroller 19 are routed to the control inputs of the associated controlled switching transistors 11 and 12, respectively.
  • a transverse capacitor 24 is provided to avoid high-frequency interference in the vehicle electrical system via the connections + and 0.
  • the power control according to the invention is intended to regulate the Power to a certain setpoint, for example one average value of 35 W in Fig. 4 and 5, the averaging over several service packages.
  • a certain setpoint for example one average value of 35 W in Fig. 4 and 5, the averaging over several service packages.
  • the individual Service packages slightly different size have, but in the averaging the desired performance Make available.
  • the advantage is that it’s not the same size, but are clearly predictable service packages.
  • the regulation to a certain setpoint is indicated by the continuous Averaging over a given interval incremental addition or omission of discrete Service packages accomplished.

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Leistungssteuerung einer mit Wechselstrom betriebenen Hochdruckgasentladungslampe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Aus der DE 37 29 383 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe bekannt, die eine Brückenschaltung, bei der in zumindest einem Zweig zwei gesteuerte Schalttransistoren angeordnet sind enthält, und bei der die Hochdruckgasentladungslampe über den Brückenzweig der Brückenschaltung mit Zünd- und Brennenergie versorgt wird.
Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung liegt die Hochdruckgasentladungslampe direkt im Brückenzweig einer als kapazitiver Halbbrücke ausgeführten Brückenschaltung, wobei in Reihe mit der Lampe noch eine Drosselspule angeordnet ist. Des weiteren ist in Reihe mit dieser Anordnung die Sekundärwicklung eines Zündtransformators vorgesehen. Der Versorgungsstrom der Lampe und damit die Leistungsteuerung wird durch Veränderung des Tastverhältnisses der Schalttransistoren geregelt. Beim Start wird das Tastverhältnis in bestimmter Weise verändert. Die Impulsfolgefrequenz der wechselstromartigen bipolaren Versorgungsstromimpulse beträgt z.B. bei Natriumdampflampen etwa 300 Hz, der noch eine höherfrequente Spannung zwischen 30 und 70 kHz überlagert ist. Das Starttastverhältnis ist auf etwa 0,7 und das Betriebstastverhältnis auf etwa 0,5 eingestellt.
Aus dieser bekannten Schaltungsanordnung ist zum einen nicht zu entnehmen, ob sie für den Start und den Betrieb von solchen Hochdruckgasentladungslampen Verwendung findet oder verwendet werden kann, die in Kraftfahrzeuge eingebaut werden können und die aus dem Gleichspannungsbordnetz niedriger Spannungswerte, z.B. 6 oder 12 Volt, versorgt werden. Zum anderen arbeitet die Leistungssteuerung bei dieser bekannten Schaltungsanordnung nach anderem Prinzip und nicht so verlustarm wie notwendig.
Es sind unter dem Namen "Litronic" Hochdruckgasentladungslampen der Anmelderin für den Betrieb in Kraftfahrzeugen auf dem Markt, die nach zwei verschiedenen Prinzipien arbeiten. Bei dem einem Prinzip wird sowohl der Start als auch der Betrieb im sogenannten Resonanzbetrieb durchgeführt. Dabei liegt die Startfrequenz, also beim Zünden der Lampe, bei etwa 80 kHz und die Brenn- oder Betriebsfrequenz liegt bei etwa 8 bis 16 kHz. Bei dem anderen Prinzip wird die Lampe im sogenannten wackelnden Gleichstrombetrieb betrieben, d.h. der Gleichstrom wird immer wieder umgepolt. Die Umpolfrequenz beträgt etwa 400 Hz. Die Zündung der Lampe erfolgt über einen separaten Impulszünder. Die verwendeten Lampen sind sogenannte Xenonlampen oder Metallhalogenidlampen, deren Hochdruck bei etwa 80 bar liegt. Zum Zünden des Lichtbogens ist im Hinblick auf schlechteste Toleranzbedingungen eine Hochspannung von 24 kV notwendig. Im Brennbetrieb liegt die nötige Spannung bei etwa 85 Volt.
