einem Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektrooptischen

Gegenstandes, insbesondere einer elektrochromatisch getönten Glasscheibe in einem Kraftfahrzeug, wobei der Transmissionsgrad des elektrooptischen

Gegenstandes durch Anlegen einer elektrischen Spannung verändert wird.

Zu dem betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung für ein Steuergerät mit einem Schaltkreis, über den ein elektrooptischer Gegenstand, insbesondere eine elektrochromatisch getönte Glasscheibe in einem Kraftfahrzeug, ansteuerbar ist, wobei der Transmissionsgrad des elektrooptischen Gegenstands durch Anlegen einer elektrischen Spannung veränderbar ist.

Verfahren der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der DE 1 0 201 0 056 203 A1 und aus der DE 1 0 2008 060 040 A1 bekannt und werden

insbesondere auch für die Ansteuerung einer verstellbaren elektrochromatisch getönten Glasscheibe in einem Kraftfahrzeug eingesetzt.

Hierbei wird aus einer Quellenspannung eine Niederwechselspannung oder eine Niedergleichspannung erzeugt, wobei zumindest ein Wandler vorgesehen ist, mit dem die Niederwechselspannung oder Niedergleichspannung in eine

Betriebswechselspannung zum Betrieb der Glasscheibe umwandelbar ist. Zur Erzeugung einer Niedergleichspannung ist beispielsweise als Energiequelle im Stand der Technik eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, vorgesehen. Zur Veränderung des Transmissionsgrades an einer Glasscheibe in einem

Kraftfahrzeug mit Hilfe einer„SPD (engl. : suspended-particle-device)"-Folie ist es allerdings notwendig, an den Anschlüssen dieser Folie ein elektrisches Wechselfeld mit einer Betriebsspannung (Wechselspannung) von ca. 1 60 Volt und einer Frequenz von ca. 50 Hz anzulegen. Die Spannungshöhe definiert dabei die Lichtdurchlässigkeit der Scheibe. Um die Niederwechselspannung in die benötigte Betriebsspannung, d. h

Ansteuerspannung, umzuwandeln, ist man im Stand der Technik dazu

übergegangen, sogenannte DC/AC Boost Converter einzusetzen ; hierbei handelt es sich um einen Wechselrichter, der aus einer Gleichspannung eine

Wechselspannung erzeugt.

Nachteilig ist bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vor allem, dass die Verwendung eines DC/AC Boost Converters dazu führen kann, dass das Hochspannungspotential mit dem 1 2V-Bordnetz des Kraftfahrzeugs galvanisch gekoppelt ist, was wiederum zu einem Verletzungsrisiko für den Benutzer des Kraftfahrzeugs bei Fehlfunktionen der Verkabelung und der Ansteuerelektronik führen kann.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine galvanische

Trennung von Ansteuerspannung und Bordspannung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung sieht vor, dass die Ansteuerung des elektrooptischen Gegenstandes durch einen Kleinspannungstransformator erfolgt.

Durch die Verwendung eines Kleinspannungstransformators zur Ansteuerung des elektrooptischen Gegenstands kann auf einen DC/AC Boost Converter verzichtet werden. Ein Verletzungsrisiko für den Benutzer besteht nicht, da die

Ansteuerspannung von der Bordspannung elektrisch sicher getrennt ist. Die Spannungsumsetzung erfolgt vorzugsweise dergestalt, dass in einem Schaltkreis zur Ansteuerung der Folie bzw. Glasscheibe zunächst die Sekundärspule (5 V) eines 3-Wicklungsnetztransformators angesteuert wird. Dies kann vorzugsweise über ein sinusbewertetes Pulsweitenmodulation-Schaltmuster (1 2 Vss, 1 8 kHz) erfolgen. Sekundärseitig wird dann aus einer 220 V Wicklung des Transformators das Spannungssignal zur Ansteuerung der Folie bzw. Glasscheibe bereitgestellt.

Hierzu wird gemäß der Erfindung auch eine Schaltungsanordnung für ein

Steuergerät zu Grunde gelegt, bei der in einem Schaltkreis ein

Kleinspannungstransformator integriert ist, über den der elektrooptische

Gegenstand ansteuerbar ist, wobei der Kleinspannungstransformator von einem digitalen Signal angesteuert wird, das von einem MikroController erzeugt wird. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass der Transmissionsgrad jeder Scheibe bzw. jedes Flächenelements individuell eingestellt werden kann. Gemäß der Erfindung wird also anstatt eines Wandlers oder DC/AC Boot Converters ein MikroController eingesetzt.

