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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motoransteuervorrichtung bzw. Motortreibervorrichtung und ein. Verfahren, welche einen Elektromotor durch eine Mehrzahl von Invertern bzw. Umrichtern und eine Mehrzahl von Spulensätzen ansteuern bzw. treiben, und ein elektrisches Lenkhilfesystem, welches dieselben verwendet.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine Motoransteuervorrichtung bzw. Motortreibervorrichtung, welche in dem folgenden Patentdokument 1 offenbart ist, hat eine Mehrzahl von Invertern bzw. Umrichtern. In dieser Motoransteuervorrichtung wird, wenn einer der Mehrzahl von Umrichtern ausfällt, die Versorgung einer Mehrzahl von Spulensätzen mit elektrischer Leistung von einem ausfallenden Inverter gestoppt, und elektrische Leistung wird den Spulensätzen von normalen Invertern, anders als dem ausgefallenen Inverter, zur Verfügung gestellt. Demnach kann, auch wenn einer der Inverter ausfällt, der Motor kontinuierlich bzw. fortgesetzt durch ein Ansteuern des Motors durch nur die normalen Inverter betrieben werden.
- [Patentdokument 1] JP 2005-304119 A
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In einer Motoransteuervorrichtung bildet eine Kombination aus einem Inverter und einem Spulensatz, welcher mit einem solchen Inverter gepaart bzw. paarweise angeordnet ist, ein Leistungsversorgungssystem. Gemäß einer Technologie des Standes der Technik, welche in Patentdokument 1 offenbart ist, fällt, wenn die Leistungsversorgung zu einem ausfallenden System im Falle der Erfassung eines Fehlers bzw. Ausfalls gestoppt wird, die Ausgabe des ausfallenden Systems zu derselben Zeit wie das Auftreten des Fehlers. Als ein Ergebnis ändert sich der Motorbetrieb unmittelbar nach dem Ausfall schnell. Im Falle, dass die Motoransteuervorrichtung beispielsweise als ein elektrisches Lenkhilfesystem für ein Fahrzeug verwendet wird, wird die schnelle Änderung in der Motorausgabe eine Änderung im Fahrzeugbetrieb verursachen, was ein Fahrzeugführer nicht beabsichtigt. Es ist möglich, den Verlust in der Motorausgabe durch die normalen Systeme, anders als das ausfallende System, kontinuierlich zu kompensieren. Die Inverter in den normalen Systemen werden übermäßig belastet werden und überhitzen. Obwohl es auch möglich ist, die Leistungskapazität von Invertern zu erhöhen, um die Inverter vor einer Überlastung zu schützen, werden die Inverter groß und teuer.
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Der Anmelder der vorliegenden Erfindung schlug Technologien vor, welche durch zwei Patentanmeldungen dem vorangehenden Problem entgegentreten. Eine ist eine US-Patentanmeldung mit der Nr. 12/977,449 (
JP-Anmeldung Nr. 2009-295533 ). Diese Technologie sieht eine Motoransteuervorrichtung bzw. Motortreibervorrichtung vor, welche Betriebsänderungen unterdrückt, welche durch das Stoppen eines Betriebs eines ausfallenden Systems beim Auftreten eines Ausfalls bzw. Fehlers in einem von Leistungsversorgungssystemen verursacht werden. Dies ist eine Lösung, um das Problem zu lösen, dass eine schnelle Betriebsänderung unmittelbar nach dem Ausfall auftritt.
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Im Falle, dass diese Technologie in einem elektrischen Lenkhilfesystem eines Fahrzeugs verwendet wird, wird die Betriebsänderung durch ein Steuern von Invertern, welche normal arbeiten, unterdrückt, um den Verlust von Leistung, welche durch ein ausfallendes System zur Verfügung gestellt worden ist, vorübergehend zu der Zeit des Auftretens des Ausfalls zu kompensieren. Da ein Fahrzeugführer in einem solchen Fall keine Änderung im Lenkbetrieb fühlen wird, wird der Fahrzeugführer den Ausfall nicht zur Kenntnis nehmen.
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Unter einer Bedingung, dass eines von zwei Leistungsversorgungssystemen einer Motoransteuervorrichtung ausgefallen bzw. fehlerhaft ist, nimmt der Fahrer den Ausfall zur Kenntnis und bringt das Fahrzeug im Allgemeinen zum frühesten Zeitpunkt in eine Werkstatt. Diese Technologie sieht vor, das Ansteuern des Motors durch ein normales System fortzusetzen, so dass der Fahrzeugführer in der Lage sein wird, das Fahrzeug mit demselben Lenkgefühl wie vor dem Auftreten des Ausfalls zu der Werkstatt zu fahren. Falls der Fahrzeugführer fortfährt, das Fahrzeug ohne eine Kenntnisnahme des Ausfalls zu benutzen, wird das normale System auch früher oder später ausfallen und das Lenkdrehmoment wird am Ende gar nicht leistungsunterstützt sein.
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Die Zweite ist eine US-Patentanmeldung mit der Nr. 12/977,489 (
JP-Anmeldung Nr. 2009-295534 ). Diese Technologie sieht ein elektrisches Lenkhilfesystem vor, welches einen maximalen Strombefehlswert, welcher einem Inverter (Leistungsumwandler) eines normalen Systems nach dem Auftreten eines Ausfalls befohlen wird, auf einen maximalen Stromversorgungswert ausgleicht, welcher Spulen durch den Inverter des normalen Systems vor dem Auftreten des Ausfalls zur Verfügung gestellt worden ist. Dies ist eine Lösung, um das Problem zu lösen, dass der Inverter des normalen Systems überlastet und überhitzt sein wird, wenn er gesteuert wird, um auch nach dem Auftreten des Ausfall dieselbe Gesamtausgabe wie vor dem Auftreten des Ausfalls aufrecht zu erhalten.
