用于汽车运行相关部件状态的状态显示器的制造方法
【专利摘要】用于汽车运行相关部件(1)状态的状态显示器，其中，在从外部可见的汽车位置上布置由至少两个光源(5、6；LED1...LED4)供给的光照结构(4；10；11)，并且为光源分配控制电路(3)，该控制电路设计成根据表示运行相关部件(1)状态的状态信号(sz)来这样控制光源，使得沿着光照结构的光照亮度和/或颜色可以以标度的形式来显示部件的状态。
【专利说明】用于汽车运行相关部件状态的状态显示器
[0001]本发明涉及一种用于汽车运行相关部件状态的状态显示器。
[0002]对于汽车用户而言，通过汽车特定部件的状态来快速获取信息十分重要，其中，结合本发明的这样部件称为“与运行相关”。这种部件状态的例子可以是电动车或混合动力汽车的蓄电池充电状态或油箱的液面高度、胎压、发动机温度等。这种状态通常在用户坐在车内或车上并且通常在操作了(点火)开关之后才可见。
[0003]从外部通常可以看见汽车灯光，如前大灯、闪光信号灯、刹车灯等，它们通常在打开汽车时已经通过遥控器激活。
[0004]本发明的任务在于，使所述汽车运行相关部件的状态在外部已经对用户可见，例如当用户靠近汽车(在一定情况下操作遥控器)时。
[0005]为了完成该任务，本发明规定，在对汽车运行相关部件的状态进行状态显示时，在从外部可见的汽车位置上布置由至少两个光源供给的光照结构，并且为光源分配控制电路，该控制电路可以根据表示运行相关部件状态的状态信号来这样控制光源，使得沿着光照结构的光照亮度或颜色可以以标度的形式来显示部件的状态。
[0006]借助于本发明，也可以通过使用在汽车上本不存在的照明结构来立即告知用户一定的、特别是危急的状态。例如可以为用户展示，其电动车上的蓄电池已经或者快要用完，因此用户不会进入其汽车，而是设法为其电池充电。
[0007]在一种有针对性的变形的情况下可以规定，光照结构含有两个或更多分配结构的光源，因为通过选择位置和构造光源可以形成大量符合实际状况的构造。
[0008]另外，可以将光照结构有利设计为反射器矩阵，因为这种反射器矩阵通常是光照单元中已经存在的组件。
[0009]一种特别有针对性的变形表征为，将光照结构设计为发光棒。发光棒可以通过其形状和长度产生多种变化，并且因此可用于很多方面。
[0010]在另一种构造变形中，可以使每个光源含有至少一个发光二极管，并且为每个发光二极管布置控制电路，该控制电路具有与发光二极管并联、电压的标准压降器和受控开关的串联电路，并且这样设计，使得所有控制电路共用的控制导线上的控制电压(相对于LED串联电路基点所测)与开关和紧接的管链(Kette)中LED或基点的连接上的电压进行比较，并且在控制电压下降到某给定值以下或升高到某给定值以上时闭合或打开开关。在这种构造中，发光二极管链的布线费用最低。
[0011]在本发明的另一种变形中，光照结构含有至少一个具有至少两个光输入位置的发光棒，所述光输入位置各分配光源，其中，布置一种光导体，以传输输入的光以及由于在光导体上形成的杂质将光射出，并且这样设计控制电路，使得在两个光输入位置上的光源可以对应部件状态进行控制。这种发光棒可以轻松集成在已经存在的照明件中，而不用损坏其外观。
[0012]很多情况下，若光源可以发出不同颜色，则显示将更有效力。
[0013]另外，在能源需求和放热方面，推荐将光源设计为发光二极管。
[0014]将状态显示器的光照结构布置在汽车前大灯单元内部或附近，也可以实现紧凑和低成本的构造。
[0015]下面根据例如实施方式对本发明及其它优点进行进一步说明，该实施方式在图片中进行描述。其中:
[0016]图1示意性示出根据本发明的状态显示器的光照结构控制；
[0017]图2示出示意性从正面看到在前照灯中布置有光照结构的本发明实施方式的；
[0018]图3示出与图2实施相似的变形；
