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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Servolenkungssystem.
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Ein
elektrisches Servolenkungssystem weist im Allgemeinen einen Elektromotor
zum Erhöhen
einer Lenkkraft, einen Wechselrichter zum Ansteuern des Motors,
eine Steuerschaltung zum Steuern des Wechselrichters und eine Hochsetzschaltung
zum Hochsetzen einer Quellenspannung und zum Zuführen einer Energie zu dem Wechselrichter
auf. Die Steuerschaltung misst einen Strom, der durch den Wechselrichter
fließt,
mit einem Nebenschlusswiderstand, der dem Wechselrichter nachgeschaltet
angeschlossen ist. Wenn der Strom kleiner als ein Soll-Strom ist,
steuert die Steuerschaltung die Hochsetzschaltung, um die Quellenspannung
zu erhöhen.
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Die
Steuerschaltung bestimmt, ob ein Massenfehler zwischen dem Motor
und einer Schaltkomponente vorhanden ist, die in dem Wechselrichter enthalten
ist, wenn ein möglicher
Massefehler erfasst wird. Genauer gesagt, startet die Steuerschaltung
einen Zähler
unmittelbar, nachdem der mögliche
Massefehler erfasst worden ist, und bestimmt einen tatsächlichen
Massefehler, wenn der Zählwert
des Zählers
einen anomalen Pegel erreicht. Die Steuerschaltung hält die Schaltkomponente
für eine
vorbestimmte Dauer eingeschaltet, nachdem der mögliche Massefehler erfasst
worden ist, bis der Zählwert
des Zählers
für einen
anomalen Betrieb einen anomalen Pegel erreicht. Die Steuerschaltung
schaltet die Schaltkomponente aus, wenn der tatsächliche Massefehler bestimmt
wird.
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Die
Steuerschaltung hält
ein Erhöhen
der Quellenspannung durch die Hochsetzschaltung aufrecht, bis der
Zählwert
den anomalen Pegel erreicht, wenn der Massefehler tatsächlich erfasst
wird, da kein Strom durch den Nebenschlusswiderstand fließt. Eine Überschussspannung
wird an das Schaltelement angelegt, was zu einem Ausfall des Schaltelements
führt.
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Um
dieses Problem zu lösen,
ist eine Vorrichtung, in welcher ein Schaltelement unmittelbar ausgeschaltet
wird, wenn ein möglicher
Massefehler erfasst wird, in der
JP-A-5-185937 vorgeschlagen worden. Jedoch
verringert sich die Servolenkungsenergie plötzlich, wenn eine Steuerschaltung
eine Schaltkomponente unmittelbar ausschaltet, nachdem ein möglicher
Fehler erfasst worden ist. Als Ergebnis kann ein Fahrer beim Lenken
ein ungewöhnliches
Gefühl
erfahren.
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Die
vorliegende Erfindung weist daher eine Aufgabe auf, ein elektrisches
Servolenkungssystem zu schaffen, das eine Funktion zum Schützen einer Schaltkomponente,
wenn ein möglicher
Massefehler erfasst wird, ohne ein Erzeugen einer ungewöhnlichen
Servolenkungsbewegung zu schaffen.
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Ein
elektrisches Servolenkungssystem der vorliegenden Erfindung beinhaltet
einen Elektromotor, eine Motor-Ansteuerschaltung, eine Energieversorgungsschaltung,
eine Steuerschaltung, eine Einrichtung zum Erfassen eines möglichen
Massefehlers und eine Einrichtung zum Bestimmen eines tatsächlichen
Massefehlers.
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Der
Elektromotor erzeugt eine Energie zum Unterstützen beim Lenken eines Fahrzeugs.
Die Motor-Ansteuerschaltung, die mit dem Elektromotor verbunden
ist, beinhaltet eine Schaltkomponente und steuert einen Strom, der
durch den Elektromotor mit der Schaltkomponente fließt. Die
Energieversorgungsschaltung beinhaltet eine Hochsetzschaltung zum
Hochsetzen einer Quellenspannung und legt die hochgesetzte Quellenspannung über die
Schaltkomponente an den Elektromotor an. Die Steuereinheit steuert
einen Hochsetzbetrieb der Hochsetzschaltung und ein Ansteuern der
Schaltkomponente.
