DE102011003779A1

DE102011003779A1 - Apparatus for filtering spurious signals from power supply voltage of battery in onboard network of passenger car, has control device for controlling variable resistor as function of amount of power supply voltage of battery

Info

Publication number: DE102011003779A1
Application number: DE102011003779A
Authority: DE
Inventors: Johann Fuhrmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-04-26
Also published as: FR2966653A1; FR2966653B1; CN102457168A; ITMI20111845A1; CN102457168B

Abstract

The filtering apparatus has a switched capacitor that is set parallel to a load (140). A switched diode is coupled between power supply (U) and the capacitor. A switched variable resistor is set parallel to the diode. A control device (160) is provided for controlling the variable resistor as a function of an amount of the power supply voltage of battery (110), and reducing the resistance value of variable resistor if the amount of the power supply voltage is below a predetermined threshold. An independent claim is included for method for filtering spurious signals from power supply voltage.

Description

Elektrische Verbraucher erfordern allgemein eine Versorgungsspannung, die relativ frei von Störsignalen ist. Störsignale können insbesondere bei Verbrauchern, die ein akustisches oder optisches Ausgabesignal erzeugen, für einen Benutzer wahrnehmbar und als unangenehm empfunden werden. Einige solche Geräte umfassen Schutzschaltungen, die das Gerät ganz oder teilweise abschalten, falls die Versorgungsspannung vordefinierten Kriterien nicht genügt. Solche Kriterien können eine Über- oder Unterspannung oder Störsignale in einem vorbestimmten Frequenzband sein. In schwierigen Umgebungen, beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs, sind Filterschaltungen zwischen dem elektrischen Verbraucher und der Versorgungsspannung üblich, um die Versorgungsspannung für den elektrischen Verbraucher passend aufzubereiten.Electrical consumers generally require a supply voltage that is relatively free of spurious signals. Interference signals can be perceived and perceived as unpleasant for a user, in particular by consumers who generate an acoustic or optical output signal. Some such devices include protection circuits that shut down the device in whole or in part if the supply voltage does not meet predefined criteria. Such criteria may be over or under voltage or spurious signals in a predetermined frequency band. In difficult environments, such as on board a motor vehicle, filter circuits between the electrical load and the supply voltage are common to properly prepare the supply voltage for the electrical load.

Stand der TechnikState of the art

Aus EP 1121749 B1 ist es bekannt, ein solches Filter in Abhängigkeit von einer von dem elektrischen Verbraucher aufgenommenen Leistung zu steuern. Ist die aufgenommene Leistung sehr groß, so wird das Filter derart gesteuert, dass seine Filterwirkung zugunsten einer erhöhten dem elektrischen Verbraucher bereitgestellte Versorgungsspannung verringert wird.Out EP 1121749 B1 It is known to control such a filter in response to a power consumed by the electrical load. If the power consumed is very large, the filter is controlled such that its filtering effect is reduced in favor of an increased supply voltage provided to the electrical load.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Verbrauchers an einer Versorgungsspannung anzugeben.The invention has for its object to provide an apparatus and a method for operating an electrical load on a supply voltage.

Die Erfindung löst dieses Problem mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Abhängige Ansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.The invention solves this problem by means of a device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 11. Dependent claims give preferred embodiments again.

Erfindungsgemäß umfasst eine Filtervorrichtung zum Ausfiltern von Störsignalen aus einer Versorgungsspannung, die von einer elektrischen Spannungsquelle für einen elektrischen Verbraucher bereitgestellt wird, einen zum Verbraucher parallel geschalteten Kondensator, eine zwischen der Versorgungsspannung und dem Kondensator in Durchlassrichtung geschaltete Diode und einen parallel zur Diode geschalteten variablen Widerstand. Ferner ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, um den variablen Widerstand in Abhängigkeit von einem Betrag der Versorgungsspannung zu steuern.According to the invention, a filter device for filtering interference signals from a supply voltage provided by an electrical voltage source for an electrical load comprises a capacitor connected in parallel with the load, a diode connected between the supply voltage and the capacitor in the forward direction, and a variable resistor connected in parallel with the diode , Furthermore, a control device is provided to control the variable resistor in dependence on an amount of the supply voltage.

So kann vorteilhafterweise die Filterwirkung der Filtervorrichtung zugunsten einer Erhöhung der dem elektrischen Verbraucher bereitgestellten Versorgungsspannung reduziert werden. Dadurch wird vermieden, dass der elektrische Verbraucher beschädigt wird und dass ein Benutzer durch eine Fehlfunktion des elektrischen Verbrauchers behelligt wird.Thus, advantageously, the filter effect of the filter device can be reduced in favor of increasing the supply voltage provided to the electrical load. This avoids that the electrical load is damaged and that a user is bothered by a malfunction of the electrical load.

Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den variablen Widerstand zu verringern, wenn der Betrag der Versorgungsspannung einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Dieser Schwellenwert kann in Abhängigkeit des Wertes der Versorgungsspannung bestimmt sein, der erforderlich ist, um einen ausreichend störungsfreien Betrieb des elektrischen Verbrauchers zu gewährleisten. Bevorzugterweise liegt der Schwellenwert über diesem erforderlichen Wert. So kann vorteilhafterweise ein Spannungsabfall der Filtervorrichtung bereits reduziert sein, wenn die Versorgungsspannung nahe an den erforderlichen Wert absinkt. An Bord eines Kraftfahrzeugs kann dies beispielsweise der Fall sein, wenn aus dem Bordnetz Energie zum Anlassen eines Verbrennungsmotors entnommen wird.The control device may be configured to reduce the variable resistance if the amount of the supply voltage falls below a predetermined threshold value. This threshold value can be determined as a function of the value of the supply voltage which is necessary in order to ensure sufficiently trouble-free operation of the electrical load. Preferably, the threshold is above this required value. Thus, advantageously, a voltage drop of the filter device can already be reduced if the supply voltage drops close to the required value. On board a motor vehicle this may be the case, for example, when energy is taken from the vehicle electrical system for starting an internal combustion engine.

Die elektrische Spannungsquelle kann eine durch einen Generator ladbare Batterie umfassen und die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den variablen Widerstand zu verringern, wenn der Generator die Batterie nicht lädt. Ein Großteil der durch die Filtervorrichtung auszufilternden Störsignale kann von dem Generator stammen. Lädt der Generator die Batterie nicht, so kann der Spannungsabfall über der Filtervorrichtung verringert werden, wobei die Filterwirkung verringert ist. Sinkt dann die Versorgungsspannung stark ab, beispielsweise während eines Anlassvorgangs eines Antriebsmotors des Fahrzeugs, so ist die Filtervorrichtung bereits so gesteuert, dass der elektrische Verbraucher noch ausreichend Spannung für einen unterbrechungsfreien Betrieb erhält.The electrical power source may include a battery chargeable by a generator, and the controller may be configured to reduce the variable resistance when the generator is not charging the battery. Much of the noise to be filtered out by the filter device may originate from the generator. If the generator does not charge the battery, the voltage drop across the filter device can be reduced, thereby reducing the filtering effect. Then the supply voltage drops sharply, for example, during a starting operation of a drive motor of the vehicle, the filter device is already controlled so that the electrical load still receives sufficient voltage for uninterrupted operation.

Vorzugsweise wird der Widerstandswert des variablen Widerstands in diesen Fällen auf annähernd Null gesteuert. Dies entspricht einem Kurzschließen der Filtervorrichtung.Preferably, the resistance of the variable resistor is controlled to approximately zero in these cases. This corresponds to a short-circuiting of the filter device.

Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den variablen Widerstand in Abhängigkeit einer Leistungsaufnahme durch den Verbraucher zu steuern. Dabei kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den Widerstandswert des variablen Widerstands zu verringern, wenn die Leistungsaufnahme des Verbrauchers ansteigt. Zusätzlich zur oben beschriebenen Funktionalität kann die Filtervorrichtung somit auch dann in ihrem Spannungsabfall und in ihrer Filterwirkung minimiert werden, wenn der elektrische Verbraucher eine besonders große Leistung aufnimmt.The control device may be configured to control the variable resistance as a function of a power consumption by the consumer. In this case, the control device may be configured to reduce the resistance value of the variable resistor as the power consumption of the load increases. In addition to the functionality described above, the filter device can thus be minimized even in their voltage drop and in their filtering effect when the electrical load takes a particularly large power.

Der elektrische Verbraucher kann eine Widergabeeinrichtung zur Bereitstellung eines Audiosignals an Bord eines Kraftfahrzeugs umfassen. Die Filtervorrichtung kann vorteilhafterweise so gesteuert werden, dass akustisch deutlich wahrnehmbare Fehlfunktionen oder Aussetzer des elektrischen Verbrauchers aufgrund verschiedener, im Bordnetz zu erwartender Störungen minimiert bzw. eliminiert sind. Insbesondere ein Kraftfahrzeug mit Start-Stopp-Automatik, bei dem häufige Anlassvorgänge zu erwarten sind, kann vorteilhaft mit der Filtervorrichtung ausgerüstet werden.The electrical load may include a display device for providing a Audio signal on board a motor vehicle. The filter device can advantageously be controlled such that acoustically clearly perceptible malfunctions or dropouts in the electrical load due to various disturbances to be expected in the electrical system are minimized or eliminated. In particular, a motor vehicle with automatic start-stop, in which frequent starting operations are to be expected, can be advantageously equipped with the filter device.

Bevorzugterweise sind die Diode und der variable Widerstand durch einen MOSFET-Transistor gebildet. Der MOSFET-Transistor kann vorteilhafterweise bis auf einen Widerstandwert sehr nahe an Null durchgesteuert werden und umfasst gleichzeitig die erforderliche Diode.Preferably, the diode and the variable resistor are formed by a MOSFET transistor. Advantageously, the MOSFET transistor can be driven through to a resistance value very close to zero and at the same time comprises the required diode.

