DE60037441T2 - Stromversorgung für elektrochrome spiegel in mit hochspannung betriebenen stromversorgungssystemen von automobilen - Google Patents

Stromversorgung für elektrochrome spiegel in mit hochspannung betriebenen stromversorgungssystemen von automobilen Download PDF

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R1/00—Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B60R1/02—Rear-view mirror arrangements
    • B60R1/08—Rear-view mirror arrangements involving special optical features, e.g. avoiding blind spots, e.g. convex mirrors; Side-by-side associations of rear-view and other mirrors
    • B60R1/083—Anti-glare mirrors, e.g. "day-night" mirrors
    • B60R1/088—Anti-glare mirrors, e.g. "day-night" mirrors using a cell of electrically changeable optical characteristic, e.g. liquid-crystal or electrochromic mirrors

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Energieversorgungen für Fahrzeugaccessoires und betrifft spezieller eine Energieversorgung zur Verwendung beim Zuführen von Energie an einen elektrochromen Spiegel.
  • Automobiltechnische Energieversorgungen migrieren von 12 Volt bei Fahrzeugen und 24 Volt in einigen Lastwagen in Richtung höherer Spannungen, wie etwa 42 Volt, um Verkabelungsgewicht zu reduzieren und mehr elektrische Energie für Systeme, wie etwa eine elektrische Lenkhilfe und Wärmepumpen, zur Verfügung zu stellen. Elektrochrome Spiegel werden mit niedrigen Spannungen mit relativ hohen Stromstärken angetrieben. Während der Verwendung eines linearen serienregulierten Energieversorgung bei einem 12 Volt-System kann die Verlustleistung im Spiegel im Bereich von 4 bis 5 Watt (350 mA Last) betragen. Die Verwendung des gleichen Konstruktionsansatzes mit einer 42 Volt-Versorgung würde eine Verlustleistung von 15 Watt zur Folge haben. Mit einer Verlustleistung von 5 Watt ist selbst ziemlich schwierig in einem kleinen Objekt, wie etwa einem Rückspiegel, umzugehen. Eine 15 Watt-Verlustleistung stellt ein emsthaftes Problem dar. Einige Spiegel, wie etwa jene, die Anzeigen oder sogar duale Anzeigen umfassen, können mehr als 500 mA ziehen und stellen eine sogar größere und bedeutendere Herausforderung bezüglich thermischer Verlustleistung dar.
  • Während im Allgemeinen Spannungswandler bekannt sind, bei denen denkbar ist, sie zum Wandeln einer 42 Volt-Versorgung auf niedrigere praktischere Spannungen zu verwenden, erzeugen solche geschalteten Stromversorgungen signifikante Niveaus an elektromagnetischen Interferenzen (EMI). Der Rückspiegel befindet sich in einer speziell kritischen Position wegen seiner Nähe zur Fahrzeugradioantenne und dem Fehlen einer Grundplatte. Um Kosten zu reduzieren, sind Rückspiegel typischerweise in Plastikgehäusen angeordnet, die wenig EMI-Abschirmung bereitstellen. Das Verwenden solch einer geschalteten Energieversorgung in einem Rückspiegel würde deshalb EMI-Niveaus zum Ergebnis haben, die das von den Herstellern akzeptierte Maximumniveau deutlich überschreiten würden.
  • EP-A-0869032 offenbart gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ein Elektrochromrückspiegelsystem für ein Fahrzeug, das ein eine elektrochrome Zelle aufweisendes elektrochromes reflektierendes Element umfasst, wobei das reflektierende Element sich auf ein Teilreflektionsniveau in Reaktion auf ein auf die Zelle angewendetes Antriebssignal einfärbt. Die Rückspiegelanordnung umfasst zusätzlich einen Antriebsschaltkreis, der ein gespulstes Antriebssignal auf die elektrochrome Zelle anwendet, um das Teilreflektionsniveau des reflektierenden Elements aufzubauen. Der Antriebsschaltkreis steuert/regelt das Teilreflektionsniveau als eine Funktion des Arbeitszyklus des gepulsten Antriebssignals, das eine Pulswiederholungsrate von mindestens ungefähr 10 Zyklen pro Sekunde und vorzugsweise mindestens ungefähr 20 Zyklen pro Sekunde aufweist. Der Antriebsschaltkreis stellt die Amplituden der Pulse zusätzlich als eine Funktion der Spannung ein, die sich über die elektrochrome Zelle hin entwickelt. Die offenbarten Spannungen sind relativ niedrig und es ist unwahrscheinlich, dass sie unerwünschte magnetische Störpegel erzeugen, für die deswegen keine Vorsorge gemacht wird.