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Die
Einrichtung zum Erfassen eines möglichen
Massefehlers erfasst einen möglichen
Massefehler in einer Leitung, die elektrisch mit dem Elektromotor
verbunden ist. Die Einrichtung zum Bestimmen eines tatsächlichen
Massefehlers bestimmt, ob ein Massefehler tatsächlich in der Leitung vorhanden
ist, wenn der mögliche
Massefehler erfasst wird. Die Steuereinheit beinhaltet eine Anlegespannungs-Steuereinrichtung,
die andauernd die Schaltkomponente ansteuert, bis der tatsächliche
Massefehler bestimmt wird, nachdem der mögliche Massefehler erfasst
worden ist. Die Anlegespannungs-Steuereinrichtung steuert ebenso
eine Spannung, die von der Energieversorgungsschaltung an die Schaltkomponente
angelegt wird.
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Bei
diesem Aufbau wird ein Strom, der durch den Elektromotor fließt, nicht
plötzlich
verringert, nachdem der mögliche
Massefehler in der Leitung erfasst worden ist. Als Ergebnis ist
es weniger wahrscheinlich, dass eine ungewöhnliche Servolenkungsbewegung
erzeugt wird, nachdem der mögliche
Massefehler erfasst worden ist. Weiterhin wird keine Überschussspannung
an die Schaltkomponente angelegt, nachdem der mögliche Massefehler erfasst worden
ist, da die Anlegespannungs-Steuereinrichtung die Spannung steuert,
die an die Schaltkomponente angelegt wird. Daher wird die Schaltkomponente
vor einer Beschädigung
geschützt.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild eines elektrischen Servolenkungssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 einen
Stromlaufplan einer Hochsetzschaltung, die in dem elektrischen Servolenkungssystem
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
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3 ein
Flussdiagramm eines Hochsetzschaltungs-Steuerverfahrens, das von
einer elektronischen Steuereinheit durchgeführt wird, die in dem elektrischen
Servolenkungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthalten ist; und
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4 ein
Flussdiagramm eines Energieversorgungs-Steuerverfahrens, das von
der elektronischen Steuereinheit durchgeführt wird, wenn ein Massefehler
erfasst wird, gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen
Komponenten und Vorrichtungen verwendet.
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Es
wird auf 1 verwiesen. Ein elektrisches
Servolenkungssystem 1 beinhaltet einen Drehmomentsensor 2,
eine elektronische Steuereinheit bzw. ECU 4, eine H-Brückenschaltung 5 und
einen Elektromotor 6. Die H-Brückenschaltung 5 ist eine
Motoransteuerschaltung. Der Drehmomentsensor 2 erfasst
ein Drehmomentsignal T, das ein Lenkdrehmoment anzeigt, das auf
ein Lenkrad (nicht gezeigt) ausgeübt wird, und gibt das erfasste
Drehmomentsignal T zu der ECU 4 aus.
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Die
ECU 4 empfängt
das Drehmomentsignal T und ein Geschwindigkeitssignal S, das von
einem Geschwindigkeitssensor 3 erfasst wird, und berechnet
einen Soll-Strom Ima auf der Grundlage des Drehmomentsignals T und
des Geschwindigkeitssignals S. Der Soll-Strom Ima wird zu dem Motor 6 geleitet.
Die ECU 4 erfasst einen Ist-Strom Im, der tatsächlich durch
den Motor 6 fließt,
mit einem Nebenschlusswiderstand 55, der in der H-Brückenschaltung 5 vorgesehen
ist. Die ECU 4 gibt ein PWM-Ansteuersignal aus, um ein
Tastzyklussteuern bezüglich vier
Schalttransistoren 51 bis 54, welche Schaltkomponenten
sind, auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Ist-Strom
Im und dem Soll-Strom Ima durchzuführen, so dass der Ist-Strom Im mit dem Soll-Strom
Ima übereinstimmt.
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Die
ECU 4 überwacht
regelmäßig eine
hochgesetzte Spannung Vin, die von der Hochsetzschaltung 7 hochgesetzt
worden ist, und bestimmt einen möglichen
Massefehler in Leitungen, die elektrisch mit dem Motor 6 verbunden
sind, wenn die hochgesetzte Spannung Vin höher als eine Referenzspannung
Vs ist. Die Leitungen, die elektrisch mit dem Motor 6 verbunden
sind, beinhalten Leitungen, die den Motor 6 mit der H-Brückenschaltung 5 verbinden, Leitungen
innerhalb der H-Brückenschaltung 5,
Leitungen, die die H-Brückenschaltung 5 mit
der Hochsetzschaltung 7 verbinden, und Leitungen innerhalb der
Hochsetzschaltung 7. Die Referenzspannung Vs wird innerhalb
eines normalen Spannungsbereichs bestimmt, in welchem eine Spannung
an die H-Brückenschaltung 5 angelegt
wird.