Prinzipielle Nachteile bei diesen beiden Prinzipien liegen darin begründet, daß auch hier relativ viele Bauteile und eine besondere Zündvorrichtung nötig sind und darüber hinaus die Bauteile recht groß sind und hochspannungsfest sein müssen. Dadurch sind in nachteiliger Weise relativ hohe Kosten, recht hohe Verlustleistungen und erheblicher Raumbedarf gegeben.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Leistungssteuerung einer mit Wechselstrom betriebenen Hochdruckgasentladungslampe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil der einfachen und kostengünstigen Leistungssteuerung, die bis auf die internen Schaltverluste in den Schalttransistoren verlustfrei ist. Dies ist insbesondere wesentlich zur Vermeidung von betriebsmäßigen Schaltverlusten bei hochfrequentem Betrieb der Schalttransistoren, als auch besonders im Hinblick auf den Einsatz in Kraftfahrzeugen, um die Kapazität der Batterie zu schonen.
Gemäß der Erfindung wird dies prinzipiell dadurch erreicht, daß die Schalttransistoren den Strom in Form von Impulspaketen schalten, wobei die einzelnen Impulspakete jeweils eine bestimmte Anzahl hochfrequenter Impulse enthalten, das Schalten möglichst verlustfrei jeweils in den Nulldurchgängen des Stromes durchgeführt wird, und daß die Regelung für das Einhalten einer bestimmten Leistung der Hochdruckgasentladungslampe durch eine fortlaufende Mittelwertbildung über ein vorgegebenes Intervall der zugeführten Leistungspakete erfolgt.
Durch die in den weiteren Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Leistungssteuerung möglich.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die fortlaufende Mittelwertbildung durch inkrementales Hinzufügen bzw. Weglassen von diskreten, zugeführten Leistungspaketen durchgeführt.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird die fortlaufende Mittelwertbildung durch inkrementales Hinzufügen bzw. Weglassen von diskreten Halbwellen bzw. Impulsen innerhalb aufeinanderfolgender, zugeführter Impulspakete durchgeführt.
In zweckmäßiger Weiterbildung der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung erfolgt das Hinzufügen bzw. Weglassen von zugeführten Leistungspaketen mittels Zählens der Nulldurchgänge des Stromes über eine digitale Steuerung. Dabei enthält gemäß besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die digitale Steuerung Tabellen, in denen die Steuerungs- und Regelungswerte enthalten sind. Diese Variante der Steuerung ist besonders günstig im Hinblick auf den Einsatz der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung im Kraftfahrzeug, da sich Regelungen über Tabellen und Zählvorgänge robust gestalten und einfach realisieren lassen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden zur weiteren Senkung der Verlustleistung Schalttransistoren verwendet, die extrem kurze Schaltzeiten, d. h. kurze Anstiegs- und Abfallzeiten, aufweisen, insbesondere MOSFET Transistoren.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß sie bei einer Schaltung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe verwendet wird, bei welcher im Brückenzweig einer Brückenschaltung die Primärwicklung eines Transformators angeordnet ist, in Reihe mit dieser Primärwicklung eine Spule, sowie parallel zur Primärwicklung und in Reihe mit der Spule ein Kondensator vorgesehen ist, wodurch ein Reihenresonanz-Konverter mit primärseitigem Resonanzkreis gebildet ist, die Hochdruckgasentladungslampe in Reihe mit der Sekundärwicklung des Transformators angeordnet ist und von ihr mit Brennenergie versorgt wird, und der Brennbetrieb mit Hochfrequenz betrieben wird.
Eine solche Schaltung ist in der Anmeldung "Schaltung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe" EP-A-794 695 der Anmelderin (, die gleichzeitig mit vorliegender Anmeldung eingereicht wird), beschrieben.
Eine weitere besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß sie bei einer Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe verwendet wird, bei welcher im Brückenzweig einer Brückenschaltung die Primärwicklung eines Transformators angeordnet ist, auf der Sekundärseite des Transformators ein Schwingkreis angeordnet ist, die Hochdruckgasentladungslampe von dem sekundärseitigen Schwingkreis mit Brenn- und Zündenergie versorgt wird, und sowohl der Brennbetrieb als auch der Zündvorgang mit Hochfrequenz betrieben wird, wobei die Frequenz der Zündung wesentlich höher gewählt ist als die Frequenz beim Brennbetrieb.