  • Diese Erfindung stellt eine elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente bereit, die umfasst: mindestens ein elektrisch angetriebenes Gerät und eine Energieversorgung zum Empfangen von Energie von einer Fahrzeugenergiequelle, die eine Spannung von mehr als ungefähr 24 Volt aufweist, und zum Zuführen von Energie bei einer Spannung von ungefähr 5 Volt oder weniger zu dem elektrisch angetriebenen Gerät, wobei die Energieversorgung Schaltkreise U1 zum Dithern der Pulsbreite oder der Schaltfrequenz der Energieversorgung umfasst, und wobei ein linearer Vorregulierschaltkreis zwischen die Fahrzeugenergiequelle und die Energieversorgung zum Reduzieren von Transienten der Energie, die von der Fahrzeugenergiequelle empfangen wird, gekoppelt ist, so dass das elektrisch angetriebene Gerät und die Energieversorgung einen elektromagnetischen Störpegel von weniger als ungefähr 41 dBμV/m für Emissionen im Frequenzbereich von etwa 0,4 MHz bis etwa 20 MHz zeigen.
  • Die Komponente kann weiter ein Gehäuse, das zum Anbringen am Fahrzeug geeignet ist, und einen im Gehäuse bereitgestellten Spiegel umfassen, und das elektrisch angetriebene Gerät kann ein Steuer-/Regelschaltkreis zum Steuern/Regeln des elektrochromen Spiegels sein. Das elektrisch angetriebene Gerät kann auch oder alternativ eines oder mehr aus dem Folgenden sein: Ein Anzeigegerät, Leselichter, elektrochrome Rückspiegel im Äußeren, ein elektronischer Kompassschaltkreis, ein GPS-Empfänger, ein trainierbarer Transceiver und ein Mobiltelefontransceiver.
  • Diese und andere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden von Fachmännern unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen weiter verstanden und geschätzt werden, wobei:
  • 1 eine perspektivische Frontansicht einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebauten Rückspiegelanordnung ist;
  • 2 ein elektrisches Schaltkreisdiagramm in Block- und Schemaform ist, das einen elektrischen Schaltkreis darstellt, der gemäß von Aspekten der vorliegenden Erfindung in einem Rückspiegel ausgeführt sein könnte;
  • 3 ein elektrisches Schaltkreisdiagramm in Block- und Schemaform ist, das einen linearen Vorregulierer und eine geschaltete Energieversorgung darstellt, die zum Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet werden könnte;
  • 4 ein linearer Vorregulierer, eine geschaltete Energieversorgung und ein Leselicht-Betriebsschaltkreis ist, der zum Ausführen der vorliegenden Erfindung in einer Rückspiegelanordnung verwendet werden könnte;
  • 5 ein Graph ist, der gegenwärtig akzeptable EMI-Niveaus für einerseits Schmalband- und andererseits Breitbandemissionen darstellt;
  • 6 ein Diagramm eines typischen Schmalband-EMI-Emissionsspektrum ist;
  • 7 ein Diagramm eines typischen Breitband-EMI-Emissionsspektrum ist;
  • 8 ein Diagramm eines EMI-Spektrums ist, das von einer Rückspiegelanordnung gezeigt wird, die eine geschaltete Stromversorgung verwendet; und
  • 9 ein Diagramm eines EMI-Spekrums ist, das von einer Rückspiegelanordnung gezeigt wird, die eine geschaltete Energieversorgung mit Frequenzdithering verwendet.
  • Eine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gestaltete Rückspiegelanordnung 10 ist in 1 gezeigt. Wie gezeigt, umfasst die Rückspiegelanordnung 10 ein Gehäuse oder eine Einfassung 12. Die Spiegelanordnung 10 umfasst weiter ein Spiegelelement 14, das vorzugsweise ein elektrochromer Spiegel ist, der eine Reflektivität aufweist, die automatisch und elektronisch gesteuert/geregelt ist, und zwar durch einen Steuer-/Regelschaltkreis, der auf von einem Umgebungslichtsensor 15 und einem Blendsensor 17 (2) erkannte Lichtniveaus reagiert. Wie in 2 dargestellt, ist ein Steuer-/Regelschaltkreis 16 innerhalb der Spiegelanordnung 10 vorgesehen, um Ausgaben von Sensor 15 und 17 zu verarbeiten und ein Spannungsniveau zwischen beispielsweise 1,2 und 0 Volt einzustellen, das auf den internen elektrochromen Spiegel 14 angewendet wird. Wenn das Fahrzeug mit externen elektrochromen Spiegeln 24 ausgestattet ist, könnte der Steuer-/Regelschaltkreis 16 auch ein gewähltes Spannungsniveau auf eine mit den elektrochromen Spiegeln 24 verbundene Leitung ausgeben. Eine bevorzugte Gestaltungsform, wie der Steuer-/Regelschaltkreis 16 mit externen elektrochromen Spiegeln 24 elektrisch verbunden werden könnte, ist in der auf üblichen Weg übertragenen PCT-Veröffentlichung Nr. WO 00/52836 mit dem Titel „VEHICLE COMMUNICATION SYSTEM" offenbart, die am 08. September 2000 veröffentlicht wurde.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2 könnte Spiegelanordnung 10 auch eine oder mehr Anzeigen 18 umfassen, die hinter dem Spiegelelement 14 angebracht sind, so dass den Fahrzeuginsassen Informationen angezeigt werden. Solche Anzeigen sind typischerweise hinter bestimmten Regionen des Spiegelelements angebracht, wo das reflektierende Material des Spiegelelements entfernt wurde, um ein transparentes nicht reflektierendes Fenster bereitzustellen. Wenn jedoch Anzeigen vorzugsweise in der Rückspiegelanordnung verwendet werden, ist Spiegelelement 14 mit einer transflektiven Schicht gestaltet, wie in der auf üblichen Weg übertragenen PCT-Veröffentlichung Nr. WO00/23826 , mit dem Titel „ELECTROCHROMIC MIRROR INCORPORATING A THIRD SURFACE REFLECTOR" offenbart ist, die am 27. April 2000 veröffentlicht wurde.