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Die
ECU 4 startet ein Inkrementieren eines Zählers in
einem vorbestimmten Intervall, wenn ein möglicher Massefehler erfasst
wird. Die ECU 4 bestimmt einen Massefehler in der Leitung,
wenn der Zähler
auf einen Referenzwert inkrementiert ist. Die ECU 4 schaltet
dann alle vier Schalttransistoren 51 bis 54 in
der N-Brückenschaltung 5 aus
und öffnet
ein Energieversorgungsrelais 9. Wenn der Zählwert des Zählers nicht
den anomalen Pegel erreicht hat, bestimmt die ECU 4, dass
kein Massefehler in der Leitung vorhanden ist, und führt einen
normalen Steuerbetrieb durch.
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Die
H-Brückenschaltung 5 weist
Dioden D1 bis D4 zusätzlich
zu den zuvor beschriebenen Schalttransistoren 51 bis 54 auf.
Die Schalttransistoren 51 bis 54 und jeweilige
Dioden D1 bis D4 sind in der Form einer H-Brückenverbindung mit dem Motor 6 verbunden.
Die H-Brückenschaltung 5 steuert
den Strom, der durch den Motor 6 fließt, auf der Grundlage des PWM-Ansteuersignals,
das von der ECU 4 ausgegeben wird. Die Schalttransistoren 51, 52 und die
Dioden D1, D2 sind über
die Hochsetzschaltung 7 und das Energieversorgungsrelais 9 mit
einer Batterie 8 verbunden. Die Transistoren 53, 54 und
die Dioden D3, D4 sind über
den Nebenschlusswiderstand 55 an Masse gelegt.
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Der
Nebenschlusswiderstand 55 ist zum Erfassen des Stroms,
der durch die Brückenschaltung 55 fließt, das
heißt
des Ist-Stroms Im, der durch den Motor 6 fließt, durch
die ECU 4 vorgesehen. Der Motor ist über ein Motorrelais an einem
Ende mit dem Transistor 52 und an dem anderen Ende mit
dem Transistor 55 verbunden. Die hochgesetzte Spannung
Vin, die von der Hochsetzschaltung 7 hochgesetzt wird,
wird an die H-Brückenschaltung 5 angelegt.
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Die
Hochsetzschaltung 7 ist über das Energieversorgungsrelais
an einem Ende mit der Batterie 8 und an dem anderen Ende
mit der H-Brückenschaltung 5 verbunden.
Die Hochsetzschaltung 7 beinhaltet eine Spule 71,
einen ersten Transistor 72, einen zweiten Transistor 73,
Dioden D5, D6 und Kondensatoren 74, 75, wie es
in 2 gezeigt ist. Der erste Transistor 72 ist
eine Hochsetzeinrichtung zum Hochsetzen der Quellenspannung. Der
zweite Transistor 73 ist eine Einrichtung zum Anlegen einer hochgesetzten
Spannung zum Anlegen der hochgesetzten Spannung an den Motor 6.
Die Hochsetzschaltung 7 und die Batterie 8 bilden
eine Energieversorgungsschaltung aus.
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Die
Spule 71 ist über
das Energieversorgungsrelais 9 an einem Ende mit der Batterie 8 und an
dem anderen Ende mit den ersten und den zweiten Transistoren 72, 73 verbunden.
Der erste Transistor 72 schaltet sich in Übereinstimmung
mit Steuersignalen ein und aus, die von der ECU 4 ausgegeben
werden, das heißt
die ECU 4 steuert den ersten Transistor 72 an,
während
sie einen Tastzyklus des ersten Transistors 72 steuert.
Die Quellenspannung wird in Übereinstimmung
mit dem Schaltbetrieb des ersten Transistors 72 hochgesetzt.
Der zweite Transistor 73 schaltet sich in Übereinstimmung
mit Steuersignalen, die von der ECU 4 ausgegeben werden, ein
und aus, das heißt
die ECU 4 steuert den zweiten Transistor 73 an,
während
ein Tastzyklus des zweiten Transistors 73 gesteuert wird.
Die hochgesetzte Spannung Vin wird in Übereinstimmung mit dem Schaltbetrieb
des zweiten Transistors 73 zu der H-Brückenschaltung 5 ausgegeben.
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Die
ECU 4 steuert den ersten und den zweiten Transistor 72, 73,
so dass diese den Schaltbetrieb nicht gleichzeitig durchführen. Genauer
gesagt, gibt die ECU kein Ausgangssignal zu dem zweiten Transistor 73 aus,
während
sie ein Steuersignal zu dem ersten Transistor 72 ausgibt.