Ferner umfasst ein Verfahren zum Ausfiltern von Störsignalen aus einer Versorgungsspannung, die von einer elektrischen Spannungsquelle für einen elektrischen Verbraucher bereitgestellt wird, wobei ein zum Verbraucher parallel geschalteten Kondensator, eine zwischen der Versorgungsspannung und dem Kondensator in Durchlassrichtung geschaltete Diode und ein parallel zur Diode geschalteter variabler Widerstand vorgesehen sind, umfasst Schritte des Steuern des variablen Widerstands in einen hohen Widerstandswert, falls ein Betrag der Versorgungsspannung oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, und Steuern des variablen Widerstands in einen niedrigen Widerstandswert, falls der Betrag der Versorgungsspannung unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt.Furthermore, a method for filtering interference signals from a supply voltage provided by an electrical voltage source for an electrical load, wherein a capacitor connected in parallel to the load, a diode connected between the supply voltage and the capacitor in the forward direction and a variable connected in parallel to the diode Resistors include steps of controlling the variable resistor to a high resistance value if an amount of the supply voltage is above a predetermined threshold, and controlling the variable resistor to a low resistance value if the amount of the supply voltage is below the predetermined threshold.

Der niedrige Widerstandswert liegt vorzugsweise nahe Null Ohm. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der variable Widerstand auch in den niedrigen Widerstandswert gesteuert, wenn eine Leistungsaufnahme des Verbrauchers einen anderen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. In noch einer bevorzugten Ausführungsform wird der variable Widerstand auch dann in den niedrigen Widerstandswert gesteuert, wenn eine Batterie, welche die Versorgungsspannung bereitstellt, von einem Generator nicht geladen wird.The low resistance is preferably near zero ohms. In a preferred embodiment, the variable resistance is also controlled in the low resistance value when a power consumption of the consumer exceeds another predetermined threshold. In yet another preferred embodiment, the variable resistance is controlled to the low resistance even when a battery providing the supply voltage is not charged by a generator.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:

1 eine schematische Darstellung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs; 1 a schematic representation of a vehicle electrical system of a motor vehicle;

2 die Filtervorrichtung aus 1; und 2 the filter device off 1 ; and

3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung der Filtervorrichtung aus 1 und 2 darstellt. 3 a flowchart of a method for controlling the filter device from 1 and 2 represents.

Genaue Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bordnetzes 100 eines Kraftfahrzeugs 105. Das Kraftfahrzeug 105 kann beispielsweise ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen sein. Zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung U sind eine Batterie 110 und ein Generator 120 vorgesehen. Während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs 105 wird der Generator 120 von einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) angetrieben und stellt eine Spannung bereit, mittels derer die Batterie 110 geladen werden kann. Wird der Generator 120 nicht durch den Verbrennungsmotor angetrieben, so ist die Batterie 110 die bevorzugte Spannungsquelle im Bordnetz 100. Ein Filterelement 130 bereitet die Versorgungsspannung U auf und stellt die aufbereitete Spannung einem Audiogerät 140 bereit. Das Audiogerät 140 generiert ein Audiosignal, das es einem Lautsprecher 150 bereitstellt. 1 shows a schematic representation of a vehicle electrical system 100 of a motor vehicle 105 , The car 105 For example, it may be a motor vehicle, in particular a passenger car. To provide a supply voltage U are a battery 110 and a generator 120 intended. During operation of the motor vehicle 105 becomes the generator 120 driven by an internal combustion engine (not shown) and provides a voltage by means of which the battery 110 can be loaded. Will the generator 120 not powered by the internal combustion engine, so is the battery 110 the preferred voltage source in the electrical system 100 , A filter element 130 prepares the supply voltage U and provides the processed voltage to an audio device 140 ready. The audio device 140 generates an audio signal that is a loudspeaker 150 provides.

Eine Steuereinrichtung 160 ist mit dem Generator 120, der Versorgungsspannung U an der Batterie 110 und dem Generator 120 sowie dem Audiosignal zwischen dem Audiogerät 140 und dem Lautsprecher 150 verbunden und steuert das Filterelement 130. Das Filterelement 130 ist dahingehend steuerbar, dass es eine hohe Filterwirkung der Versorgungsspannung U realisiert, wobei ein Spannungsabfall zwischen der Versorgungsspannung U und der dem Audiogerät 140 bereitgestellten Spannung bis zu ca. 1 V betragen kann. Alternativ kann das Filterelement 130 dahingehend gesteuert werden, dass der Spannungsabfall nahe 0 beträgt, wobei die Filterwirkung entsprechend minimiert ist. Der Übergang zwischen diesen beiden Ansteuerungen ist stufenlos, so dass der Spannungsabfall auf einen beliebigen zwischen den Extremen liegenden Wert gesteuert werden kann, wobei die Filterwirkung entsprechend mit verändert wird.A control device 160 is with the generator 120 , the supply voltage U to the battery 110 and the generator 120 and the audio signal between the audio device 140 and the speaker 150 connected and controls the filter element 130 , The filter element 130 is controllable to the effect that it realizes a high filtering effect of the supply voltage U, wherein a voltage drop between the supply voltage U and the audio device 140 provided voltage can be up to about 1V. Alternatively, the filter element 130 be controlled so that the voltage drop is close to 0, wherein the filtering effect is minimized accordingly. The transition between these two drives is infinitely variable so that the voltage drop can be controlled to any value between the extremes, with the filtering effect being changed accordingly.