  • Anzeige(n) 18 konnte(n) zum Anzeigen von Informationen verwendet werden, wie etwa eine externe Temperatur und/oder eine Fahrzeugfahrtrichtung, wie sie von einem elektronischen Kompass 20 bestimmt wird, der auch innerhalb des Gehäuses 12 angebracht sein könnte. Die Anzeige(n) 18 könnte(n) auch zur Anzeige verschiedener anderen Informationen verwendet werden, wie etwa Befehlcodes für einen trainierbaren Transceiver 30, Tageszeit, den Text eines Paging-Signals, Reifendruck, Telefonnummern, oder jede andere Informationen, die üblicher Weise den Fahrzeuginsassen mitgeteilt würden, wie etwa die Informationen, die von einem Fahrzeugreisecomputer mitgeteilt würden. Anzeige 18 könnte als Dualanzeige konfiguriert sein.
  • Spiegelanordnung 10 könnte weiter eine Mehrzahl von anwenderaktivierten Schaltern 22 umfassen, die einem Fahrzeuginsassen ermöglichen, Kommandos an Steuer-/Regelschaltkreis 16 einzugeben, der verwendet werden könnte, Informationen, die von Anzeige(n) 18 angezeigt werden, so zu steuern/regeln, um den elektrochromen Spiegel anzuschalten oder abzuschalten oder andersartig einzustellen, oder um jedes andere elektronische Gerät zu steuern/regeln, das innerhalb Gehäuses 12 angeordnet ist oder andersartig elektrisch mit Steuer-/Regelschaltkreis 16 verbunden ist.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, könnte die Spiegelanordnung 10 auch Leselichter 26 umfassen, die auf einer Unterseite des Gehäuses 12 zusammen mit zugeordneten Schaltern 28, die einem Fahrzeuginsassen erlauben, die Leselampen 26 selektiv an- und auszuschalten, angeordnet sind. Die Leselampen 26 könnten auch mittels des Steuer-/Regelschaltkreis 16 an- oder ausgeschaltet werden, wenn beispielsweise Fahrzeugtüren geöffnet oder ein Innenraumlichtschalter auf dem Armaturenbrett aktiviert würde. Der Steuer-/Regelschaltkreis 16 könnte Informationen empfangen, dass Türen geöffnet wurden, oder dass ein Innenraumlichtschalter aktiviert wurde, und zwar mittels eines Fahrzeug-Bus-Interfaces 32, das mit einem elektrischen Bus-System des Fahrzeugs verbunden ist. Leselampen 26 werden vorzugsweise unter der Verwendung von bicomplementär gefärbten Leuchtdioden (LEDs) gestaltet, wie im übertragenen US-Patent Nr. 5,803,579 mit dem Titel „ILLUMINATOR ASSEMBLY INCORPORATING LIGHT EMITTING DIODES" offenbart ist, das von Robert R. Turnbull et al. am 13. Juni 1996 eingereicht wurde. Während die bicomplementär gefärbten LEDs bevorzugt sind, ist zu verstehen, dass andere LEDs, wie etwa Phosphor-LEDs, verwendet werden könnten, genauso wie Glühbirnen und dergleichen.
  • Wenn ein trainierbarer Transceiver 30 innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet ist oder andersartig mit Steuer-/Regelschaltkreis 16 elektrisch verbunden ist, könnte Spiegelanordnung 10 auch eine Mehrzahl von zusätzlichen benutzeraktivierten Schaltern 36 umfassen, die manipuliert werden könnten, um selektiv ein zugeordnetes RF-Signal an einen Garagentüröffnerempfänger oder an ein elektronisches Steuer-/Regelsystem zu übertragen, das sich entfernt vom Fahrzeug befindet. Der trainierbare Transceiver 30 könnte dazu verwendet werden, auch Signale für schlüssellosen Fernzugang (RKE) zu empfangen, wobei gegebenenfalls der trainierbare Transceiver 30 RKE-Erfassungssignale auf eine Eingabe des Steuer-/Regelschaltkreises 16 anwenden könnte, wodurch der Steuer-/Regelschaltkreis 16 ein oder mehr Signale durch das Bus-Interface 32 über den Fahrzeug-Bus 34 mitteilen würde, worauf die Türschlösser durch Zusperren oder Aufsperren reagieren würden und worauf ein Alarmsystem durch Aktivieren oder Deaktivieren reagieren würde. Auch würden Lichter innerhalb des Fahrzeugs, wie etwa Leselampen 26, zusätzlich auf dieses Signal reagieren, so dass die Lichter innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs an- oder abgeschaltet werden würden.