Sie gibt kein Steuersignal zu dem ersten Transistor 72 aus,
während sie
ein Steuersignal zu dem zweiten Transistor 73 ausgibt.
Die Kondensatoren 74, 75 laden und glätten die
hochgesetzte Spannung Vin.
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Die
ECU 4 steuert die Hochsetzschaltung 7 in Übereinstimmung
mit Schritten, die in 3 gezeigt sind. Sie empfängt das
Drehmomentsignal T, das von dem Drehmomentsensor 2 erfasst
wird (S100) und das Geschwindigkeitssignal S, das von dem Geschwindigkeitssensor 3 erfasst
wird (S101). Sie bestimmt den Soll-Strom Ima auf der Grundlage des
Drehmomentsignals T und des Geschwindigkeitssignals S (S102). Sie
erfasst den Ist-Strom Im, der durch den Motor 6 fließt, mit
dem Nebenschlusswiderstand 55 (S103). Sie bestimmt, ob
der erfasste Ist-Strom Im größer als
der Soll-Strom Ima ist (S104). Wenn dies nicht so ist, steuert sie
den ersten Transistor 72 mit dem Tastzyklussteuern zum
Hochsetzen der Quellenspannung an, um den Ist-Strom Im in die Nähe des Soll-Stroms Ima zu erhöhen (S105).
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Nach
diesem Schritt oder, wenn der Ist-Strom Im größer als der Soll-Strom Ima ist, bestimmt
die ECU 4, ob die Hochsetzspannung Vin gleich oder höher als
die Referenzspannung Vs ist (S106). Wenn dem so ist, erfasst die
ECU 4 einen möglichen
Massefehler in den Leitungen, die elektrisch mit dem Motor 6 verbunden
sind, und schaltet den ersten Transistor 72 aus, bis ein
tatsächlicher Massefehler
bestimmt wird (S107). Das heißt
die Batteriespannung wird nicht hochgesetzt, bis ein tatsächlicher
Massefehler erfasst wird, da die ECU 4 kein Steuersignal
zu dem ersten Transistor 72 ausgibt. Die ECU 4 setzt
ein Ansteuern der Schalttransistoren 51 bis 54 in
der H-Brückenschaltung
und des zweiten Transistors 73 fort, während sie deren Tastzyklen
steuert.
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Wenn
die Hochsetzspannung Vin kleiner als die Referenzspannung Vs ist,
bestimmt die ECU 4, ob ein Zünd- bzw. IG-Schalter (nicht
gezeigt) ausgeschaltet ist (S108). Wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist,
beendet die ECU 4 das Verfahren. Wenn der Zündschalter
nicht ausgeschaltet ist, wiederholt die ECU 4 die zuvor
beschriebenen Schritte.
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Die
ECU 4 bestimmt einen tatsächlichen Massefehler in einer
Leitung, die elektrisch mit dem Motor verbunden ist, und steuert
eine Energieversorgung zu den Transistoren 51 bis 54,
wie es in 4 gezeigt ist. Sie bestimmt,
ob die hochgesetzte Spannung Vin gleich oder höher als die Referenzspannung
Vs ist (S200). Wenn dies nicht so ist, beendet sie dieses Verfahren.
Wenn dies so ist, startet sie ein Inkrementieren des Zählers (S201).
Sie bestimmt, ob der Zähler
zu dem Referenzwert inkrementiert worden ist (S202). Wenn dies nicht
so ist, setzt sie fort, den Zähler
zu inkrementieren. Wenn dies so ist, schaltet sie die Schalttransistoren 51 bis 54 aus (S203)
und öffnet
das Energieversorgungsrelais 9 (S204).
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Die
ECU 4 schaltet den ersten Transistor 72 aus, um
die hochgesetzte Spannung Vin zu halten, bis ein tatsächlicher
Massefehler in einer Leitung, die elektrisch mit dem Motor 6 verbunden
ist, bestimmt wird, nachdem ein möglicher Massefehler erfasst worden
ist. Deshalb verringert sich die Höhe eines Stroms, der durch
den Motor 6 fließt,
nicht plötzlich, unmittelbar,
nachdem ein möglicher
Massefehler in einer Leitung erfasst worden ist, die elektrisch
mit dem Motor verbunden ist. Das heißt es ist weniger wahrscheinlich,
dass der Fahrer auch dann, wenn ein möglicher Massefehler erfasst
wird, ein ungewöhnliches
Gefühl
beim Lenken erfährt.