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Im Falle beispielsweise, dass eines von zwei Systemen ausfällt, wird der maximale Strombefehlswert auf eine Hälfte von demjenigen von zwei Systemen verringert. Demnach ist der Inverter des normalen Systems vor einer Überlastung geschützt. Weiterhin ist eine Änderung in dem Fühlen des Lenkbetriebes für den Fahrzeugführer durch eine Verringerung der Lenkdrehmomentausgabe auf eine Hälfte vorgesehen. Es wird auch vorgeschlagen, als eine Hilfsmaßnahme die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers durch eine Warnlampe oder einen Summer zum Zeitpunkt des Ausfalls auf sich zu ziehen.
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Die Ausgabe, welche in dem elektrischen Lenkhilfesystem benötigt wird, wird jedoch auf ungefähr ein Drittel der Ausgabe verringert, welche benötigt wird, wenn das Fahrzeug in Ruhe ist, wenn eine Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeuges größer als 4 km/h wird. Aus diesem Grund wird, auch wenn die Lenkunterstützdrehmomentausgabe auf eine Hälfte während der Fortbewegung des Fahrzeugs verringert wird, der Fahrzeugführer keine Änderung im Lenkbetriebgefühl fühlen, bis ein Lenkrad auf einen großen Winkel gedreht wird. Der Fahrzeugführer wird demnach das Auftreten des Ausfalls nicht zur Kenntnis nehmen.
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Das folgende Problem wird auch auftreten, wenn ein Fahrzeug beginnt, sich aus dem Fortbewegungsstoppzustand in einem Parkplatz oder an einer Ampel fortzubewegen, wenn das Lenkunterstützungsdrehmoment auf eine Hälfte reduziert ist. Dies ist der Fall, da eine hohe Leistungsausgabe am meisten zum Zeitpunkt des Startens der Fortbewegung benötigt wird.
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Als Erstes ist das Lenkunterstützungsdrehmoment, welches bereitgestellt ist, nicht ausreichend. Der Motor für das elektrische Lenkhilfesystem ist im Allgemeinen ausgelegt, um Spezifikationen zu haben, welche einer maximalen Drehmomentanforderung genügen bzw. diese erfüllen. Das heißt, dass in einem Fall, in dem die Motoransteuervorrichtung zwei Leistungsversorgungssysteme hat, der Motor ausgebildet ist, um das maximale benötigte Drehmoment durch zwei Leistungsversorgungssysteme zu erzeugen. Demnach kann die Ausgabe durch nur ein Leistungsversorgungssystem nicht ausreichend Lenkdrehmoment bereitstellen.
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Da ausreichendes Lenkunterstützungsdrehmoment nicht bereitgestellt werden kann, wird es nötig, dass ein Fahrzeugführer eine schwere Lenkbetätigung durchführt und demnach eine lange Zeit benötigt, um ein Fahrzeug zu lenken. Die Zeit, in welcher ein Strom fortfährt, zu fließen, um den Motor anzusteuern, wird lang. Aus diesem Grunde erhöht sich, auch wenn die Ausgabe auf eine Hälfte relativ zu derjenigen einer normalen Zeit bzw. eines normalen Zeitpunktes verringert ist, die Menge der elektrischen Leistung um mehr als das Zweifache zu sein, wenn die Stromversorgungszeit mehr als das Zweifache wird. Der Inverter in dem normalen System wird dazu neigen, zu überhitzen. Es ist demnach unmöglich, eine abnormale Wärmeerzeugung des Inverters, welcher normal arbeitet, zu verringern.