[0019]图4通过框图表示用于根据本发明的光照结构的发光二极管链原理结构；
[0020]图5示出发光二极管链中发光二极管的LED控制的电路图；
[0021]图6至8示出以含有四个发光二极管的示例性发光二极管链的不同运行阶段；
[0022]图9a或图9b以图示出下降或上升的控制电压随时间变化以及具有四个发光二极管的管链中发光的发光二极管数量；
[0023]图10示意性示出在其两端受控的发光棒；
[0024]图11示出本发明中所使用光导体的截面的视图；
[0025]以及图12a和12b示例示出图10中发光棒的端上两个光源的强度状态。
[0026]根据图1，汽车(这里未进一步展示)运行相关部件I的状态由分析装置2获取，该装置可发出状态信号SZ0在本实例中，部件I为电动汽车或混合动力汽车的蓄电池，并且分析装置获取到电池的最新充电状态，其中状态信号sz可显示该充电状态。而部件I也可以是汽车油箱，其中分析装置获取到油箱的液面高度。其它状态信号可以是汽车发动机的冷却液/机油温度等。
[0027]状态信号sz通过控制电路3来控制长形光照结构4，该结构含有至少两个光源5、
6。控制电路设计用于这样控制光源，使得根据运行相关部件的状态(例如根据蓄电池充电状态)，沿着光照结构4的光照亮度和/或颜色可以以标度的形式来显示部件的状态。例如在图1中，可以假设光照结构的左端为0% (电池为空)并且其右端为100% (电充充满)，其中，假设图1中的充电状态约为50%，在该状态下，结构4从左边开始至其当中部分将被照亮。最简单的情况可以以白光或单色光来照亮光照结构4，也可以通过使用彩色光源(例如绿红色间渐变)来进行，颜色可以根据部件状态进行变换。对于专业人员来说，要构成这种光照标度可以有很多实现方案，这些方案将进一步通过实施例进行说明。
[0028]另外，本发明规定，光照结构布置在汽车上从外部可见的位置。概念“从外部可见”可以理解为，根据本发明的状态显示通常不在仪表盘或驾驶员直接目视范围内存在，而是在汽车外部或无论如何都能从外部可见。可能的实现实例为布置在车身外侧的条纹或在已经存在的车灯内的集成，可以是前大灯、刹车灯结构等。
[0029]在图2和3中展示了将根据本发明的状态显示器布置在前大灯中的两个实施例，其中，在两种情况下前大灯单元7都含有例如近光灯单元8和远光灯单元9。另外，发射基体10以及发光棒11布置在前大灯中(这里在单元8和9上方斜向延伸)。反射器矩阵10和发光棒11可例如根据设计要求轻微弯曲或成弧形。
[0030]反射器矩阵10 (在所示实例中含有十一个反射区10a...10k，这些反射区可以分别由一个不明显的LED或分别由多个LED照亮)可作为例如闪光信号灯、日间行车灯、位置灯使用。在反射器矩阵10下方可选择地布置、用虚线标出的发光棒11可以布置在LED的两个或多个位置上，并且作为例如位置灯或用于其它用途。
[0031]在根据图2的实施方式中，具有其十一个反射区的反射器矩阵10也作为光照结构用于根据本发明的状态显示。例如，可以对应蓄电池充电状态或油箱液面高度从左至右以标度的意义通过其分配的光源照亮更多或更少的反射区10a...1Ok0下面以四个光源为例列举众多可能的控制方案中的一个实例。
[0032]图4展示了用于根据本发明的光照结构的发光二极管链结构:电源12提供电流ILED并且通过该实例中的控制电路3提供给四个相对于基点或接地点13串联的发光二极管LEDl至LED4。这四个发光二极管可以对例如与图2中反射器矩阵10相似的反射器矩阵分配，其中，该基体只含有四个反射区，不是如图2中的十一个。
[0033]每个发光二极管LED1...LED4对LED控制器ASl至AS4分配，该控制器具有与所属发光二极管、电压Uref的标准压降器RS和受控开关Q的串联电路。