Die Verwendung eines Kleinspannungstransformators hat zudem zusätzlich den Vorteil, dass diese kostengünstig ist, was insbesondere in der Automobilindustrie von nicht geringer Bedeutung ist. Im Rahmen der Erfindung findet ein MikroController Verwendung, der ein sinusbewertetes Schaltmuster erzeugt und damit vorzugsweise die Sekundärspule eines 3-Wicklungsnetztransformators ansteuert. Sekundärseitig wird aus einer 220 Volt-Wicklung das Signal zur direkten Ansteuerung der Glasscheibe bereitgestellt. Eine ebenfalls galvanisch getrennte Wicklung dient dabei der Rückkopplung der Überwachung des Nutzsignals des Steuergeräts. Der MikroController weist wesentliche Bestandteile eines herkömmlichen MikroControllers, wie einen

Prozessor, Speicherelemente sowie eine Schaltung zur Spannungsüberwachung auf. Weiterhin kann der MikroController mit Peripheriefunktionen wie LIN (local interconnect network) usw. versehen und mit einem Bussystem eines

Kraftfahrzeugs vernetzt sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht dabei vor, dass der Kleinspannungstransformator von einem digitalen Spannungssignal angesteuert wird, das von dem MikroController erzeugt und zweckmäßigerweise ein

pulsweitenmoduliertes Spannungssignal ist. Durch die Verwendung eines pulsweitenmoduliertes Spannungssignals kann das digitale Signal des

MikroControllers den Kleinspannungstransformator als analoges Gerät ansteuern.

Vorzugsweise wird der Kleinspannungstransformator dabei über ein

sinusbewertetes pulsweitenmoduliertes Schaltmuster angesteuert. Der mit analogen Signalen arbeitende Schaltkreis für die Ansteuerung der Folie bzw. der Glasscheibe, in den der Kleinspannungstransformator integriert ist, ist dabei mit dem MikroController über einen Analoganschluss verbunden.

Vorteilhafterweise weist der digital arbeitende MikroController hierzu als weitere elektronische Funktionseinheit einen Analog-Digital Wandler auf, der das analoge Signal in ein digitales Signal in dem MikroController umwandelt

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass dem

MikroController ein Vierquantensteller, vorzugsweise in Form einer Mosfet- Brückenschaltung zugeordnet ist. Im Falle einer von der Quellenspannung erzeugten Niedergleichspannung, wird die Niedergleichspannung vorzugsweise mittels der Mosfet-Brückenschaltung in eine Wechselspannung umgewandelt.

Hierbei können jedoch durch Schaltflanken der Brückenschaltung hochfrequente Störungen entstehen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, dass hochfrequente Störungen durch den Eisenkern des

Kleinspannungstransformators gefiltert werden. Hierbei werden die Störungen vorteilhafterweise zu einem 50 Hz Sinussignal umgewandelt. Eine Schaltungsanordnung für ein Steuergerät mit einem MikroController und mit einem Stromkreis, über den ein elektrooptischer Gegenstand, bei dem der Transmissionsgrad durch Anlegen einer elektrischen Spannung veränderbar ist, ansteuerbar ist, wobei in den Stromkreis ein Kleinspannungstransformator integriert ist, der mit dem MikroController verbunden ist, ist Gegenstand von Anspruch 6. In erfindungswesentlicher Weise übernimmt der

Kleinspannungstransformator dabei die Funktion der Ansteuerung des

elektrooptischen Gegenstands.

Zudem sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen

Schaltungsanordnung vor, dass die Schaltungsanordnung eine Brückenschaltung umfasst, die mit dem MikroController und dem Transformator verbunden ist.

Um die Schaltungsanordnung mit weiteren I nstrumentarien der Sicherheit zu versehen, ist es zweckmäßig, der Brückenschaltung vorzugsweise ein Temperatur- und Stromwächter sowie dem Kleinspannungstransformator vorzugsweise ein Spannungswächter zuzuordnen.

Eine sehr vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem

Stromkreis zur Ansteuerung der Folie bzw. des Glasfensters und einem

Analoganschluss des Mikrocontrollers eine Funktionseinheit für die Überwachung des Stroms und der Spannung angeordnet ist. Durch die Verwendung dieser Funktionseinheit ist gewährleistet, dass Fehlerzustände wie Kurzschluss,

Kurzschluss zum Bordnetz oder Fehlerstromerkennung durch auftretende

Isolationsfehler überwacht und bei Eintritt derselben abgeschaltet werden können.