  • Wie auch in 2 gezeigt, könnte ein GPS-Empfänger 38 im Rückspiegelgehäuse 12 angebracht sein und mit dem Steuer-/Regelschaltkreis 16 verbunden sein. Die vom GPS-Empfänger 38 erhaltenen Informationen könnten in vieler Art und Weise verwendet werden, wie in der auf üblichen Weg übertragenen PCT-Veröffentlichung Nr. WO 00/49680 mit dem Titel „REARVIEW MIRROR WITH INTEGRATED MICROWAVE RECEIVER" offenbart ist, die am 24. August 2000 veröffentlicht wurde.
  • Ein Mobiltelefontransceiver 37 könnte auch im Gehäuse 12 bereitgestellt sein oder andererseits mit Steuer-/Regelschaltkreis 16 verbunden sein. Mobiltelefontransceiver 37 könnte einen Teil des Fahrzeugkommunikationssystems bilden, wie etwa das On-Star®-System, das nun für viele General Motors-Fahrzeuge erhältlich ist. Ein Mikrofon 39 könnte am Gehäuse 12 angebracht sein und mit dem Mobiltelefontransceiver 37 verbunden sein, um freihändige Kommunikation unter Verwendung des Transceivers 37 zu erleichtern.
  • Um dem elektronischen, wie etwa dem in 2 gezeigten Schaltkreis zu ermöglichen, unter Verwendung von Energie, die von einer Fahrzeugenergiequelle, die eine Spannung von mehr als 24 Volt aufweist, betrieben zu werden, ist eine geschaltete Energieversorgung 40 vorgesehen, um die Spannung der empfangenen Energie auf eine Spannung VDD von ungefähr 5 Volt oder weniger umzuwandeln, und zwar zur Verwendung durch die verschiedenen elektrisch angetriebenen Geräte, die in Rückspiegelanordnung 10 vorgesehen sind. Ein linearer Vorregulierer 42 könnte optional zwischen die Fahrzeugenergiequellenleitung und der geschalteten Energieversorgung 40 gekoppelt sein, um Transienten abzublocken, die in der zugeführten Energie erscheinen. Der lineare Vorregulierer 42 könnte auch zum Reduzieren der Spannung verwendet werden, wie sie an der Energiequellenversorgungsleitung 44 vor ihrer Anwendung auf die geschaltete Energieversorgung 40 auftritt. Wenn dann beispielsweise die Fahrzeugenergiequelle eine 42 Volt-Quelle ist, kann der lineare Vorregulierer 42 zum Reduzieren der Spannung, die auf die geschaltete Energieversorgung angewendet wird, auf 40 Volt verwendet werden, um so die Verwendung einer Energieversorgung 40 zu ermöglichen, die für eine niedrigere Spannung ausgelegt ist, als die von der Fahrzeugenergiequelle zugeführte. Geschaltete Stromversorgung 40 und linearer Vorregulierer 42 könnten an jeder anderen Stelle innerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein.
  • Beispielhafte Gestaltungsformen für den linearen Vorregulierer und der geschalteten Energieversorgung 40 sind in 3 und 4 dargestellt. Wie in 3 und 4 dargestellt, umfasst der lineare Vorregulierer 42 die folgenden Bauteile: Kondensatoren C1 = 0,01 μF, C2 = 0,01 μF und C3 = 22 μF; Dioden D1, D2 und D3; Transistoren Q1 und Q2; und Widerstände R1 = 3,9 kΩ, R2 = 1 kΩ und 3R = 3,9 kΩ. Es ist zu verstehen, dass der lineare Vorregulierer 42 Gestaltungsformen aufweisen könnte, die sich von denen in 3 und 4 gezeigten unterscheiden.
  • Geschaltete Energieversorgung 40 umfasst vorzugsweise: Kondensatoren C4 = 22 μF, C5 = 0,1 μF, C6 = 470 pF, C7 = 100 μF und C8 = 0,1 μF; Spule L1 = 100 μH; eine Diode D4; Widerstände R5 = 0,33 Ω, R6 =1 kΩ, R7 = 100 Ω, R8 = 2,2 kΩ und R9 = 3,01 kΩ und ein integrierter Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Wandler-Steuer-/Regelschaltkreis U1, wie etwa Motorola Teile-Nummer MC34063A. Wie in 4 gezeigt, könnte die geschaltete Energieversorgung 40 auch einen Kondensator C9 = 0,1 μF, einen Widerstand R10 = 2,2 kΩ und eine 6,2 Volt-Zenerdiode D5 umfassen.
  • Ein aus einem Widerstand R18 = 470 Ω und einem Kondensator C12 = 2200pF bestehender Snubber-Schaltkreis könnte mit einem Ausgang des integrierten Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Wandler-Steuer-/Regelschaltkreises U1 gekoppelt sein. Der Snubber-Schaltkreis ist vorgesehen, um Schwingungen an Pin 2 des Schaltkreises U1 zu minimieren und um das Klingeln an Pin 2 zu reduzieren.