Ein derartige Schaltungsanordnung ist in der Anmeldung "Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe" EP-A-794 694 der Anmelderin, (die gleichzeitig mit vorliegender Anmeldung eingereicht wird,) beschrieben.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
schematisch ein Blockschaltbild einer ersten Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe, wobei eine kapazitive Halbbrücke vorgesehen ist, in der die erfindungsgemäße Leistungssteuerung anwendbar ist;
Fig. 2
schematisch ein Blockschaltbild einer zweiten Schaltung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe, wobei eine Vollbrücke vorgesehen ist, in der die erfindungsgemäße Leistungssteuerung anwendbar ist;
Fig.3
schematisch ein Diagramm zur Definition der Leistungspakete bei der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung;
Fig.4
schematisch ein Diagramm, das den Fall der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung bei anschwingender Leistung zeigt, und
Fig. 5
schematisch ein Diagramm, das den Fall der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung bei abschwingender Leistung zeigt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Fig. 1 ist anhand eines schematischen Blockschaltbildes eine erste Schaltungsanordnung zum Betrieb und zum Starten einer Hochdruckgasentladungslampe dargestellt, in der die erfindungsgemäße Leistungssteuerung vorteilhaft einsetzbar ist. Eine Hochdruckgasentladungslampe 1 ist mit ihren Elektroden 2 und 3 an die beiden Enden 4 und 5 der Sekundärwicklung 6 eines Transformators 7 angeschlossen. Zwischen den Elektroden 2 und 3 ist parallel zur Hochdruckgasentladungslampe 1 ein Kondensator 8 geschaltet. Kondensators 8 und Sekundärwicklung 6 des Transformators 7 bilden auf dessen Sekundärseite einen Schwingkreis, durch den die Hochdruckgasentladungslampe 1 mit Brenn- und Zündenergie versorgt wird.
Die Primärwicklung 9 des Transformators 7 liegt im Brückenzweig einer Brückenschaltung 10. Die dargestellte Brückenschaltung 10 ist eine sogenannte kapazitive Halbbrücke, bei der in einem Zweig, hier in dem linken, zwei gesteuerte Schalttransistoren 11 und 12 angeordnet sind. Der Verbindungspunkt 13 der beiden Transistoren 11 und 12 bildet den einen Anschluß des Brückenzweiges. Im anderen Zweig, hier im rechten, sind zwei Kondensatoren 14 und 15 angeordnet. Der Verbindungspunkt 16 der beiden Kondensatoren 14 und 15 bildet den zweiten Anschluß des Brückenzweiges. In diesem Brückenzweig liegt zwischen den Anschlüssen 13 und 16 die bereits erwähnte Primärwicklung 9 des Transformators 7. Schalttransistor 11 und Kondensator 14 sind am Anschluß 17 miteinander verbunden und an den Pluspol + einer Versorgungsspannungsquelle, beispielsweise der Batterie eines Kraftfahrzeuges angeschlossen. Schalttransistor 12 und Kondensator 15 sind am Anschluß 18 miteinander verbunden und an das Erdpotential 0 der Versorgungsspannungsquelle angeschlossen.
Zwischen Pluspol + und Erdpotential 0 liegt die Batteriespannung UB an. Ein Mikrokontroller 19 ist mit seinen Anschlüssen 20 und 21 an den Pluspol + bzw. das Erdpotential 0 der Versorgungsspannung UB angeschlossen. Steuerausgänge 22 und 23 des Mikrokontrollers 19 sind auf die Steuereingänge der zugehörigen gesteuerten Schalttransistoren 11 bzw. 12 geführt. Zur Vermeidung von Hochfrequenzeinstreuung in das Bordnetz über die Anschlüsse + und 0 ist ein Querkondensator 24 vorgesehen.
In Fig. 2 ist eine zweite Schaltung dargestellt, in der die erfindungsgemäße Leistungssteuerung vorteilhaft verwenbar ist. Die im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dargestellte sogenannte Vollbrückenschaltung 210 enthält anstelle der beiden Brückenkondensatoren 14 und 15 zwei als Schalter verwendete Schalttransistoren 212 und 211. Steuerleitungen 222 und 223 des Mikrokontrollers 19 sind auf die Steuereingänge der Schalttransistoren 11 und 211 bzw. 12 und 212 geführt, um diese kreuzweise leitend bzw. sperrend zu schalten. Ansonsten stimmt dieses Ausführungsbeispiel mit dem in Fig. 1 dargestellten und vorstehend beschriebenem überein.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist zwischen dem Schalttransistor 11 und dem Mikrokontroller 19 eine Fühlleitung 119 für den Strom im Schalttransistor 11 bzw. zwischen dem Schalttransistor 12 und dem Mikrokontroller 19 eine Fühlleitung 129 für den Strom im Schalttransistor 12 vorgesehen. Über diese Fühlleitungen wird insbesondere der Stromnulldurchgang in den Schalttransistoren festgestellt.