Weiterhin werden die Schalttransistoren 51 bis 54 von
einer Überschussspannung
geschützt,
da eine Spannung, die an die H-Brückenschaltung 5 angelegt
wird, das heißt die
Hochsetzspannung, an einem zweckmäßigen Pegel gehalten wird.
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Die
ECU 4 setzt ein Ansteuern des zweiten Transistors 73 fort,
während
sie das Tastverhältnis steuert,
bis ein tatsächlicher
Massefehler bestimmt wird, nachdem ein möglicher Massefehler in einer Leitung
erfasst worden ist, die elektrisch mit dem Motor 6 verbunden
ist. Daher wird die hochgesetzte Spannung Vin, die in den Kondensatoren 74, 75 gespeichert
ist, zu der Batterie 8 zurückgekoppelt und wird die Spannung,
die an die Schalttransistoren 51 bis 54 angelegt
wird, allmählich
verringert.
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Die
ECU 4 öffnet
das Energieversorgungsrelais, wenn ein tatsächlicher Massefehler in einer
Leitung erfasst wird, die elektrisch mit dem Motor 6 verbunden
ist. Das heißt
die elektrische Verbindung zwischen der Batterie 8 und
den Schalttransistoren 51 bis 54 geht verloren
und die Batteriespannung wird nicht an die Schalttransistoren 51 bis 54 angelegt. Deshalb
wird ein Sicherheitsbetrieb der Schalttransistoren 51 bis 54 sichergestellt,
das heißt
die Schalttransistoren 51 bis 54 werden vor einer
Beschädigung
geschützt.
Weiterhin schaltet die ECU 4 alle vier Schalttransistoren 51 bis 54 in
der H-Brückenschaltung 5 aus,
wenn der tatsächliche
Massefehler erfasst wird. Daher wird ein Sicherheitsbetrieb der Schalttransistoren 51 bis 54 doppelt
sichergestellt.
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Ein
Strom fließt
nicht durch den Nebenschlusswiderstand 55, wenn ein Massefehler
tatsächlich
in einer Leitung vorhanden ist, die elektrisch mit dem Motor 6 verbunden
ist. Die ECU 4 steuert den zweiten Transistor 73 an,
um die Batteriespannung hoch zu setzen, so dass ein Ist-Strom Im,
der durch den Motor 6 fließt, mit dem Soll-Strom Ima übereinstimmt.
Ein Massefehler ist möglicherweise
in einer Leitung vorhanden, die elektrisch mit dem Motor 6 verbunden
ist, wenn die hochgesetzte Spannung Vin höher als der nor male Bereich
wird. Daher überwacht
die ECU 4 die hochgesetzte Spannung Vin regelmäßig und
erfasst einen möglichen
Massefehler in der Leitung auf der Grundlage der hochgesetzten Spannung
Vin.
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Die
vorliegende Erfindung sollte nicht auf das zuvor beschriebene und
in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel
beschränkt
werden, sondern kann auf verschiedene Weisen realisiert werden,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel kann der
zweite Transistor 73 mit einem Tastzyklussteuern angesteuert
werden, bis ein tatsächlicher Massefehler
in einer Leitung erfasst wird, die elektrisch mit dem Motor 6 verbunden
ist. Die H-Brückenschaltung 5 kann
durch einen bürstenlosen
Motor ersetzt werden, welcher ein Wechselrichter ist, der sechs
Schalttransistoren aufweist, die auf die gleiche Weise aufgebaut
sind, wie die Schalttransistoren 51 bis 54.
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Eine
zuvor beschriebene erfindungsgemäße elektrische
Steuereinheit stoppt ein Ansteuern eines ersten Schalttransistors
in einer Hochsetzschaltung, bis ein tatsächlicher Massefehler bestimmt
wird, nachdem ein möglicher
Massefehler in einer Leitung erfasst worden ist, die elektrisch
mit einem Elektromotor verbunden ist. Als Ergebnis wird eine Spannung
gesteuert, die von der Hochsetzschaltung hochgesetzt wird. Da ein
Strom, der durch den Elektromotor fließt, sich nicht plötzlich verringert,
unmittelbar nachdem der mögliche
Massefehler in der Leitung erfasst worden ist, ist es weniger wahrscheinlich,
dass eine ungewöhnliche
Servolenkungsbewegung erzeugt wird. Weiterhin werden Schalttransistoren
in einer H-Brückenschaltung,
welches eine Motor-Ansteuerschaltung ist, vor einer Beschädigung geschützt, weil
keine Überschussspannung
an die Schalttransistoren angelegt wird.