  • Mit der in 3 und 4 gezeigten Gestaltungsform kann die geschaltete Energieversorgung 40 Energie von einer Fahrzeugenergiequelle empfangen, die Spannungen zwischen ungefähr 42 Volt und 5 Volt aufweist und diese Spannung auf eine Spannung von 5 Volt oder weniger wandeln und zwar zur Verwendung für die elektrisch angetriebenen Geräte, die in 2 gezeigt sind. Die geschaltete Energieversorgung 40 muss nicht rekonfiguriert oder rekonstruiert werden, wenn sie mit unterschiedlichen Fahrzeugenergiequellen verwendet wird, die verschiedene Spannungen aufweisen. Damit bietet die in 3 und 4 gezeigte Gestaltungsform den Vorteil, dass eine Rückspiegelanordnung mit einer geschalteten Energieversorgung 40 und optional mit einem linearen in ihrem Gehäuse vorgesehenen Vorregulierer 42 gestaltet werden kann, so dass die Spiegelanordnung in jedem Fahrzeug unabhängig von der Spannung seiner Energiequelle angebracht werden kann.
  • Wie in 4 gezeigt, kann die Spannungs-VDD-Ausgabe der geschalteten Energieversorgung 40 direkt zur Energieversorgung der LEDs der Leselampen 26 verwendet werden. Ein geeigneter Lampenantriebsschaltkreis 43 wird in 4 gezeigt, der umfasst: Kondensatoren C10 = 0,1 μF und C11 = 0,1 μF; Diode D6; Operationsverstärker U2; Widerstände R11 = 10 kΩ, R12 = 10 kΩ, R13 = 10 kΩ, R14 = 10 kΩ, R15 = 210 kΩ, R16 = 210 kΩ und R17 = 0,75 Ω.
  • 5 stellt graphisch gegenwärtig akzeptable EMI-Niveaus für einerseits Schmalband- und andererseits Breitbandemissionen dar. In diesem Zusammenhang bezieht sich das Breitband auf eine Bandbreite, die größer ist als die des Empfängers, der zum Messen von Emissionen verwendet wird. Im Gegensatz dazu bezieht sich das Schmalband auf eine Bandbreite, die geringer ist als die des Empfängers, der zum Messen von Emissionen verwendet wird. Ein typischer EMI-Messempfänger hat eine Bandbreite von ungefähr 10 kHz. Eine typische Breitbandemissionsquelle umfasst Zündsysteme und Bürstentyp-Gleichspannungsmotoren. Eine Schmalbandemissionsquelle umfasst Mikroprozessoren, Uhren, pulsweitenmodulierte Motorantriebe und Lichtdimmer und geschaltete Energieversorgungen.
  • Wie in 5 gezeigt ist, sind Schmalbandemissionen von 0,4 bis 20 MHz auf 28 dBμV/m begrenzt und Breitbandemissionen sind auf 41 dBμV/m begrenzt. Zwischen 20 bis 75,167 MHz sollten Schmalbandemissionen nicht 15 dBμV/m überschreiten und die Breitbandemissionen sollten nicht 28 dBμV/m überschreiten. Von 75,167 bis 119,132 MHz sind Schmalbandemissionen auf 15 dBμV/m begrenzt und Breitbandemissionen sind auf 38 dBµV/m begrenzt. Zwischen 119,132 bis 375 MHz sollten Schmalbandemissionen nicht 15 dBµV/m überschreiten und Breitbandemissionen sollten nicht 28 dBµV/m überschreiten. Im Bereich von 375 bis 1000 MHz sind Schmalband- und Breitbandgrenzen ungefähr linear.
  • Bei 375 MHz sollten Schmalbandemissionen nicht 25 dBµV/m überschreiten und bei 1000 MHz sollten Schmalbandemissionen nicht 34,8 dBµV/m überschreiten. Bei 375 MHz sollten Breitbandemissionen nicht 38 dBµV/m und bei 1000 MHz sollten Breitbandemissionen nicht 47,8 dBµV/m übersteigen. In diesem Fall ist der Frequenzbereich zwischen 0,4 bis 20 MHz von speziellem Interesse. Wie oben stehend gesagt, sollten in diesem Frequenzbereich Schmalbandemissionen weniger als ungefähr 28 dBµV/m betragen und Breitbandemissionen sollten weniger als ungefähr 41 dBµV/m betragen.
  • 6 zeigt ein typisches Schmalbandemissionsspektrum. Das dargestellte Schmalbandemissionsspektrum befindet sich innerhalb der Schmalbandemissionsgrenzen aus 5. Wie oben stehend gesagt, umfasst eine typische Schmalbandemissionsquelle Mikroprozessoren, Uhren, pulsbreitenmodulierte Motorantriebe und Lichtdimmer und geschaltete Energieversorgungen. Das Schmalbandemissionsspektrum aus 6 wird nur zur Illustration bereitgestellt und ist nicht dazu bestimmt, einschränkend zu wirken. Für den Fachmann ist zu verstehen, dass Schmalbandemissionsspektren von den Eigenschaften eines gegebenen Schaltkreises oder Geräts abhängen.