Das Audiogerät 140 umfasst einen Spannungssensor, so dass das dem Lautsprecher 150 bereitgestellte Audiosignal abgeschattet wird, wenn die dem Audiogerät 140 zur Verfügung stehende Versorgungsspannung einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Ein typisches Audiogerät 140 hat diesen Schwellenwert bei ca. 6 bis 7 V.The audio device 140 includes a voltage sensor, so that the speaker 150 provided audio signal is shadowed when the audio device 140 available supply voltage falls below a predetermined threshold. A typical audio device 140 has this threshold at about 6 to 7 V.

Die Versorgungsspannung U kann bei Entnahme einer großen elektrischen Leistung aus dem Bordnetz 100 stark einbrechen. Wird beispielsweise der Verbrennungsmotor mittels eines mit dem Bordnetz 100 verbundenen Anlassers (nicht gezeigt) gestartet, so kann die Versorgungsspannung U auf ca. 8 V abfallen. Umfasst das Kraftfahrzeug 105 eine sogenannte Start-Stopp-Automatik, die den Verbrennungsmotor bei Stillstand des Kraftfahrzeugs 105 automatisch abstellt und bei Bedarf automatisch wieder anlässt, so kann ein derartiger Spannungseinbruch relativ häufig sein. Ein für einen Insassen des Kraftfahrzeugs 105 unangenehmes Abschalten des Audiosignals erfolgt jedoch nur dann, wenn während des Anlassvorgangs das Filterelement 130 derart gesteuert ist, dass es einen relativ großen Spannungsabfall hervorruft.The supply voltage U can when removing a large electrical power from the electrical system 100 break strong. For example, the internal combustion engine by means of one with the electrical system 100 connected starter (not shown), the supply voltage U can drop to about 8 volts. Includes the motor vehicle 105 a so-called start-stop system, which the internal combustion engine at standstill of the motor vehicle 105 automatically turns off and automatically restarts when needed, so can such Voltage drop can be relatively frequent. One for an occupant of the motor vehicle 105 unpleasant switching off of the audio signal, however, takes place only when the filter element during the starting process 130 is controlled so that it causes a relatively large voltage drop.

Die Steuereinrichtung 160 steuert daher das Filterelement 130 in Abhängigkeit der Versorgungsspannung U. Dazu vergleicht die Steuereinrichtung 160 die Versorgungsspannung U mit einem internen Vergleichswert, der im Bereich von ca. 8 bis 11 V liegt, bevorzugt bei ca. 9 bis 10 V. Unterschreitet die Versorgungsspannung U den Vergleichswert, wird das Filterelement 130 so gesteuert, dass der von ihm erzeugte Spannungsabfall minimiert ist. Die Steuerung kann digital erfolgen, indem der Spannungsabfall auf den geringst möglichen Wert reduziert wird, sobald die Versorgungsspannung U unter den Vergleichswert absinkt, oder auf analoge Weise, indem der Spannungsabfall des Filterelements 130 proportional zur Unterschreitung des Vergleichswerts durch die Versorgungsspannung U durchgeführt wird.The control device 160 therefore controls the filter element 130 as a function of the supply voltage U. In order to compare the control device 160 the supply voltage U with an internal comparison value, which is in the range of about 8 to 11 V, preferably at about 9 to 10 V. If the supply voltage U is lower than the comparison value, the filter element 130 controlled so that the voltage drop generated by it is minimized. The control can be digital by reducing the voltage drop to the lowest possible value as soon as the supply voltage U drops below the comparison value, or in an analogous manner by reducing the voltage drop of the filter element 130 proportional to the undershooting of the comparison value by the supply voltage U is performed.