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In einem Fall, in dem die Motoransteuervorrichtung eine Überhitzungsschutzsteuerfunktion hat, welche die Temperatur des Inverters oder dergleichen erfasst, und einen Strombefehlswert begrenzt, wenn die erfasste Temperatur über einen vorbestimmten gewährleisteten bzw. zugesicherten Temperaturwert ansteigt, überhitzt der Inverter des normalen Systems durch eine Lenkbetätigung des Fahrers durch eine Kraft zum Zeitpunkt des Stopps der Fortbewegung des Fahrzeugs. Der Strombefehlswert ist durch die Überhitzungsschutzsteuerfunktion beschränkt. Als ein Ergebnis wird das Lenkunterstützungsdrehmoment verringert, um weniger als die Hälfte desjenigen zu der normalen Zeit zu sein, auch nachdem das Fahrzeug die Fortbewegung gestartet hat. Es ist demnach nicht möglich, dass ein Fahrzeugführer ein Fahrzeug mit demselben Lenkgefühl, wie vor dem Auftreten des Fehlers bzw. Ausfalls, mit dem Lenkunterstützungsdrehmoment fahren kann, welches durch ein Fortfahren, den Motor mit einer Hälfte der Leistung der normalen Zeit anzusteuern, erzeugt wird, während eine übermäßige Erwärmung des Inverters des normalen Systems verhindert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motoransteuervorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welches nicht nur verursacht, dass ein Fahrer sicherlich Kenntnis von einem Ausfall bzw. einem Fehler nimmt, wenn irgendeiner der Inverter oder der Spulensätze ausfällt oder einen Fehler aufweist, sondern einen Inverter auch vor einem Überhitzen schützt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind eine Motoransteuervorrichtung und ein Motoransteuerverfahren vorgesehen. Der Motor weist eine Mehrzahl von Spulensätzen für ein elektrisches Lenkhilfesystem eines Fahrzeugs auf. Die Motoransteuervorrichtung weist eine Mehrzahl von Invertern zum Umwandeln einer DC-Leistung einer DC-Leistungsquelle in AC-Leistung für den Motoransteuervorrichtung auf. Die Inverter sind mit den Spulensätzen des Motors gepaart bzw. paarweise angeordnet. Die Motoransteuervorrichtung erfasst einen Fehler bzw. Ausfall in irgendeinem Inverter oder der Spulensätze und unterbricht die Leistungsversorgung zu dem Inverter, welcher dem Inverter oder dem Spulensatz entspricht, welcher als fehlerhaft erfasst ist. Die Motorsteuervorrichtung überprüft, ob eine Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs größer oder geringer als ein vorbestimmter Grenzwert ist. Die Motorsteuervorrichtung treibt den Motor nur durch den Inverter, welcher normal arbeitet, an, wenn die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt ist, um größer zu sein als der vorbestimmte Grenzwert. Die Motoransteuervorrichtung stoppt den Motor durch eine Verringerung der Leistungsversorgung zu dem Inverter, welcher normal arbeitet, auf ungefähr 0, wenn die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt ist, geringer zu sein als der vorbestimmte Grenzwert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorangehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, welche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gefertigt ist. In den Zeichnungen sind:
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1 ein schematisches Diagramm eines elektrischen Lenkhilfesystems, welches eine Motoransteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
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2 ein Steuerblockdiagramm der Motoranssteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Schaltungsdiagramm der Motoransteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ein Flussdiagramm einer Fehlererfassung bzw. Ausfallserfassung der Motoransteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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5 ein Zeitdiagramm eines Betriebs der Motoransteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform und einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu dem Zeitpunkt der Ausfallserfassung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche in einem elektrischen Lenkhilfesystem zum Unterstützen des Lenkbetriebs eines Fahrzeuges verwendet werden, werden untenstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
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(Erste Ausführungsform)
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Bezug nehmend zuerst auf 1 hat ein elektrisches Lenkhilfesystem 1, welches in einem Lenksystem vorgesehen ist, einen Drehmomentsensor 94, welcher ein Lenkdrehmoment erfasst, an einer Lenkwelle 92, welche mit einem Lenkrad 91 gekoppelt ist. Ein Ritzel 96 ist an einem Ende der Lenkwelle 92 befestigt. Das Kitzel 96 steht mit einer Zahnstange 97 in Eingriff. Ein Paar von Radreifen bzw. Rädern 98 ist mit beiden Enden der Zahnstange 97 drehbar durch Spurstangen und dergleichen gekoppelt.
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Wenn ein Fahrzeugführer das Lenkrad 91 dreht, dreht sich die Lenkwelle 92, welche mit dem Lenkrad 91 gekoppelt ist. Eine Drehbewegung der Lenkwelle 92 wird durch das Ritzel 96 in eine lineare Bewegung der Zahnstange 97 umgewandelt. Das Paar von Reifen 98 wird um einen Winkel entsprechend einem Betrag der linearen Bewegung der Zahnstange 97 gelenkt.
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Das elektrische Lenkhilfesystem 1 ist mit einem Elektromotor 80 zum Erzeugen eines Lenkunterstützdrehmomentes, einem Untersetzungsgetriebe 89 zum Verringern und Übertragen einer Drehung des Motors 80 auf die Lenkwelle 92 und einer Motoransteuervorrichtung bzw. Motortreibervorrichtung 2 versehen. Der Motor 80 ist ein bürstenloser Drei-Phasen-Motor und dreht das Untersetzungsgetriebe 89 in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung. Das Untersetzungsgetriebe 89 ist eine Antriebsleistungsübertragungseinrichtung. Die Motoransteuervorrichtung 2 weist eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit (ECU = Electronic Control Unit) 5 auf, welche zusätzlich zu dem Drehmomentsensor 94 einen Drehwinkelsensor 85 zum Erfassen eines Drehwinkels des Motors 80 und andere Sensoren aufweist. Gemäß dieser Konstruktion erzeugt das elektrische Lenkhilfesystem 1 ein Lenkunterstützungsdrehmoment zum Unterstützen des Lenkbetriebes bzw. der Lenkbetätigung des Lenkrades 91 und überträgt es auf die Lenkwelle 92.
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Wie in 2 gezeigt ist, weist die Motoransteuervorrichtung 2 eine Steuer- bzw. Regelschaltung 10, eine Ausfalls- bzw. Fehlererfassungsschaltung 40 und eine Inverterschaltung 60 als die ECU 5 auf. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 weist eine Strombefehlswertberechnungssektion bzw. einen Strombefehlswertberechnungsabschnitt 15 und eine d-q-Steuer- bzw. -regelsektion 20 auf. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 ist als einen Stromsensor 75, einen Fahrzeugfortbewegungsgeschwindigkeitssensor 95 und dergleichen zusätzlich zu dem Drehwinkelsensor 85 und dem Drehmomentsensor 94 aufweisend gezeigt. Die Strombefehlswertberechnungssektion 15 führt einen Lenkdrehmomenterfassungswert des Drehmomentsensors 94 und einen Fortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert des Fortbewegungsgeschwindigkeitssensors 95 zu und gibt einen Strombefehlswert an die d-q-Regelsektion 20 aus. Die Strombefehlswertberechnungssektion 15 fährt weiterhin eine Ausfalls- bzw. Fehlererfassungsausgabe von der Ausfalls- bzw. Fehlererfassungsschaltung 40 zu, um den Strombefehlswert zu ändern, wenn die Ausfalls- bzw. Fehlererfassungsausgabe angewandt wird.