  • 7 stellt ein typisches Breitbandemissionsspektrum bildlich dar. Das Breitbandemissionsspektrum aus 7 befindet sich innerhalb der Breitbandemissionsgrenzen wie in 5 dargelegt. Wie oben stehend gesagt, umfasst eine typische Breitbandemissionsquelle Zündsysteme und Bürstentyp-Gleichstrommotoren. Das dargestellte Breitbandemissionsspektrum ist nur als Beispiel vorgesehen und ist nicht einschränkend gedacht. Für den Fachmann ist zu verstehen, dass Breitbandemissionsspektren auch von den Eigenschaften eines gegebenen Schaltkreises oder Geräts abhängen.
  • Die Verwendung einer herkömmlichen geschalteten Energieversorgung würde die EMI-Niveaus der Rückspiegelanordnung veranlassen, akzeptable Niveaus zu überschreiten. Speziell eine herkömmliche geschaltete Energieversorgung würde im Allgemeinen Schmalbandemissionen emittieren, die die in 5 bis 7 gezeigten Niveaus überschreiten. Um dieses Problem zu bewältigen, wird ein chaotisches Signal zum Zeit gebenden Rampengenerator des Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Wandler-Steuer-/Regelschaltkreises U1 addiert, um das EMI-Schmalbandspektrum auszubreiten. In diesem Fall wird das chaotische Signal vom Spulen kondensatordiodennetzwerk der Buck-Stufe der Energieversorgung erzeugt. Die Monostabilität des PDM-Generators des Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Wandler-Steuer-/Regelschaltkreises U1 trägt auch zur Nichtlinearität, also dem Chaos, des Systems bei. Die Einführung des chaotischen Signals führt auch Frequenz-Dithering in die Ausgabe der geschalteten Stromversorgung 40 ein und damit sind die EMI-Emissionen eher ein Breitband als ein Schmalband, die weniger stringenten Breitband-EMI-Spezifikationen unterworfen sind.
  • Das Breitband-EMI in einem AM-Sendeband ist weniger störend, da es ein „weißes Rauschen" oder „statischen" Klang statt starke Schlaggeräusche oder Töne aufweist, die vorhanden sind, wenn Schmalband-EMI-Emissionen vorhanden sind. 8 zeigt die EMI-Emissionen einer geschalteten Energieversorgung, die eine Eingangsspannung von 9,8 Volt aufweist, bei der ein chaotisches Signal nicht in den Steuer-/Regelschaltkreis U1 eingebracht wird, während das in 9 gezeigte Diagramm die EMI-Emissionen zeigt, wenn das chaotische Signal angewendet wird.
  • Um Kosten zu reduzieren, können die Windungen der magnetischen Bauteile der geschalteten Energieversorgung 40 in die gedruckte Leiterplatte aufgenommen werden, auf der der Steuer-/Regelschaltkreis und einige der anderen elektrisch angetriebenen Bauteile angebracht sind. Wenn eine geschaltete Energieversorgung verwendet wird, kann die innerhalb des Gehäuses 12 aufgenommene Leiterplatte kompakter sein, da weniger Kühlkörperbereich benötigt ist. Zusätzlich neben dem Erzeugen von weniger Wärme erlaubt die Kompaktheit der Leiterplatte, das Gewicht des Spiegels zu reduzieren, was Vibrationen des Spiegels reduziert. Kompaktierung der Leiterplatte könnte auch erlauben, zusätzliche Merkmale in den zusätzlich vorhandenen Raum innerhalb des Gehäuse aufzunehmen. Weiter kann die Lebensdauer der Leselichtglühlampen mit niedrigem Spannungsbetrieb in Hochvibrationsumgebungen verbessert werden.
  • Obwohl für den linearen Vorregulierer 42 und der geschalteten Stromversorgung 40 spezifische Topologien gezeigt und beschrieben werden, ist vom Fachmann zu verstehen, dass andere Topologien verwendet werden könnten. Beispielsweise könnten ein Buck-, Flyback-, SEPIC-, Boost-, Cuk-, oder Push-Pull-Mittelabgriff-Transformator verwendet werden. Quasi-resonante und resonante Versionen der gleichen Topologien sind zusätzlich auch möglich. Im Allgemeinen wird eine Schaltmodusenergieversorgung bevorzugt zum Reduzieren der Verlustleistung bei einem automatischen Dimmspiegel durch Konvertieren des 12 bis 48 Volt-Eingangs auf eine niedere Spannung, wie etwa 3,3 Volt oder 5 Volt. Solch ein Spiegel kann von entweder 12 Volt- oder 42 Volt-Elektriksystemen betrieben werden, was den Bedarf reduziert, unterschiedliche Modelle für Fahrzeuge mit unterschiedlichen Elektriksystemspannungen bereitzustellen. Elektrofahrzeuge könnten sogar höhere Systemspannungen (320 Volt bei dem GM EV1) aufweisen. Die oben stehend beschriebenen Schaltkreise sind auch auf 120/240 Volt-Wechselstromsysteme nach Gleichrichtung und Filterung (für Gebäudebeleuchtung) anwendbar.
  • Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Rückspiegelanordnungen beschrieben wurde, ist auch zu verstehen, dass andere elektrisch angetriebene Fahrzeugbauteile, wie etwa mittig hoch angebrachte Bremslicht-(CHMSL)-Anordnungen, Richtungswechselsignalanordnungen, Bremslichter, Gepäcklichter, usw. auch von Spannungsverminderung mittels einer geschalteten Energieversorgung oder einer geschalteten Stromquelle profitieren würden, wenn sie in Fahrzeugen mit Elektriksystemen mit höherer Spannung verwendet werden. CHMSL-Anordnungen, Richtungswechselsignalanordnungen, Bremslichter und Gepäcklichter, die unter Verwendung von LEDs aufgebaut sind, werden in der auf üblichen Weg übertragenen PCT-Veröffentlichung Nr. WO 00/15462 mit dem Titel „SYSTEMS AND COMPONENTS FOR ENHANCING REAR VISION FROM A VEHICLE" offenbart, die am 23. März 2000 veröffentlicht wurde. Elektrisch angetriebene Bauteile, die LEDs umfassen, werden speziell von der Verwendung der geschalteten Energieversorgung der vorliegenden Erfindung profitieren. Wenn beispielsweise eine Fahrzeugenergiequelle mit höherer Spannung verwendet wird, werden in Serie oder in Serien/Parallelbeziehung angeordnete LEDs uneffizient, und zwar mit einer wesentlichen Spannungsfehlanpassung und Abwärme, die in das Vorschaltgerät eingeht. Unter Verwendung einer geschalteten, wie etwa der in 4 gezeigten Stromquelle könnte die Spannungs- oder Fehlanpassung drastisch vermindert werden und die Systemenergieeffizienz könnte erhöht werden.
  • Die oben stehende Beschreibung wird nur als die der bevorzugten Ausführungsformen betrachtet. Änderungen der Erfindung werden dem Fachmann und den Verwendern der Erfindung in den Sinn kommen. Deswegen ist zu verstehen, dass die in den Zeichnungen gezeigten und oben stehend beschriebenen Ausführungsformen nur für darstellende Zwecke sind und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzbereich der Erfindung einzuschränken, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims (34)

  1. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente, umfassend: mindestens ein elektrisch angetriebenes Gerät (16) und eine Energieversorgung (40) zum Empfangen von Energie von einer Fahrzeugenergiequelle, die eine Spannung von mehr als ungefähr 24 Volt aufweist, und zum Zuführen von Energie bei einer Spannung von ungefähr 5 Volt oder weniger zu dem elektrisch angetriebenen Gerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung (40) Schaltkreise (U1) zum Dithern der Pulsbreite oder der Schaltfrequenz der Energieversorgung (40) umfasst, und dass ein linearer Vorregulierschaltkreis (42) zwischen die Fahrzeugenergiequelle und die Energieversorgung (40) zum Reduzieren von Transienten der Energie, die von der Fahrzeugenergiequelle empfangen wird, gekoppelt ist, so dass das elektrisch angetriebene Gerät und die Energieversorgung einen elektromagnetischen Störpegel von weniger als ungefähr 41 dBµV/m für Emissionen im Frequenzbereich von etwa 0,4 MHz bis etwa 20 MHz zeigen.
  2. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie werter ein Gehäuse (12), das zum Anbringen am Fahrzeug geeignet ist, und einen im Gehäuse angeordneten elektrochromen Spiegel (14) umfasst, und dass das elektrisch angetriebene Gerät ein Steuer-/Regelschaltkreis (16) zum Steuern/Regeln des elektrochromen Spiegels ist.
  3. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Störpegel, der von dem Steuer-/Regelschaltkreis (16) und von der Energieversorgung gezeigt wird, weniger als ungefähr 28 dBµV/m für Schmalbandemissionen im Frequenzbereich von ungefähr 0,4 MHz bis ungefähr 20 MHz ist.
  4. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung (40) Energie von einer Fahrzeugenergiequelle, die eine Spannung von mehr als ungefähr 30 Volt aufweist, empfängt.
  5. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung (40) Energie von einer Fahrzeugenergiequelle, die eine Spannung von mehr als ungefähr 40 Volt aufweist, empfängt.
  6. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung (40) eine geschaltete Energieversorgung ist.
  7. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung (40) im Gehäuse (12) angebracht ist.
  8. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer-/Regelschaltkreis (16) im Gehäuse (12) angebracht ist.
  9. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) zum Anbringen im Inneren des Fahrzeugs geeignet ist, so dass die Fahrzeugkomponente als eine Rückspiegelanordnung (10) im Inneren wirkt.