Optional ist die Steuereinrichtung 160 zusätzlich oder alternativ dazu ausgebildet, das Filterelement 130 im Sinne einer Minimierung des Spannungsabfalls zu steuern, wenn der Generator 120 nicht vom Verbrennungsmotor angetrieben ist. Ein üblicher Generator 120 stellt ein Signal bereit, welches anzeigt, ob eine Ladespannung abgegeben wird oder nicht. Dieses Signal kann in Form einer separaten Leitung aus dem Generator 120 herausgeführt sein oder als Nachricht auf einem Steuerbus, beispielsweise einem CAN-Bus, signalisiert sein. Das Signal wird üblicherweise einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 mittels einer roten Lampe mit einem Batterie-Symbol angezeigt. Das Signal kann zur Steuerung des Filterelements 130 verwendet werden. Dadurch wird das Filterelement 130 in seiner Filterwirkung beschränkt, wenn der Generator 120 nicht vom Verbrennungsmotor angetrieben wird. Da der Generator 120 einen Großteil der im Normalbetrieb der Versorgungsspannung U überlagerten Störsignale bewirkt, kann auf die Filterwirkung bei Stillstand des Generators 120 weitgehend verzichtet werden. Bricht nun die Versorgungsspannung U während des Anlassens des Verbrennungsmotors ein, so befindet sich das Filterelement 130 bereits in dem Steuerzustand, in den es aufgrund der abgefallenen Versorgungsspannung U sonst erst geführt werden müsste.Optionally, the control device 160 additionally or alternatively designed, the filter element 130 to control in the sense of minimizing the voltage drop when the generator 120 not driven by the combustion engine. A common generator 120 provides a signal indicating whether a charge voltage is being delivered or not. This signal can be in the form of a separate line from the generator 120 be led out or be signaled as a message on a control bus, such as a CAN bus. The signal is usually a driver of the motor vehicle 105 indicated by a red lamp with a battery icon. The signal can be used to control the filter element 130 be used. This will make the filter element 130 limited in its filtering effect when the generator 120 not driven by the combustion engine. Because the generator 120 causes a majority of the superimposed in normal operation of the supply voltage U noise, can on the filter effect at standstill of the generator 120 largely dispensed with. Now breaks the supply voltage U during starting of the internal combustion engine, so is the filter element 130 already in the control state, in which it otherwise would have to be performed due to the dropped supply voltage U.

Durch die vorausschauende Steuerung können eine aufwändige, reaktionsschnelle Steuereinrichtung 160 bzw. ein schnell auf Steuersignale der Steuereinrichtung 160 ansprechendes Filterelement 130 vermieden werden. Ist der Anlassvorgang beendet, so steigt die Versorgungsspannung U auf den nominellen Wert von ca. 12–13 V, und der Generator 120 signalisiert, dass die Batterie 110 aufgeladen wird. Nur wenn sowohl die Versorgungsspannung ausreichend groß ist als auch die Batterie geladen wird, steuert die Steuereinrichtung 160 das Filterelement 130 so, dass die Filterwirkung erhöht wird, wobei der vom Filterelement 130 bewirkte Spannungsabfall entsprechend ansteigt. Durch diese Kombination kann eine unterbrechungsfreie Wiedergabe durch das Audiogerät 140 während eines Anlassvorgangs sichergestellt sein.The predictive control allows a complex, responsive control device 160 or a fast on control signals of the control device 160 attractive filter element 130 be avoided. When the starting process is completed, the supply voltage U rises to the nominal value of approximately 12-13 V, and the generator 120 signals that the battery 110 is charged. Only if both the supply voltage is sufficiently large and the battery is charged, controls the controller 160 the filter element 130 in such a way that the filtering effect is increased, that of the filter element 130 caused voltage drop increases accordingly. This combination allows uninterrupted playback by the audio device 140 be ensured during a starting process.

Zusätzlich ist die Steuereinrichtung 160 dazu ausgebildet, das Filterelement 130 zu steuern, den Spannungsabfall zu verringern, wenn das Audiogerät 140 eine besonders hohe Leistung aufnimmt. Die Leistungsaufnahme des Audiogeräts 140 ist in erster Näherung proportional zur Leistung des Audiosignals. Wird beispielsweise ein Musikstück mit ausgeprägten Bässen sehr laut über den Lautsprecher 150 ausgegeben, so kann die für die Wiedergabe der Bässe erforderliche Leistung, die das Audiogerät 140 aus dem Bordnetz 100 entnimmt, zu einem Spannungseinbruch am Audiogerät 140 führen, welcher die Bereitstellung eines unverzerrten Audiosignals beeinträchtigt. In diesem Zusammenhang wird von einem „Bass-Loch” gesprochen. Durch Verringerung des Spannungsabfalls des Filterelements 130 bei hoher Leistungsaufnahme des Audiogeräts 140 kann dieser Effekt vermieden werden.In addition, the controller is 160 adapted to the filter element 130 to control the voltage drop when the audio device 140 a particularly high performance absorbs. The power consumption of the audio device 140 is to a first approximation proportional to the power of the audio signal. For example, a piece of music with pronounced bass sounds very loud over the speaker 150 output, so the power required for playing the bass, the audio device 140 from the electrical system 100 takes off, to a voltage dip on the audio device 140 lead, which affects the provision of an undistorted audio signal. In this context is spoken of a "bass hole". By reducing the voltage drop of the filter element 130 at high power consumption of the audio device 140 This effect can be avoided.