In vorteilhafter Weise erfolgt die Regelung der Leistung der Hochdruckgasentladungslampe 1 mittels Impulspaketsteuerung entsprechend der erfindungsgemäßen Leistungssteuerung. Die Änderung der Leistung wird durch Änderung der in dem jeweiligen Impulspaket enthaltenen Anzahl von diskreten Impulsen bewirkt. Die Schaltung der Schalttransistoren 11 und 12 bzw. 11 mit 211 und 12 mit 212 entspricht dem jeweiligen Umfang bzw. Der jeweiligen Größe der Impulspakete. Darüber hinaus wird das Schalten des Stromes durch die Schalttransistoren jeweils im Nulldurchgang des Stromes durchgeführt. Diese Nulldurchgänge des Stromes werden auf den Fühlleitungen 119 und 129 des Mikrokontrollers 19 festgestellt.
Im Diagramm gemäß Fig. 3 ist zur Definition der Leistungspakete über der Zeitachse t anhand der Kurve 31 der Stromverlauf aufgetragen und zwar in normierter Weise I/Im, bei welcher der Strom I auf den maximalen Strom Im bezogen ist. Mit der Kurve 32 ist der quadrierte Strom und damit die Leistung dargestellt. Die Zahlen und die zugehörige Einteilung auf der Zeitachse t bedeuten die Anzahl von Halbwellen der innerhalb von Impulspaketen enthaltenen hochfrequenten Impulse.
Die momentane Leistung verläuft im Ausschwingfall grundsätlich so wie im Diagramm der Fig. 3 beispielhaft dargestellt. Wenn, was erfindungsgemäß vorgesehen ist, nur im Nulldurchgang des Stromes geschaltet wird, ergeben sich jeweils Energie- bzw. Leistungspakete 33, 34, 35, 36 unterschiedlicher Größe, die den jeweiligen schraffierten Flächen zwischen der Zeitachse t und unterhalb der positiven Bögen der Leistungskurve 32 entsprechen.
Im gezeigten Beispiel abklingender Leistung, also im Ausschwingfall, nehmen die Leistungspakete 33, 34, 35, 36 zunehmend an Größe ab. Die auf der Zeitachse t eingetragenen Zahlen 0 bis 80 stellen die Zahl der Halbschwingungen dar.
Die erfindungsgemäße Leistungssteuerung sieht zur Regelung der Leistung auf einen bestimmten Sollwert, beispielsweise auf einen mittleren Wert von 35 W in Fig. 4 und 5, die Mittelung über mehrere Leistungspakete vor. Dies bedeutet, daß die einzelnen Leistungspakete geringfügig voneinander abweichende Größe aufweisen, jedoch in der Mittelung die gewünschte Leistung zur Verfügung stellen. Dabei kann man auch davon sprechen, daß ein ständiger Wechsel zwischen ansteigender bzw. anschwingender Leistung und abfallender bzw. abklingender Leistung vorliegt. Es liegen stets anklingende und abklingende Schwingungen vor, entsprechend den in kleinen Sprüngen quantisierten Größen von Leistungen, wenngleich auch nicht gleich große. Da ja immer nur im Nullpunkt geschaltet wird stellt somit eine volle Halbschwingung des hochfrequenten Stroms das kleinste Quantum dar. Der Vorteil liegt darin, daß es zwar nicht gleich große, aber eindeutig berechenbare Leistungspakete sind. Die Regelung auf eine bestimmten Sollwert hin wird durch die fortlaufende Mittelwertbildung über ein vorgegebenes Intervall durch inkrementelles Hinzufügen bzw. Weglassen von diskreten Leistungspaketen bewerkstelligt.