[0034]所有LED控制器ASl至AS4共用的控制导线14处于斜坡发生器15的出口处，控制信号sz可传输至该发生器，并且通过这里用符号标出的LED控制器的比较电路6与受控开关的控制输入端相连。同时，每个LED控制器设计为，可将控制导线14上的控制电压Ust (相对于基点13所测的值)与开关Q和紧接的管链中发光二极管LD2或基点13的连接上的电压UFl至UF4进行比较，并且在控制电压Ust下降到某给定值以下时打开开关Q或者在控制电压Ust升高到某给定值以上时闭合开关Q。总之，随控制电压下降，发光的LED数量将越多。作为实例，在斜坡发生器方块15的示意图中，纵坐标记录了控制电压Ust，横坐标记录了上升的蓄电池充电状态。
[0035]发光二极管链的发光二极管LED1...LED4不一定是单独的发光二极管，也可以在一个发光二极管的位置布置串联和/或并联的发光二极管。在斜坡发生器15和电源12间用虚线标出的导线表示在一定情况下可以实现对电流ILED进行附加控制。
[0036]因为所有的LED控制器设计为一样，下面将结合图5对符合实际的LED控制器实施例进行详细说明，该控制器对管链中的第一个发光二极管LEDl分配。
[0037]两个在流通方向上相连的二极管与MOSFET管Q(其源极S处于发光二极管LEDl的负极并且其漏极D处于二极管Dl的负极)的开关通路D-S构成的串联电路与发光二极管LEDl并联，这两个二极管一起用Dl表示，并且将形成标准压降器。晶体管Q的栅极通过由保护电阻Rl和分隔二极管D2构成的串联电路处于控制导线14上。MOSFET管Q的源极S和栅极G —方面通过齐纳二极管D3另一方面通过电阻R2进行桥接。
[0038]分隔二极管D2防止对发光二极管链的各其它电路产生反作用，保护电阻Rl通过结合齐纳二极管D3防止高压对MOSFET管的栅极-源极通道产生损坏。电阻R2用于确保即使存在二极管D2也可以将MOSFET开关关闭。此外，二极管Dl的作用在于，均衡MOSFET管Ql上不可避免的栅极-源极电压容差和考虑FET管不具有准确的开关点的情况。
[0039]下面给出的电压值将只用于对本发明的功能进行更好的说明，其与每次使用的组件和电路尺寸相关。在所示实施例中，两个构成了标准电压二极管Dl的二极管为典型流通电压分别为0.6伏特的肖特基二极管，这样使得在发光二极管额定电流下标准压降器Dl的标准电压Uref为1.2伏特。齐纳二极管D3的齐纳电压为8.2伏特，二极管D2的流通电压为0.6伏特。MOSFET管Q在栅极-源极电压为典型值2伏特以上时将导通。发光二极管的导通电压典型值为2伏特。
[0040]另外再结合图6至8可以对四级发光二极管链的功能进行说明，其中，专业人员已经清楚，本发明绝不限制于特定的发光二极管数量，并且在相应的尺寸下可以布置四级以上或者以下。下面将只是对发光二极管四种可能状态中的两种进行说明。
[0041]在图6中的第一阶段，控制电压Ust为6.5伏特。开关Q与相连管链中的LED或与基点连接线上的电压为3.6伏特、2.4伏特、1.2伏特或O伏特。每个MOSFET管的栅极-源极电压大于2伏特，即从第一至第四级为2.3伏特、3.5伏特、4.7伏特和5.9伏特，因此所有的MOSFET管Q将接通，并且其漏极-源极电压接近O伏特。在发光二极管LEDl至LED4中每个的电压为1.2伏特，基本对应标准电压URef。该电压明显低于发光二极管的导通电压2伏特，发光二极管都不亮。这在图9的曲线图中与下降的电压斜坡的起点相对应。
[0042]在图7中，控制电压Ust下降至4.3伏特，第一级MOSFET管的栅极-源极电压只有0.1伏特，第二级MOSFET管只有1.3伏特，因此，除了第一级的开关Ql夕卜，第二级的开关也会阻断，并且第二个发光二极管LEDl和第一个发光二极管LED2 —样发光。