2 zeigt eine Filtervorrichtung 200 im Bordnetz 100 aus 1. Die Filtervorrichtung 200 umfasst das Filterelement 130, welches aus einem MOSFET-Transistor 210 mit einer Diode 220 und einem Kondensator 230 aufgebaut ist, eine Ladungspumpe 240 und die Steuereinrichtung 160. In einer alternativen Ausführungsform ist auch ein bipolarer Transistor 210 möglich. Die Ladungspumpe 240 ist separat von der Filtervorrichtung 160 dargestellt, kann aber auch von ihr umfasst sein. 2 shows a filter device 200 in the electrical system 100 out 1 , The filter device 200 includes the filter element 130 which consists of a MOSFET transistor 210 with a diode 220 and a capacitor 230 is constructed, a charge pump 240 and the controller 160 , In an alternative embodiment, a bipolar transistor is also included 210 possible. The charge pump 240 is separate from the filter device 160 represented, but can also be included by her.

Im Bild links liegt die Versorgungsspannung U entsprechend der Darstellung aus 1 an. Der MOSFET-Transistor 210 wirkt als gesteuerter Schalter, der mit der Diode 220 parallel geschaltet ist. Vorteilhafterweise wirkt die Diode 220 als Verpolungsschutz für das Audiogerät 140. In Abhängigkeit einer am Steuereingang G anliegenden Spannung verändert sich der Widerstand zwischen dem S- und dem D-Anschluss des MOSFET-Transistors 210. Dementsprechend wird die Versorgungsspannung U auf der Strecke zwischen S und D des MOSFET-Transistors 210 in Abhängigkeit der Steuerspannung an den Kondensator 230 und ferner an das Audiogerät 140 durchgesteuert. Der Kondensator 230 wirkt als frequenzabhängiger Widerstand, wobei er hochfrequente Störsignale bzw. kurzfristige Spannungsschwankungen der Versorgungsspannung U nach Masse ableitet, so dass die dem Audiogerät 140 bereitgestellte Spannung weniger Störsignale als die Versorgungsspannung U aufweist. Vier Dioden der Spannungspumpe 240 sind mit dem Lautsprecher 150 verbunden. Das am Lautsprecher 150 anliegende Audiosignal wird in der Spannungspumpe 240 auf einen Wert konvertiert, der ausreichend hoch ist, um den MOSFET-Transistor 210 in Abhängigkeit der Leistungsabgabe des Audiogeräts 140 zu steuern.In the picture on the left, the supply voltage U is shown as shown 1 at. The MOSFET transistor 210 acts as a controlled switch that works with the diode 220 is connected in parallel. Advantageously, the diode acts 220 as reverse polarity protection for the audio device 140 , In response to a voltage applied to the control input G, the resistance between the S and the D terminal of the MOSFET transistor changes 210 , Accordingly, the supply voltage U becomes on the path between S and D of the MOSFET transistor 210 depending on the control voltage to the capacitor 230 and also to the audio device 140 turned on. The capacitor 230 acts as a frequency-dependent resistor, where it derives high-frequency interference signals or short-term voltage fluctuations of the supply voltage U to ground, so that the audio device 140 provided voltage has less noise than the supply voltage U. Four diodes of voltage pump 240 are with the speaker 150 connected. That on the speaker 150 adjacent audio signal is in the voltage pump 240 is converted to a value that is sufficiently high to the MOSFET transistor 210 depending on the power output of the audio device 140 to control.

Die Steuereinrichtung 160 kann zusätzlich oder alternativ zur Ladungspumpe 240 vorgesehen sein und steuert das Filterelement 130 in Abhängigkeit des Ladesignals vom Generator 120 und dem Betrag der Versorgungsspannung U. Insgesamt wird mit der Filtervorrichtung 200 bewirkt, dass das Audiogerät 140 eine nur wenig oder gar nicht verminderte Versorgungsspannung U bereitgestellt bekommt, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

– die Versorgungsspannung U beträgt weniger als ein Vergleichswert;
– der Generator 120 lädt die Batterie 110 nicht;
– die Leistungsabgabe bzw. -aufnahme des Audiogeräts 140 ist höher als ein weiterer Vergleichswert.

The control device 160 may additionally or alternatively to the charge pump 240 be provided and controls the filter element 130 depending on the charging signal from the generator 120 and the amount of supply voltage U. Overall, with the filter device 200 causes the audio device 140 a little or no reduction in supply voltage U is provided when at least one of the following conditions is met:

- The supply voltage U is less than a comparison value;
- the generator 120 Charges the battery 110 Not;
- The power output or recording of the audio device 140 is higher than another comparison value.