In Fig. 4 ist anhand eines Diagrammes erläutert, in welchem Bereich das Intervall angesiedelt sein kann, wenn es sich um anschwingende Leistung handelt. Auf der horizontalen Achse sind die Anzahl der Halbschwingungen aufgetragen, die in Impulspaketen enthalten sein können. Auf der vertikalen Achse sind die Leistung P in W und die Teit t in µs aufgetragen. Die Kurve 41, linear in Stufen ansteigend, gibt den Zeitverlauf an. Die Kurve 42 stellt die maximale Leistung dar und die Kurve 43 repräsentiert die Paketleistung. Ein möglicher Sollwert von 35 W, auf den die Leistung einzuregeln sein kann, ist besonders markiert. Um diesen Sollwert zu erzielen, findet in einem bestimmten Intervall 44 die fortlaufende Mittelwertbildung statt. Dabei enthalten die Leistungspakete zwischen 13 und 23 Halbwellen. Ein weiteres Beispiel mit einem engeren Intervall 45 ist dargestellt. Bei diesem Intervall 45 liegt die Anzahl der in den Leistungspaketen enthaltenen Halbschwingungen zwischen 15 und 20. Die einzelnen Leistungspakete mit den entsprechenden diskreten Anzahlen von Halbschwingungen sind durch Kreuze dargestellt, die jeweils zugehörige Paketleistung ist auf der senkrechten Achse zu entnehmen.
In Fig. 5 ist anhand eines Diagrammes erläutert, in welchem Bereich das Intervall angesiedelt sein kann, wenn es sich um abschwingende Leistung handelt. Auf der horizontalen Achse sind die Anzahl der Halbschwingungen aufgetragen, die in Impulspaketen enthalten sein können. Auf der vertikalen Achse sind die Leistung P in W und die Teit t in µs aufgetragen. Die Kurve 51, linear in Stufen ansteigend, gibt den Zeitverlauf an. Die Kurve 52 stellt die abklingende maximale Leistung dar und die Kurve 53 repräsentiert die Paketleistung. Ein möglicher Sollwert von 35 W, auf den die Leistung einzuregeln sein kann, ist besonders markiert. Um diesen Sollwert zu erzielen, findet in einem bestimmten Intervall 54 die fortlaufende Mittelwertbildung statt. Dabei enthalten die einzelnen Leistungspakete zwischen 5 und 10 Halbwellen. Die einzelnen Leistungspakete mit den entsprechenden diskreten Anzahlen von Halbschwingungen sind durch Kreuze dargestellt, die jeweils zugehörige Paketleistung ist auf der senkrechten Achse zu entnehmen.
Die jeweils mögliche Größe des Intervalls 44 oder 45 bzw. 54, in welchem die fortlaufende Mittelwertbildung stattfindet, hängt insbesondere auch von der Güte der Schaltung ab, in der die erfindungsgemäße Steuerung angewandt wird. Bei höherer Güte ist eine bessere Regelungsmöglichkeit gegeben.
Die erfindungsgemäße Leistungssteuerung läßt sich in robuster Gestaltung und einfacher Realisierung mittels Zählens der Nulldurchgänge des Stromes und Verwerten von in Tabellen gespeicherten Steuerungs- und Regelungswerten einer digitalen Steuerung durchführen. Eine solche digitale Steuerung kann beispielsweise in dem Mikrokontroller 19 der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Verwendungsbeispiele vorgesehen sein. Dem Mikrokontroller 19 werden die Signale der Nulldurchgänge des Stromes über die Leitungen 119 und 129 in Fig. 2 zugeführt, sie dienen als Referenz- und Zählsignale.
Zur weiteren Senkung der Verlustleistung, was besonders bei hochfrequentem Betrieb der Schalttransistoren von besonderm Nutzen ist, werden solche verwendet, die extrem kurze Schaltzeiten, d. h. kurze Anstiegs- und Abfallzeiten, aufweisen. Solche Transistoren können insbesondere MOSFET Transistoren sein.
Die erfindungsgemäße Leistungssteuerung ermöglicht eine einfache und kostengünstige sehr verlustarme Regelung der Leistung einer hochfrequenten Schaltung. Angewandt auf die Leistungsregelung einer Hochdruckgasentladungslampe, besonders bei einer, die in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist, führt dies zu einer sehr kostengünstigen und die Batterie schonenden Lösung.