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Die d-q-Regelsektion 20 ist aus einer d-q-Achsen-Stromumwandlungssektion 25, einer PI-Regel-Berechnungssektion 30 und einer 2-Phasen-in-3-Phasen-(2-3-Phasen)-Umwandlungssektion 35 aufgebaut. Die d-q-Achsen-Umwandlungssektion 25 unterzieht Phasenstromerfassungswerte Iu, Iv und Iw des Stromsensors 75 einer D-Q-Umwandlung in einen d-Achsenstrom und einen q-Achsenstrom basierend auf einem elektrischen Winkel θ des Motors, welcher durch Drehwinkelsensor 85 erfasst und rückgekoppelt bzw. rückgeführt wird. Der d-Achsenstrom und der q-Achsenstrom sind parallel und orthogonal zu der Richtung des magnetischen Flusses. Der d-Achsenstrom und der q-Achsenstrom, welche durch die d-q-Achsen-Umwandlungssektion 25 ausgegeben werden, werden zu der Strombefehlswertberechnungssektion 15 rückgekoppelt bzw. zurückgeführt. Die PI-Regelberechnungssektion 30 berechnet einen Ausgabewert durch eine Proportional- und Integralregelung basierend auf einer Differenz zwischen dem Befehlswert und dem Erfassungswert. Der 2-Phasen-Spannungsbefehlswert, welcher durch die PI-Regelberechnungssektion 30 ausgegeben wird, wird durch die 2-Phasen-in-3-Phasen-Umwandlungssektion 35 in Drei-Phasenspannungen der U-Phase, V-Phase und W-Phase umgewandelt, und diese Spannungen werden an die Inverterschaltung 60 ausgegeben. Der elektrische Winkel θ, welcher durch den Drehwinkelsensor 85 erfasst wird, wird auch zu der 2-Phasen-in-3-Phasen-Umwandlungssektion 35 rückgekoppelt bzw. zurückgeführt.
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Eine AC-Leistung, welche durch die Inverterschaltung 60 erzeugt wird, wird den Spulensätzen zur Verfügung gestellt, um den Motor 80 anzusteuern bzw. anzutreiben. Der Stromsensor 75 erfasst Ausgabeströme der Inverterschaltung 60 Phase für Phase.
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Der Drehwinkelsensor 85 erfasst den Drehwinkel von einer Mittelposition des Lenkrades 91 durch ein Erfassen des elektrischen Winkels θ des Motors.
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3 zeigt eine beispielhafte Schaltung der Motoransteuervorrichtung 2 für zwei Leistungsversorgungssysteme. „System” bedeutet ein Paar eines Inverters und eines Spulensatzes (Satzes von Spulen), welcher einem Inverter entspricht. Das erste System ist aus einem Inverter 601 und einem Spulensatz 801 gebildet. Das zweite System ist aus einem Inverter 602 und einem Spulensatz 802 gebildet. Die Motoransteuervorrichtung 2 kann aus N Systemen (N ist eine ganze Zahl gleich 3 oder mehr) gebildet sein. In einem solchen Fall werden ähnliche Systeme bis zu dem N-ten System in 3 parallel hinzugefügt.
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Wie in 3 gezeigt ist, stellt eine DC-Leistungsquelle 50 der Motoransteuervorrichtung 2 elektrische Leistung parallel für den Inverter 601 des ersten Systems und den Inverter 602 des zweiten Systems zur Verfügung. Leistungsversorgungsrelais 551 und 552 leiten oder unterbrechen die Leistungsversorgung von der DC-Leistungsquelle 50 zu den Invertern 601 und 602. Die Leistungsversorgungsrelais 551 und 552 sind eine Leistungsversorgungsleitungs- und -unterbrechungssektion.
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Da der Inverter und der Spulensatz in jedem des ersten Systems und des zweiten Systems derselbe sind, wird das erste System als ein Beispiel beschrieben. Strukturelle Elemente des zweiten Systems entsprechen denjenigen des ersten Systems. Die strukturellen Elemente in dem ersten System haben die letzte Zahl „1” bei den Bezugszeichen, und die strukturellen Elemente des zweiten Systems haben die letzte Zahl „2” der Bezugszeichen.
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Der Inverter 601 ist ein Spannungstyp PWM-Inverter (PWM = Pulswidth Modulated = pulsweitenmoduliert), welcher eine Drei-Phasen AC-Leistung einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase aus einer DC-Leistung erzeugt. Der Inverter 601 ist aus einer Brückenschaltung gebildet, welche High-Side bzw. hochseitige FETs 611, 621, 631 (FET = Field Emitting Transistor = Feldemissionstransistor), welche Schaltelemente an der Leistungsquellen-Spannungsseite sind, und Low-Side bzw. niedrigseitige FETs 641, 651, 661 aufweist, welche Schaltelemente an der Masseseite sind.