[0043]在如图8所示的阶段，所有的发光二极管LEDl至LED4都发光，因为当控制电压Ust低于1.9伏特时，各级(在图中从上往下)上的MOSFET管栅极-源极电压为O伏特、O伏特、O伏特和1.3伏特。
[0044]对于源极电压叫、叫、叫和叫，在图7和8中并没有给出确切的值，因为图7中的电压Us1和图8中的电压USl、US2和Us3由前面LED的导通电压决定，该电压与型号和功率相关。
[0045]总之，在出现例如直线下降、由斜坡发生器5产生的控制电压USt时，所述工作原理将使得出现发光二极管链的灯连续“填满”的现象。再次参照图9a，该图展示了 200ms时间间隔下的工作原理。如之前所述，控制电压曲线也可以以其它任意函数取代线性函数。
[0046]可以认为，在控制电压上升时，将出现相反的曲线。这在图9b中进行说明，其中，蓄电池的充电状态在横坐标上标出。
[0047]在上面已经提过的通过斜坡发生器15来在一定范围内控制电源12以实现其它效果(如在“填满”管链时发光二极管的亮度不断增加)的方案没有进行详细描述。
[0048]所示控制可能性的优点在于，不必根据所使用的LED的数量而仅仅需要三个用于发光二极管链的导线。简单和廉价的控制电路可以以最小的空间直接布置在发光二极管上。当然，若所需导线数量不重要，也可以以已知方法直接对发光二极管进行控制，即不用单个的LED控制器。
[0049]现在再参考图3，其描述了一种结合本发明没有使用反射器矩阵10而是使用发光棒11的实施方式。在所述实施例中，可以另外作为闪光信号灯、位置灯和日间行车灯使用的发光棒含有七个光照区17a...17g，其中，每个光照区在接合位置18a...18g (下面还将进行进一步描述)被光源(例如分别被一个或多个LED)照亮。
[0050]有针对性的通过控制电路3对光源进行控制，其中，以标度的方式对应运行相关部件的状态照亮发光棒11上的更长或更短的长形区域。尽管图3中展示了七个光源的七个接合位置，也可以只使用两个优选可调光的光源来实现有效照亮，该光源照射至发光棒的两个端。
[0051]可以在汽车构造中增加地使用发光棒，其中，(例如发光二极管发出的)光在正面射入发光棒。光在通常为圆形、一定情况下具有椭圆或矩形截面的光导体分界壁内部完全反射，而在杂质处(例如设计为棱镜)发生偏转并且基本在杂质的对面射出。从EP 0935091Al已知这种光导体结构的实例。该文件的对象是一种棍状的光导体，其中，为了在整个长度上获得均等的亮度，设计为杂质、可使光偏转的棱镜在棍中心轴的横向上具有宽度，该宽度从光接合面起递增，其中，也描述了一种实施方式，其中，在光导体的两个端布置光接合面并且相应提供两个光源。
[0052]根据图10、设计为发光棒11的光照结构展示了一种轻微弯曲的光导体，该导体在其两个端、在光输入位置A或B均含有光源5或6,光源可以将光照射进光输入面5A、6A。两个光源5、6每个都通过供电导线5s、6s由控制电路3供电，状态信号sz可传输至该控制电路。将优选LED作为光源，也可以使用其它光源，如白炽灯、氙气灯等。
[0053]图11展示了经放大的发光棒11截面图，其中可见一种由杂质19构成的结构。同时，每个设计为棱镜的杂质均含有两个光射面，即光射面20和光射面21。由此可以使得由发光棒11两侧输入的光线实际从发光棒上杂质的对面射出。
[0054]本发明所使用的光源不一定要发射白光或单色光，也可以使用颜色可变的光源(RGB光源)。同时，也可以例如从红到绿进行颜色渐变。
[0055]参考12a和12b，该图以曲线图的形式展示了在输入位置A和B上由控制电路3控制的光源5和6可能的强度状态，其中，也可以将所示曲线称为调光曲线。