Mit einem geringen Spannungsabfall der Filtervorrichtung 200 geht eine verringerte Filterwirkung bezüglich Störsignalen der Versorgungsspannung U einher. Umgekehrt wird bei Ausbleiben aller der oben angegebenen Bedingungen bewirkt, dass die Filtervorrichtung 200 eine gute Filterwirkung gegenüber Störsignalen der Versorgungsspannung U ausübt, wofür ein gewisser Spannungsabfall in Kauf genommen werden muss.With a small voltage drop of the filter device 200 is accompanied by a reduced filter effect with respect to interference signals of the supply voltage U. Conversely, in the absence of all of the above conditions causes the filter device 200 has a good filtering effect against interference signals of the supply voltage U, for which a certain voltage drop must be accepted.

3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zur Verwendung mit der Filtervorrichtung 100 aus den 1 und 2. Das Verfahren 300 umfasst Schritte 305 bis 335. 3 shows a schematic flow diagram of a method 300 for use with the filter device 100 from the 1 and 2 , The procedure 300 includes steps 305 to 335 ,

Im Schritt 305 wird der Betrag der Versorgungsspannung U bestimmt. Anschließend wird in Schritt 310 verglichen, ob die bestimmte Versorgungsspannung U oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt. Ist das nicht der Fall, verzweigt das Verfahren 300 in den Schritt 315, in dem der Transistor 220 niederohmig geschaltet wird. Wird im Schritt 310 jedoch bestimmt, dass die bestimmte Versorgungsspannung U unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt, so fährt das Verfahren mit dem Schritt 320 fort.In step 305 the amount of the supply voltage U is determined. Subsequently, in step 310 compared whether the particular supply voltage U is above a predetermined threshold. If this is not the case, the process branches 300 in the step 315 in which the transistor 220 is switched low impedance. Will in step 310 however, if it determines that the determined supply voltage U is below the predetermined threshold value, the method goes to the step 320 continued.

Im Schritt 320 wird die Leistungsaufnahme des Verbrauchers 140 bestimmt. Im Schritt 325 wird verglichen, ob die bestimmte Leistungsaufnahme oberhalb eines anderen vorbestimmten Schwellenwerts liegt. Ist dies der Fall, so fährt das Verfahren 300 mit dem Schritt 315 fort und schaltet den Transistor 220 niederohmig.In step 320 will be the power consumption of the consumer 140 certainly. In step 325 it is compared whether the determined power consumption is above another predetermined threshold value. If this is the case, the procedure continues 300 with the step 315 and turns on the transistor 220 low resistance.

Andernfalls wird mit dem Schritt 330 fortgefahren, in dem bestimmt wird, ob die Batterie 110 durch den Generator 120 geladen wird. Das ist meistens dann der Fall, wenn ein Motor, üblicherweise ein Verbrennungsmotor, der den Generator 120 antreibt, läuft. Das Bestimmen in Schritt 330 kann anhand eines vom Generator 120 bereitgestellten Signals, das eine Ladefunktion anzeigt, erfolgen. Es kann auch ein von dem Motor bzw. dessen Steuerung bereitgestelltes Signal, das anzeigt, ob der Motor läuft, verwendet werden. Der ladende Generator 120 trägt eine gewisse Welligkeit in die Versorgungsspannung U ein, so dass das Laden der Batterie 110 durch den Generator 120 auch anhand der Welligkeit detektiert werden kann. Wird die Batterie 110 nicht durch den Generator 120 geladen, so verzweigt das Verfahren zum Schritt 315, wo der Transistor niederohmig geschaltet wird.Otherwise, with the step 330 which determines if the battery 110 through the generator 120 is loaded. This is usually the case when an engine, usually an internal combustion engine, is the generator 120 drives, runs. Determining in step 330 can be based on one from the generator 120 provided signal indicative of a charging function done. It is also possible to use a signal provided by the motor or its control, which indicates whether the engine is running. The charging generator 120 adds a certain ripple to the supply voltage U, allowing the battery to charge 110 through the generator 120 can also be detected by the ripple. Will the battery 110 not by the generator 120 loaded, the process branches to the step 315 where the transistor is switched to low impedance.

Während die Batterie 110 vom Generator 120 geladen wird, liegt die Versorgungsspannung zwar höher als wenn die Batterie 110 nicht geladen wird, jedoch ist die Welligkeit der Versorgungsspannung U auch erhöht, so dass eine Filterung der Versorgungsspannung U durch die Filtervorrichtung 200 angezeigt ist.While the battery 110 from the generator 120 is charged, the supply voltage is higher than when the battery 110 is not loaded, but the ripple of the supply voltage U is also increased, so that a filtering of the supply voltage U through the filter device 200 is displayed.