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Die High-Side FETs 611, 621, 631 haben Drains, welche an einer Ausgabeseite der Leistungsversorgungsrelais 551 mit einer Leistungsversorgungsleitung verbunden sind und Sources, welche mit Drains der Low-Side FETs 641, 651, 661 verbunden sind. Die Low-Side FETs 641, 651, 661 haben Sources, welche über Shuntwiderstände bzw. Nebenschlusswiderstände 751 mit Masse verbunden sind. Jeder der Shuntwiderstände 751 ist ein Teil des Stromsensors 75, welcher in 2 gezeigt ist, und erfasst Phasenströme Iu1, Iu2, Iu3, welche in einer U1-Spule 811, einer V1-Spule 812 und einer W1-Spule 831 fließen, welche später beschrieben werden.
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In der U-Phase sind die Source des High-Side FET 611 und die Drain des Low-Side FET 641 mit einem U1-Anschluss 671 verbunden. Der U1-Anschluss 671 ist mit einem Ende der U1-Spule 811 verbunden. In der V-Phase sind die Source des High-Side FET 621 und die Drain des Low-Side FET 651 mit einem V1-Anschluss 681 verbunden. Der V1-Anschluss 681 ist mit einem Ende der V1-Spule 821 verbunden. In der W-Phase sind die Source des High-Side FET 631 und die Drain des Low-Side FET 661 mit einem W1-Anschluss 691 verbunden. Der W1-Anschluss 691 ist mit einem Ende der W1-Spule 831 verbunden.
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Der Motor 80 hat Magnetpole an einem Rotor und die Drei-Phasenspulen, welche eine U1-Spule 811, eine V1-Spule 821 und eine W1-Spule 831 sind, an einem Statur.
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Hier bedeutet beispielsweise „U1-Spule” eine U-Phasen-Spule des ersten Systems. Die U1-Spule 811, die V1-Spule 821 und die W1-Spule 831 sind in einer Δ-Form verbunden, um den Spulensatz 801 zu bilden. Der Spulensatz 801 wird mit der Drei-Phasen AC-Leistung von dem Inverter 601 versorgt und treibt bzw. steuert den Motor 80 zusammen mit dem Spulensatz 802 des zweiten Systems an. Demnach sind der Inverter 601 und der Spulensatz 801 in dem ersten System gepaart und der Inverter 602 und der Spulensatz 802 sind in dem zweiten System gepaart.
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Die Ausfalls- bzw. Fehlererfassungsschaltung 40 erfasst einen Fehler bzw. Ausfall des Inverters 601 oder des Spulensatzes 801 durch ein Erfassen der Phasenströme Iu1, Iv1, Iw1, welche von den Phasenanschlüssen 671, 681, 683 jeweils zu den Spulen 811, 821 und 831 fließen, durch die Shuntwiderstände 751. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 setzt die Strombefehlswerte als Zielstromwerte, welche von dem Inverter 601 an den Spulensatz 801 ausgegeben werden sollen, basierend auf dem Signal von der Ausfalls- bzw. Fehlererfassungsschaltung 40, dem Drehwinkelerfassungswert des Drehwinkelsensors 85, dem Lenkdrehmomenterfassungswert des Drehmomentsensors 94, dem Fortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert des Fortbewegungsgeschwindigkeitssensors 95 und dergleichen. Ein Zündschalter 52 wird durch eine Betätigung eines Fahrzeugführers an einem Zündschlüssel an- und abgeschaltet. Das AN/AUS-Signal des Zündschalters 52 wird der Steuer- bzw. Regelschaltung 10 zugeführt.
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Ein Betrieb der Motoransteuervorrichtung 2 zu einem Ausfallserfassungszeitpunkt wird als nächstes unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm in 4 und ein Zeitdiagramm der 5 beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung des Flussdiagramms zeigt S einen Schritt an.
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Während der Motor 80 angesteuert bzw. getrieben wird, erlangt die Fehler- bzw. Ausfallerfassungsschaltung 40 das Stromerfassungssignal des Stromsensors 75 bei S10.
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Die Fehler- bzw. Ausfallerfassungsschaltung 40 überprüft bei S20, ob ein Fehler bzw. Ausfall des Inverters 601, 602 oder der Spule 801, 802 erfasst worden ist. Falls NEIN (kein Fehler bzw. Ausfall) bei S20 vorliegt, steuert die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 den Motor 80 durch zwei Systeme in derselben Art und Weise wie in dem normalen Fall bei S30 an. Falls JA (Fehler bzw. Ausfall) bei S20 vorliegt, bestimmt die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 bei S40 ein ausgefallenes bzw. fehlerhaftes System, welches nicht normal arbeitet.
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Es wird in der folgenden Beschreibung angenommen, dass der Inverter 601 oder der Spulensatz 801 des ersten Systems einen Fehler aufweist bzw. ausgefallen ist. Bei S50 unterbricht die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 die Stromversorgung von der DC-Leistungsquelle 50 zu dem Inverter 601 durch ein Ausschalten des Leistungsversorgungsrelais 551, welches in dem ersten System vorgesehen ist, welches fehlerhaft bzw. ausgefallen ist. Ein Stromversorgungsbegrenzungswert für den Inverter 601 wird nach diesem Zeitpunkt Null.