[0056]在A位置上的第一光源5强度IA始于例如特定的最大值，该值可以任意定义。接着是下降的调光斜坡，其中，该斜坡在这里作为示例设计为线性，但是对于这里所述的所有调光斜坡也都可以使用其它波形，该波形的曲线与部件的状态变化相关。这里，位置A上的光源强度下降至最小值，随后根据这里升高的调光斜坡线性升高。在升高的调光斜坡的端，位置A上的光源5再次达到最大亮度。
[0057]观察在位置B上第二光源6的强度曲线，可以发现，第二光源在该实例中经过这样控制，使得其亮度曲线正好与位置A上的第一光源5的曲线相反。这种控制形式对不同颜色的光源具有重要意义，因为由此可以达到位置A的光线(例如绿色)到位置B的光线(例如红色)的移动效果。若采用这两个光源的颜色，处于第一状态区域BI时，发光棒发绿色光，即将会给观察者展示(以蓄电池为例)电池充满的状态。另一方面，处于第二状态区域B2时，发光棒发红色光，即将会给观察者展示电池电量为零。若在两个极端区域之间，发光面积或者长度的部分将通过在位置A、B上两个光源5、6的强度比例展示，以对应本例中蓄电池充电状态的中间阶段。
[0058]若在所述例子中描述和展示了特定数量的光源，对于专业人员应该清楚的是，决不能将该数字描述理解为一种限制。例如，根据图4至8的实施方式可以含有比四更大数量的发光二极管。也不必强制性将光照结构设计为长形，也可以设计具有其它几何结构的光照结构，例如使用具有发光区段的环形、圆形等。
【权利要求】
1.用于汽车运行相关部件(I)状态的状态显示器， 其特征在于， 在从外部可见的汽车位置上布置由至少两个光源(5、6 ；LED1...LED4)供给的光照结构(4 ；10 ; 11)，并且为光源分配控制电路(3)，所述控制电路设计成根据表示运行相关部件(I)状态的状态信号(sz)来这样控制光源，使得沿着光照结构的光照亮度和/或颜色可以以标度的形式来显示部件的状态。
2.根据权利要求1所述的状态显示器，其特征在于，所述光照结构具有两个或更多对结构分配的光源(5、6 ；LED1...LED4)。
3.根据权利要求1或2所述的状态显示器，其特征在于，将光照结构设计为反射器矩阵(10)。
4.根据权利要求1至3中的一个所述的状态显示器，将光照结构设计为发光棒(11)。
5.根据权利要求1至4中的一个所述的状态显示器，每个光源含有至少一个发光二极管(LED1...LED4)，并且为每个光源分配控制电路(AS1-AS4)，所述控制电路具有电压(Uref)的标准压降器(RS)和受控开关(Q)的与发光二极管并联的串联电路，并且这样设计，使得相对于LED串联电路的基点测量的所有控制电路共用的控制导线(14)上的控制电压(Ust)与开关和紧接的管链中LED或基点的连接上的电压进行比较，并且在控制电压(Ust)下降到给定值以下或升高到给定值以上时闭合或打开开关。
6.根据权利要求1、2和4所述的状态显示器，其特征在于，光照结构含有至少一个具有至少两个光输入位置(A、B)的发光棒(11)，所述光输入位置各分配光源(5、6),其中,光导体设计成，传输输入的光以及由于在光导体上形成的杂质(19)将光射出，并且这样设计控制电路，使得在两个光输入位置上的光源对应部件状态进行控制。
7.根据权利要求1至6中的一个所述的状态显示器，其特征在于，光源(5、6;LED1...LED4)射出不同颜色。
8.根据权利要求1至7中的一个所述的状态显示器，其特征在于，光源构造为发光二极管(LEDL..LED4)。
9.根据权利要求1至6中的一个所述的状态显示器，其特征在于，光照结构(4;10；11)布置在汽车前大灯单元(7)的内部或附近。
【文档编号】G01R31/36GK104245424SQ201380009828
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年1月22日 优先权日:2012年2月16日
【发明者】M·雷恩普雷奇特 申请人:齐扎拉光系统有限责任公司