Wird die Batterie 110 nicht vom Generator 120 geladen, so besteht in der Regel auch keine erhöhte Welligkeit, so dass auf die Filterung verzichtet werden kann. Wird aus dieser Situation heraus der Motor mittels eines elektrischen Anlassers, der aus der Batterie 110 gespeist ist, angelassen, so bricht zunächst die Versorgungsspannung U ein. Dadurch wird die Bedingung von Schritt 310 nicht mehr erfüllt, so dass das Verfahren 300 den Transistor 220 im Schritt 315 niederohmig schalten würde. Bedingt durch den Vergleich von Schritt 330 ist der Transistor 220 während des Anlassens jedoch bereits niederohmig geschaltet, so dass für die Erfassung und der Vergleich in den Schritten 305 und 310 kein erhöhter Aufwand getrieben werden muss, etwa um eine besonders schnelle Entscheidung zu gewährleisten.Will the battery 110 not from the generator 120 loaded, so there is usually no increased ripple, so that can be dispensed with the filtering. Out of this situation, the engine will be powered by an electric starter coming out of the battery 110 is fed, tempered, so first breaks the supply voltage U a. This will cause the condition of step 310 no longer satisfied, so the procedure 300 the transistor 220 in step 315 would switch low impedance. Due to the comparison of step 330 is the transistor 220 however, already switched to low impedance during cranking, allowing for detection and comparison in the steps 305 and 310 No increased effort must be made, for example, to ensure a particularly quick decision.

Der Schritt 335 wird durchlaufen, wenn im Schritt 330 bestimmt wurde, dass die Batterie 110 durch den Generator 120 geladen wird. Im Schritt 335 wird der Transistor 220 in einen hochohmigen Zustand gesteuert. Jede der Bestimmungen in den Schritten 310, 325 und 330 kann auch weggelassen werden. Schritt 335 wird allgemein dann erreicht, wenn aufgrund keiner der verbleibenden Bestimmungen ein Anlass zur Steuerung des Transistors 220 in den niederohmigen Zustand besteht.The step 335 will go through if in step 330 it was determined that the battery 110 through the generator 120 is loaded. In step 335 becomes the transistor 220 controlled in a high-impedance state. Each of the provisions in the steps 310 . 325 and 330 can also be omitted. step 335 is generally achieved when, due to none of the remaining provisions, there is a need to control the transistor 220 in the low-resistance state exists.

Anschließend an einen der Schritte 315 oder 335 kehrt das Verfahren 300 zum Anfang zurück und durchläuft erneut.After one of the steps 315 or 335 the procedure returns 300 go back to the beginning and go through again.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1121749 B1 [0002]

Claims

Filter device ( 200 ) for filtering interference signals from a supply voltage (U), which from an electrical voltage source ( 110 . 120 ) for an electrical consumer ( 140 ), the filter device ( 200 ) Comprises: - one to the consumer ( 140 ) parallel-connected capacitor ( 230 ); One between the supply voltage (U) and the capacitor ( 230 ) forward-biased diode ( 220 ); and - one parallel to the diode ( 220 ) switched variable resistor ( 210 ), characterized by - a control device ( 160 ) for controlling the variable resistance ( 210 ) in response to an amount of the supply voltage (U).

Filter device ( 200 ) according to claim 1, characterized in that the control device ( 160 ) is adapted to the variable resistance ( 210 ), when the amount of the supply voltage (U) falls below a predetermined threshold value.

Filter device ( 200 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical voltage source ( 110 . 120 ) one by a generator ( 120 ) chargeable battery ( 110 ) and the control device ( 160 ) is adapted to the variable resistance ( 210 ), when the generator ( 120 ) the battery ( 110 ) does not load.

Filter device ( 200 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the resistance value of the variable resistor ( 210 ) is controlled to approximately zero.

Filter device ( 200 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 160 ) is adapted to the variable resistance ( 210 ) as a function of consumer power consumption ( 140 ) to control.

Filter device ( 200 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 160 ) is adapted to the resistance value of the variable resistor ( 210 ) when the consumer's power consumption ( 140 ) increases.

Filter device ( 200 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical consumer ( 140 ) a reproduction device for providing an audio signal on board a motor vehicle ( 105 ).

Filter device ( 200 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the diode ( 220 ) and the variable resistance ( 210 ) by a MOSFET transistor ( 210 ) are formed.

Filter device ( 200 ) according to claims 7 and 8, characterized in that the control device ( 160 ) a charge pump ( 240 ) for providing a control voltage for the MOSFET transistor ( 210 ) from the audio signal of the playback device ( 140 ).

Filter device ( 200 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that the reproduction device ( 140 ) comprises means for switching off the audio signal when the supply voltage (U) falls below a predetermined threshold.

Method for filtering interference signals from a supply voltage (U) received from an electrical voltage source ( 110 . 120 ) for an electrical consumer ( 140 ), whereby one to the consumer ( 140 ) parallel-connected capacitor ( 230 ), one between the supply voltage (U) and the capacitor ( 230 ) forward-biased diode ( 220 ) and one parallel to the diode ( 220 ) switched variable resistor ( 210 ), comprising the following steps: controlling the variable resistance ( 210 ) to a high resistance value if an amount of the supply voltage (U) is above a predetermined threshold value; and - controlling the variable resistance ( 210 ) to a low resistance value if the magnitude of the supply voltage (U) is below the predetermined threshold.