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Als nächstes setzt die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 bei S60 einen Stromversorgungsbegrenzungswert für den Inverter 602 des zweiten Systems, welches normal ist, auf einen maximalen Strombegrenzungswert Ir für nur den Inverter 602 des zweiten Systems. Der maximale Strombegrenzungswert Ir entspricht dem maximalen Strombegrenzungswert, welchen der Inverter 602 des zweiten Systems dem Spulensatz 802 vor der Erfassung des Fehlers bzw. Ausfalls zur Verfügung gestellt hat. Vor der Erfassung des Fehlers bzw. des Ausfalls wurde derselbe maximale Strombegrenzungswert für den Inverter 601 des ersten Systems bereitgestellt. Das heißt, dass die Gesamtsumme bzw. Gesamtheit It der maximalen Strombegrenzungswerte der zwei Systeme zweimal so groß ist wie der maximale Strombegrenzungswert Ir des zweiten Systems, welches ein System ist. Demnach wird durch ein Verarbeiten von S60 die Ausgabe der Motoransteuervorrichtung 2 zum Ansteuern des Motors 80 auf eine Hälfte verringert, da der maximale Strombegrenzungswert für das zweite System nicht geändert wird, sondern wie zuvor aufrecht erhalten wird.
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Es wird bei S70 überprüft, ob der IG-Schalter 52 in einem AN-Zustand ist. Falls NEIN vorliegt, was anzeigt, dass das Fahrzeug in Ruhe ist, wird der Betrieb zum Zeitpunkt der Erfassung des Fehlers bzw. Ausfalls beendet. Falls JA bei S70 vorliegt, wird S80 ausgeführt.
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Bei S80 überprüft die Steuer- bzw. Regelschaltung 10, ob die Fahrzeugfortbewegungsgeschwindigkeit Vd zum gegenwärtigen Zeitpunkt gleich oder größer ist als ein Grenzwert V0. Der Grenzwert V0 ist beispielsweise 4 km/h, was ungefähr einer Fortbewegungsgeschwindigkeit entspricht, welche erreicht wird, wenn das Fahrzeug begonnen hat, sich von dem Stoppzustand zu bewegen. JA bei S80 zeigt an, dass das Fahrzeug sich normal fortbewegt. In diesem Falle wird S90 ausgeführt. Bei S90 steuert bzw. treibt die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 den Motor 80 durch Befehlen eines Strombefehlswertes an den Inverter 602 des zweiten Systems, welches das normale System ist, an. Demnach kann der Fahrzeugführer die Lenkbetätigung unter Empfang des Lenkunterstützungsdrehmomentes von einem der zwei Systeme durchführen, welches ungefähr eine Hälfte desjenigen zur normalen Zeit ist.
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NEIN bei S80 zeigt an, dass ein Fahrzeug geparkt ist, beginnt, sich fortzubewegen, oder daran ist, zu stoppen. In diesem Falle wird S95 ausgeführt. Bei S95 setzt die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 den Stromversorgungsbegrenzungswert Is2 für das zweite System, welches normal ist. Als ein Ergebnis wird das Unterstützungsdrehmoment des elektrischen Lenkhilfesystems 1 überhaupt nicht erzeugt. Wenn der Fahrer das Lenkrad 91 unter dieser Bedingung betätigt, wird der Fahrer fühlen, dass das Lenken schwer ist, da kein Lenkunterstützungsdrehmoment bereitgestellt wird. Demnach wird der Fahrer veranlasst, Änderungen in dem Lenkdrehmoment zu fühlen und sicher Kenntnis von dem Auftreten des Fehlers bzw. Ausfalls zu nehmen. Der Fahrer ist demnach motiviert, das Fahrzeug bald in eine Werkstatt zu bringen. Nach S90 oder S95 wird S70 ausgeführt, um wiederholt zu überprüfen, ob der Zündschalter 52 AN oder AUS ist.
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Der Betrieb der Motoransteuervorrichtung 2 zu dem Zeitpunkt bzw. der Zeit der Fehler- bzw. Ausfallserfassung ist in 5 gezeigt. Es wird hier angenommen, dass der Inverter 601 oder der Spulensatz 801 des ersten Systems der Motoransteuervorrichtung 2 fehlerhaft ist bzw. ausfällt, während sich das Fahrzeug fortbewegt. Bis der Fehler bzw. Ausfall zu einer Zeit bzw. einem Zeitpunkt tf erfasst wird, sind sowohl der Stromversorgungsbegrenzungswert Is1 für das erste System als auch Is2 für das zweite Systems auf den Normalzeit-Maximalstrombegrenzungswert Ir gesetzt. Der Motor 80 wird mit einer Gesamtausgabe des ersten Systems und des zweiten Systems angesteuert bzw. betrieben.
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Wenn die Fehler- bzw. Ausfallserfassungsschaltung 40 zu einem Zeitpunkt tf erfasst, dass der Inverter 601 oder der Spulensatz 801 des ersten Systems einen Fehler aufweist, bzw. ausgefallen ist, schaltet die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 das Leistungsversorgungsrelais 551 des ersten Systems aus und unterbricht die Stromversorgung von der DC-Leistungsquelle 50 zu dem Inverter 601 des ersten Systems. Als ein Ergebnis wird der Stromversorgungsbegrenzungswert Is1 für das erste System Null, wie in (a) von 5 gezeigt ist.