  10. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) zum Anbringen an das Äußere des Fahrzeugs geeignet ist, so dass die Spiegelanordnung als eine Rückspiegelanordnung im Äußeren wirkt.
  11. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter ein Gehäuse (12), das zum Anbringen am Fahrzeug geeignet ist, einen im Gehäuse bereitgestellten Spiegel (14), umfasst und dass mindestens ein elektrisch angetriebenes Gerät im Gehäuse angeordnet ist.
  12. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel ein elektrochromer Spiegel (14) ist.
  13. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch angetriebene Gerät ein Steuer-/Regelschaltkreis (16) für den elektrochromen Spiegel ist.
  14. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät ein Anzeigegerät (18) umfasst, das im Gehäuse angeordnet ist.
  15. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät Leselichter (26) umfasst, die im Gehäuse angeordnet sind.
  16. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät einen elektrochromen Rückspiegel (24) im Äußeren umfasst.
  17. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät einen elektrochromen Rückspiegel (24) im Äußeren umfasst.
  18. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät ein Anzeigegerät (18) umfasst, das im Gehäuse (12) angeordnet ist.
  19. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät Leselichter (26) umfasst, die im Gehäuse (12) angeordnet sind.
  20. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät einen elektronischen Kompassschaltkreis (20) umfasst, der im Gehäuse (12) angeordnet ist.
  21. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät einen GPS-Empfänger (38) umfasst, der im Gehäuse (12) angeordnet ist.
  22. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät einen trainierbaren Transmitter (30) umfasst, der im Gehäuse (12) angeordnet ist.
  23. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät ein Mikrofon (39) umfasst, das im Gehäuse (12) angeordnet ist.
  24. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät mindestens eine Leuchtdiode umfasst.
  25. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät ein mittig hoch-angebrachtes Bremslicht umfasst.
  26. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät ein Gepäcklicht umfasst.
  27. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angetriebene Gerät eine Richtungswechsel-Anzeigeanordnung umfasst.
  28. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Snubber-Schaltkreis (R18, C12) mit der Energieversorgung verbunden ist.
  29. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Gerät eine Beleuchtungshalterung für ein Fahrzeug umfasst, die mindestens eine Leuchtdiode umfasst, und dass die Energieversorgung eine schaltende Stromquelle ist, zum Empfangen von Energie von einer Fahrzeugenergiequelle, die eine Spannung von mehr als ungefähr 24 Volt aufweist, und zum Zuführen von Energie einer Spannung bei ungefähr 5 Volt oder weniger zu der Leuchtdiode und dass ein Snubber-Schaltkreis mit der geschalteten Stromquelle verbunden ist.
  30. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 1, die eine Beleuchtungshalterung für ein Fahrzeug umfasst, die mindestens eine Leuchtdiode umfasst, und wobei die Energieversorgung eine schaltende Stromquelle ist, zum Empfangen von Energie aus einer Fahrzeugenergiequelle, die eine Spannung von mehr als ungefähr 24 Volt aufweist, und zum Zuführen von Energie von einer Spannung bei ungefähr 5 Volt zu der Leuchtdiode und zu einem Schaltkreis zum Dithern der Pulsbreite oder der Schaltfrequenz der schaltenden Stromquelle.
  31. Elektrisch angetriebene Fahrzeugkomponente nach Anspruch 1, weiter umfassend: ein Gehäuse (12), einen Spiegel (14), der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und eine Lichtquelle, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Energieversorgung eine schaltende Stromquelle ist, zum Empfangen von Energie aus einer Fahrzeugenergiequelle, die eine Spannung von mehr als ungefähr 24 Volt aufweist, und zum Zuführen von Energie von einer Spannung von ungefähr 5 Volt oder weniger zu der Lichtquelle.
  32. Rückspiegelanordnung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode umfasst.
  33. Verfahren zum Bereitstellen von Energie an eine Elektrochromrückspiegel-Anordnung aus einer Fahrzeugenergiequelle, die eine Spannung von mehr als ungefähr 24 Volt aufweist, während sie einen elektromagnetischen Störpegel von weniger als ungefähr 41 dBµV/m für Emissionen im Frequenzbereich von ungefähr 0,4 MHz bis ungefähr 20 MHz erzeugt, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer geschalteten Energieversorgung, um die Spannung der Energie, die von der Fahrzeugenergiequelle mit ungefähr 5 Volt oder weniger empfangen wird, umzuwandeln und Zuführen der Energie zur Elektrochromrückspiegel-Anordnung, Dithern der Pulsbreite oder der Schaltfrequenz der von der Energieversorgung zugeführten Energie und lineares Vorregulieren mit einem linearen Vorregulierschaltkreis (42), der zwischen die Fahrzeugenergiequelle und die Energieversorgung (40) gekoppelt ist, um Transienten der von der Fahrzeugenergiequelle empfangenen Energie zu reduzieren.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Störpegel niedriger als ungefähr 28 dBµV/m für Schmalbandemissionen im Frequenzbereich von ungefähr 0,4 MHz bis ungefähr 20 MHz ist.
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