Claims (8)

  1. Leistungssteuerung einer mit Wechselstrom betriebenen Hochdruckgasentladungslampe (1), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, enthaltend eine Brückenschaltung (10, 210), bei der in zumindest einem Zweig zwei gesteuerte Schalttransistoren (11, 12) angeordnet sind, und bei der die Hochdruckgasentladungslampe (1) über den Brückenzweig (13-16) der Brückenschaltung mit Zünd- und/oder Brennenergie versorgt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Schalttransistoren (11, 12 bzw. 211, 212) den Strom in Form von Impulspaketen schalten, wobei die einzelnen Impulspakete jeweils eine bestimmte Anzahl hochfrequenter Impulse enthalten,
    das Schalten möglichst verlustfrei jeweils in den Nulldurchgängen des Stromes durchgeführt wird, und
    die Regelung für das Einhalten einer bestimmten Leistung der Hochdruckgasentladungslampe (8) durch eine fortlaufende Mittelwertbildung über ein vorgegebenes Intervall (44, 45 bzw. 54) der zugeführten Leistungspakete erfolgt.
  2. Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fortlaufende Mittelwertbildung durch inkrementales Hinzufügen bzw. Weglassen von diskreten, zugeführten Leistungspaketen durchgeführt wird.
  3. Leistungssteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fortlaufende Mittelwertbildung durch inkrementales Hinzufügen bzw. Weglassen von diskreten Halbwellen bzw. Impulsen innerhalb aufeinanderfolgender, zugeführter Impulspakete durchgeführt wird.
  4. Leistungssteuerung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hinzufügen bzw. Weglassen von zugeführten Leistungspaketen mittels Zählens der Nulldurchgänge des Stromes über eine digitale Steuerung (19) erfolgt.
  5. Leistungssteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Steuerung (19) Tabellen enthält, in denen die Steuerungs- und Regelungswerte enthalten sind.
  6. Leistungssteuerung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schalttransistoren (11, 12 bzw. 211, 212) verwendet werden, die extrem kurze Schaltzeiten, d. h. kurze Anstiegs- und Abfallzeiten, aufweisen, insbesondere MOSFET Transistoren.
  7. Leistungssteuerung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie verwendet wird bei einer Schaltung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe (1), bei welcher im Brückenzweig (13-16) der Brückenschaltung (210) die Primärwicklung (9) eines Transformators (7) angeordnet ist, in Reihe mit dieser Primärwicklung (9) eine Spule (91), sowie parallel zur Primärwicklung (9) und in Reihe mit der Spule (91) ein Kondensator (92) vorgesehen ist, wodurch ein Reihenresonanz-Konverter mit primärseitigem Resonanzkreis gebildet ist, die Hochdruckgasentladungslampe (1) in Reihe mit der Sekundärwicklung (6) des Transformators (7) angeordnet ist und von ihr mit Brennenergie versorgt wird, und der Brennbetrieb mit Hochfrequenz betrieben wird (Fig. 2).
  8. Leistungssteuerung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie verwendet wird bei einer Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe (1), bei welcher im Brückenzweig (13-16) der Brückenschaltung (10) die Primärwicklung (9) eines Transformators (7) angeordnet ist, auf der Sekundärseite (6) des Transformators (7) ein Schwingkreis (6, 8) angeordnet ist,
    die Hochdruckgasentladungslampe (1) von dem sekundärseitigen Schwingkreis (6, 8) mit Brenn- und Zündenergie versorgt wird, und sowohl der Brennbetrieb als auch der Zündvorgang mit Hochfrequenz betrieben wird, wobei die Frequenz der Zündung wesentlich höher als die Frequenz beim Brennbetrieb gewählt ist (Fig. 1).
EP97916327A 1996-03-06 1997-03-05 Leistungssteuerung einer mit wechselstrom betriebenen hochdruckgasentladungslampe, insbesondere für kraftfahrzeuge Expired - Lifetime EP0824848B1 (de)

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DE19608655A DE19608655A1 (de) 1996-03-06 1996-03-06 Leistungssteuerung einer mit Wechselstrom betriebenen Hochdruckgasentladungslampe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
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PCT/DE1997/000421 WO1997033453A1 (de) 1996-03-06 1997-03-05 Leistungssteuerung einer mit wechselstrom betriebenen hochdruckgasentladungslampe, insbesondere für kraftfahrzeuge

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EP0824848A1 EP0824848A1 (de) 1998-02-25
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EP97916327A Expired - Lifetime EP0824848B1 (de) 1996-03-06 1997-03-05 Leistungssteuerung einer mit wechselstrom betriebenen hochdruckgasentladungslampe, insbesondere für kraftfahrzeuge

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EP (1) EP0824848B1 (de)
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