Kraftfahrzeuge arbeiten heutzutage mit modernen Bussystemen. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht daher vor, dass die

Schaltungsanordnung in einem Bussystem eines Kraftfahrzeugs einbindbar ist.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von

Ausführungsbeispielen anhand der Figur. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Figur 1 zeigt die Schaltungsanordnung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem elektrooptischer Gegenstand, wie beispielsweise eine elektrochromatisch getönten Glasscheibe, mit einem Anschluss 14 mittels eines Spannungssignals 1 7 angesteuert wird. Der Anschluss 14 ist so ausgelegt, dass der elektrooptische Gegenstand mit negativen Spannungssignalen bis 1 60 V und mit einer Frequenz im Bereich von 50 Hz angesteuert werden kann. Die

Verwendung dieser Frequenz für das elektrische Feld gewährleistet, dass keine Antennenstörungen aufgrund von in den elektrooptischen Gegenstand integrierten Antennen auftreten.

Die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnung 1 umfasst als wesentliche

Bestandteile den Mikrocontroller 2 sowie den Kleinspannungstransformator 1 0. Der Mikrocontroller weist wiederum wesentliche Bestandteile wie den Prozessor 6, Speicherelemente 4 sowie eine Schaltung 3 zur Spannungsüberwachung auf.

Weiterhin ist der Mikrocontroller 2 mit herkömmlichen Peripheriefunktionen, wie LIN (local interconnect network) und herkömmlichen Anschlüssen wie KI30

(Batterieanschluss) und GND (Ground-Anschluss) versehen, die über einen

EMC/ESD Filter 8 an den Mikrocontroller 2 angeschlossen sind.

Dem Mikrocontroller 2 ist zudem eine weitere Funktionseinheit in Form einer Schaltung 7 für den Gegenspannungsschutz zugeordnet, die mit der Mosfet- Brückenschaltung verbunden ist, die mit dem Bezugszeichen 9 versehen ist . Der Schaltung 9 ist wiederum ein Spannungs- und Temperaturwächter 1 1 zugeordnet.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 1 ist ferner ein Spannungswächter 1 2 vorgesehen, der dem Kleinspannungstransformator 1 0 zugeordnet ist. Der Spannungswächter 1 2 dient der Überwachung von Spannungsfehlern in dem Kleinspannungstransformator 1 0.

Bei der in Figur 1 gezeigten Spannungsanordnung zur Ansteuerung eines optoelektronischen Gegenstandes erzeugt der MikroController 2 ein digitales Spannungssignal, das im Falle eines Niedriggleichspannungssignals zunächst durch die Mosfet-Brückenschaltung 9 in ein Niedrigwechselspannungssignal umgewandelt wird und als ein von dem MikroController 2 erzeugtes

pulsweitenmodulierten Schaltmusters 1 6 die Sekundärspule des als

3-Wicklungsnetztransformators ausgebildeten Kleinspannungstransformators 1 0 ansteuert. Die Pulsweitenmodulation dient der Umwandlung des digitalen Signals des MikroControllers 2 in ein analoges Signal für den Kleinspannungstransformator 2, der als analoges Gerät ausgebildet ist. In erfindungswesentlicher Weise ist der Schaltungsanordnung 1 ein Stromkreis 1 5 zugeordnet, in den der Kleinspannungstransformator 1 0 integriert ist, der wiederum für die Ansteuerung des über den Anschluss 14 angeschlossenen elektrooptischen Gegenstandes vorgesehen ist. Hierzu wird durch den Kleinspannungstransformator 1 0 sekundärseitig aus einer 220 Volt-Wicklung des Kleinspannungstransformators 1 0, der in Gestalt eines 3-Wicklungsnetztransformator vorliegt, das

Wechselspannungssignal 1 7 zur direkten Ansteuerung des elektrooptischen

Gegenstandes bereitgestellt, das wiederum als Wechselspannungssignal 1 8 dem Anschluss 14 zugeführt wird. Die Schaltung 1 3 für die Überwachung des Stroms und der Spannung in dem mit analogen Signalen arbeitenden Stromkreis 1 5 dient der Vermeidung von

Fehlerzuständen wie Kurzschluss zum Bordnetz und ist zwischen dem Stromkreis 1 5 und dem MikroController 2 in einer Leitung angeordnet, die zum

Analoganschluss des MikroControllers 2 führt. Das hier analog ankommende Signal wird mittels des Analog-Digital Wandlers 5 in dem digital arbeitenden

MikroController in ein digitales Signal umgewandelt. Bezugszeichenliste

1 Schaltungsanordnung

2 MikroController

3 Schaltung

4 Speicherelemente

5 Analog-Digital Wandler

6 Prozessor

7 Schaltung

8 EMC/ESD Filter

9 Mosfet-Brückenschaltung

1 0 Kleinspannungstransformator

1 1 Spannungs- und Temperaturwächter

1 2 Spannungswächter

1 3 Schaltung

14 Anschluss

1 5 Stromkreis

1 6 pulsweitenmoduliertes Schaltmuster

1 7 Spannungssignal

18 Wechselspannungssignal