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Dann erhält, wie in (b) von 5 gezeigt ist, die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 den Stromversorgungsbegrenzungswert Is2 für das zweite System, welches normal ist, bei bzw. zu dem maximalen Stromgrenzwert Ir aufrecht, wenn der Fortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd gleich oder größer als der Grenzwert V0 ist. Der Grenzwert V0 ist beispielsweise auf 4 km/h gesetzt, was im Allgemeinen einer Fortbewegungsgeschwindigkeit entspricht, welche ein Fahrzeug ummittelbar nach dem Starten aus der Fahrzeugstoppbedingung erreicht. Demnach ist die Fortbewegungsgeschwindigkeit Vc gleich oder größer dem Grenzwert V0 ohne Fehler im Falle einer normalen Fortbewegung. Demnach steuert der Inverter 602 des zweiten Systems den Motor 80 mit dem Strombefehlswert Is2 an, welcher gleich oder geringer als der maximale Strombegrenzungswert Ir zur normalen Zeit ist. Dem Fahrzeugführer ist es möglich, das Lenkrad 91 unter Empfang des Lenkunterstützungsdrehmoments, welches durch ein System erzeugt wird, zu betätigen. Dieses Lenkunterstützungsdrehmoment ist ungefähr eine Hälfte desjenigen, welches durch die zwei Systeme zu einem normalen Zeitpunkt bereitgestellt wird.
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Wenn das Fahrzeug die Geschwindigkeit verringert und der Fortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd zum Zeitpunkt t1 geringer wird als der Grenzwert V0, wie in (c) der 5 gezeigt ist, setzt die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 den Stromversorgungsbegrenzungswert Is2 für das zweite System auf Null. Zu dieser Zeit wird, wie durch eine durchgezogene Linie B1 in (b) der 5 gezeigt ist, der Stromversorgungsbegrenzungswert Is2 in Schritten von dem maximalen Strombegrenzungswert Ir auf Null verringert. Als ein Ergebnis wird überhaupt kein Unterstützungsdrehmoment erzeugt.
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Wenn das Fahrzeug sich gerade fortbewegt, wenn der Fehler bzw. Ausfall zum Zeitpunkt tf erfasst wird, muss das Lenkrad 91 nicht betätigt werden und demnach wird kein Lenkdrehmoment erzeugt. Der Fahrzeugführer wird das Auftreten des Fehlers bzw. Ausfalls nicht zur Kenntnis nehmen. Nach dem Zeitpunkt t1 jedoch wird der Fahrzeugführer fühlen, dass das Lenken beim Drehen des Lenkrades schwer ist, da kein Lenkunterstützungsdrehmoment bereitgestellt ist. Demnach wird der Fahrzeugführer veranlasst, Änderungen in dem Lenkdrehmoment zu fühlen und das Auftreten des Fehlers bzw. Ausfalls sicher zur Kenntnis zu nehmen, so dass der Fahrzeugführer motiviert ist, das Fahrzeug in die Werkstatt zu bringen.
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Wenn der Fortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd zum Zeitpunkt t2 zur Beschleunigung aus dem Fahrzeugstoppzustand (Vd = 0) gleich oder größer als der Grenzwert V0 wird, erhöht die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 den Stromversorgungsbegrenzungswert Is2 für das zweite System von Null auf den maximalen Strombegrenzungswert Ir schrittweise, wie durch die durchgezogene Linie B1 in (b) der 5 gezeigt ist. Demnach wird das Lenkunterstützungsdrehmoment wieder erzeugt.
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(Vorteil)
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Die Motorantriebsvorrichtung 2 gemäß der ersten Ausführungsform stellt die folgenden Vorteile bereit.
- (1) Wenn ein Fehler bzw. Ausfall in dem Inverter 601 oder dem Spulensatz 801 des ersten Systems erfasst ist, stoppt die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 das Ansteuern des Motors 80, so dass kein Lenkdrehmoment bereitgestellt wird, wenn der Fortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd unter den vorbestimmten Grenzwert V0 fällt. Demnach wird der Fahrzeugführer veranlasst, Änderungen in dem Lenkdrehmoment zu fühlen und sicher Kenntnis vom Auftreten des Fehlers bzw. Ausfalls zu nehmen, wenn der Fahrzeugführer das Lenkrad 91 dreht. Es wird demnach verhindert, dass als ein Ergebnis des fortgeführten Fahrens des Fahrzeugs durch den Fahrzeugführer ohne Kenntnisnahme des Auftretens des Fehlers bzw. des Ausfalls auch das zweite System ausfällt und das Lenkdrehmoment gar nicht unterstützt wird.
- (2) Wenn der Fortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd geringer ist als der Grenzwert V0, in welchem die Motoransteuervorrichtung 2 insbesondere stark belastet werden wird, wird das Ansteuern des Motors 80 gestoppt. Als ein Ergebnis wird der Inverter 602 des zweiten Systems, welches normal arbeitet, vor einer übermäßigen Belastung und einem Überhitzen geschützt.
- (3) Wenn der Fortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd den vorbestimmten Grenzwert V0 überschreitet, in welchem die Motoransteuervorrichtung 2 relativ leicht belastet werden wird, setzt die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 den vorbestimmten maximalen Strombegrenzungswert Ir als den oberen Grenzwert des Stromversorgungsbegrenzungswerts. Der Inverter 602 kann mit derselben oder einer geringeren Last verwendet werden als vor der Erfassung des Fehlers bzw. Ausfalls durch ein Setzen des maximalen Strombegrenzungswerts Ir auf ungefähr denselben Wert wie den maximalen Strombegrenzungswert, welcher für den Inverter 602 und den Spulensatz 802 des zweiten Systems vor der Erfassung des Fehlers bzw. Ausfalls bereitgestellt war. Es ist demnach möglich, den Inverter 602 vor einer übermäßigen Last und einer Überhitzung zu schützen.
- (4) Wenn der Fahrzeugführer das Lenkrad 91 in der normalen Fortbewegungszeit bewegen muss, welche anders ist als die Fortbewegungsstoppzeit oder die Fortbewegungsstartzeit, kann der Fahrzeugführer nach einer Kenntnisnahme des Auftretens des Fehlers bzw. Ausfalls das Fahrzeug durch ein Betätigen des Lenkrades 91 mit dem Lenkunterstützungsdrehmoment, welches ungefähr eine Hälfte desjenigen der normalen Zeit ist, zu der Werkstatt fahren.
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(Zweite Ausführungsform)
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Eine zweite Ausführungsform ist von der ersten Ausführungsform nur in dem Steuer- bzw. Regelverfahren des Variierens des Stromversorgungsbegrenzungswerts Is2 unterschiedlich. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird, wie durch eine gepunktete Linie B2 in (b) der 5 gezeigt ist, der Stromversorgungsbegrenzungswert Is2 schrittweise von dem maximalen Strombegrenzungswert Ir auf einen vorbestimmten Wert (beispielsweise Null) verringert und schrittweise von dem vorbestimmten Wert auf den maximalen Strombegrenzungswert Ir erhöht. Das heißt, dass die Stromversorgung zu dem Motor 80 schrittweise verändert wird. Zum Veranlassen des Fahrzeugführers, den Fehler bzw. den Ausfall in dem Leistungsversorgungssystem durch Änderungen in dem Lenkdrehmoment zur Kenntnis zu nehmen, wird eine schnelle Änderung im Lenkdrehmoment am wirksamsten sein. Dies erzeugt jedoch einen Stoß in der Lenkbetätigung. Durch ein schrittweises Ändern des Stromversorgungsbegrenzungswerts Is2 kann der Fahrzeugführer veranlasst werden, angemessen Änderungen in dem Lenkdrehmoment zur Kenntnis zu nehmen, ohne Stöße in der Lenkbetätigung zu verursachen.
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(Andere Ausführungsformen)
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- (A) In den vorangehenden Ausführungsformen ist der Fall, in welchem der Fahrzeugfortbewegungsgeschwindigkkeitserfassungswert Vd gleich dem Grenzwert V0 ist, in dem Fall eingeschlossen, in welchem der Fahrzeugfortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd größer ist als der Grenzwert V0. Es ist praktisch auch möglich, den Fall, in welchem der Fahrzeugfortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd gleich zu dem Grenzwert V0 ist, in dem Fall einzuschließen, in dem der Fahrzeugfortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd geringer ist als der Grenzwert V0.
- (B) In den vorangehenden Ausführungsformen ist der maximale Stromwertbegrenzungswert Ir, welcher der obere Begrenzungswert des Stromversorgungsbegrenzungswerts ist, gesetzt, um ungefähr der Gleiche zu sein, wie der maximale Normalzeit-Strombegrenzungswert, welcher durch den Inverter, welcher normal arbeitet, vor der Erfassung des Fehlers bzw. Ausfalls an die Spulen ausgegeben wurde. Es ist jedoch auch möglich, einen unterschiedlichen maximalen Strombegrenzungswert zu setzen.
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Dieser maximale Strombegrenzungswert ist vorzugsweise auf einen Wert gesetzt, welcher den Inverter nicht überlasten wird.
- (C) In den vorangehenden Ausführungsformen setzt die Steuer- bzw. Regelschaltung 10 den Strombegrenzungswert Is2 des zweiten Systems auf den vorbestimmten Wert, wenn der Fortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd geringer ist als der Grenzwert V0. Die Stromversorgung zu dem Inverter 602 kann jedoch auch durch ein Abschalten des Leistungsversorgungsrelais 552 des zweiten Systems unterbrochen werden. In diesem Fall wird, wenn der Fortbewegungsgeschwindigkeitserfassungswert Vd wieder gleich oder größer als der Grenzwert V0 wird, das Leistungsversorgungsrelais 552 angeschaltet, um die Stromversorgung zu dem Inverter 602 wieder aufzunehmen.
- (D) In der zweiten Ausführungsform wird der Stromversorgungsgrenzwert Is2 schrittweise sowohl in der ansteigenden Richtung als auch der abnehmenden Richtung geändert. Er kann jedoch auch in nur einer von beiden der ansteigenden Richtung und der abnehmenden Richtung schrittweise geändert werden.
- (E) In den vorangehenden Ausführungsformen kann das Überprüfen von AN oder AUS des Zündschalters beseitigt bzw. ausgelassen werden.
- (F) Es ist möglich, den Fahrzeugführer durch eine Benachrichtungseinrichtung wie beispielsweise eine Warnlampe oder einen Summer zusätzlich zu der Verarbeitung in den vorangehenden Ausführungsformen zu warnen, wenn der Fehler bzw. Ausfall erfasst ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangehenden Ausführungsformen beschränkt und kann in anderen unterschiedlichen Ausführungsformen implementiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005-304119 A [0002]
- JP 2009-295533 [0004]
- JP 2009-295534 [0007]