电动助力转向装置的制作方法

本发明涉及一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置通过基于电流指令值的电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制以及转向角控制，还使得能够进行自动转向。本发明尤其涉及一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置即使在自动转向期间中由驾驶员执行了转向介入(steeringintervention)，也是安全的，并且，还能够减轻给驾驶员带来的不协调感。

背景技术：

利用电动机的旋转力将转向辅助力(辅助扭矩)赋予给车辆的转向系统的电动助力转向装置(eps)，将电动机的驱动力经由减速机构并通过诸如齿轮或皮带之类的传送机构作为转向辅助力施加到转向轴或齿条轴上。为了准确地产生辅助扭矩，这样的现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之间的差变小，一般来说，通过调整pwm(脉冲宽度调制)控制的占空比(dutyratio)来进行电动机外加电压的调整。

参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过用来构成减速机构的减速齿轮(蜗轮)3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8l和8r相连接。另外，扭力杆被插入到转向轴2，并且，在转向轴2上设有“根据扭力杆的扭转角来检测出转向盘1的转向角θ”的转向角传感器14和“用于检测出转向扭矩tt”的扭矩传感器10，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与转向轴2相连接。电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ecu)30进行供电，并且，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元30中。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩tt和由车速传感器12检测出的车速v，来进行辅助控制指令的电流指令值的运算，由“通过对电流指令值实施补偿等而得到的电压控制指令值vref”来控制供应给电动机20的电流。

此外，转向角传感器14并不是必须的，也可以不设置转向角传感器14。还有，也可以从与电动机20相连接的诸如分解器之类的旋转角传感器处获得转向角。

另外，用于收发车辆的各种信息的can(controllerareanetwork，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速v也能够从can40处获得。此外，用于收发can40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非can41也可以被连接到控制单元30。

控制单元30主要由cpu(centralprocessingunit，中央处理单元)(也包含mpu(microprocessorunit，微处理器单元)、mcu(microcontrollerunit，微控制器单元)等)来构成，该cpu内部由程序执行的一般功能，如图2所示。

参照图2对控制单元30进行说明。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩tt以及由车速传感器12检测出的(或来自can40的)车速v被输入到用于运算出电流指令值iref1的电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于被输入进来的转向扭矩tt以及车速v，并且，使用辅助图(assistmap)等，来运算出作为供应给电动机20的电流的控制目标值的电流指令值iref1。电流指令值iref1经由加法单元32a被输入到电流限制单元33中；被限制了最大电流的电流指令值irefm被输入到减法单元32b中；减法单元32b运算出电流指令值irefm与被反馈回来的电动机电流值im之间的偏差i(＝irefm－im)；该偏差i被输入到用于进行转向动作的特性改善的pi(比例积分)控制单元35中。在pi控制单元35中经特性改善后得到的电压控制指令值vref被输入到pwm控制单元36中，然后，再经由逆变器37来对电动机20进行pwm驱动。电动机电流检测器38检测出电动机20的电流值im；由电动机电流检测器38检测出的电流值im被反馈到减法单元32b中。逆变器37由作为半导体开关元件的fet(场效应晶体管)的电桥电路来构成。

还有，诸如分解器之类的旋转角传感器21被连接到电动机20，旋转角传感器21检测出旋转角θ并将其输出。

另外，在加法单元32a中对来自补偿信号生成单元34的补偿信号cm进行加法运算，通过补偿信号cm的加法运算来进行转向系统的特性补偿，从而改善收敛性和惯性特性等。补偿信号生成单元34首先在加法单元34d中将自对准扭矩(sat)34c与惯性34b相加，然后，在加法单元34e中再将在加法单元34d中得到的加法结果与收敛性34a相加，最后，将在加法单元34e中得到的加法结果作为补偿信号cm。

近年来，一直在研究开发车辆的自动驾驶技术，并且，提出了“将电动助力转向装置(eps)应用在车辆的自动驾驶技术中的自动转向中”的技术方案。在通过eps来实现自动转向的情况下，一般来说，采用这样的结构，即，独立地拥有“由现有的eps来执行的、用于辅助控制”的机构和“用于对转向系统进行控制的转向角控制，转向角控制能够使车辆沿所期望的方向行驶”的机构，并且，能够调整这些机构的输出。还有，在转向角控制中使用位置速度控制，位置速度控制具有出色的“对作为转向角的控制目标的转向角指令的响应性”和出色的“抑制诸如路面反力之类的外部干扰的外部干扰抑制性能”，例如，在位置控制中采用p(比例)控制，还有，在速度控制中，采用pi(比例积分)控制。

在独立地执行辅助控制和转向角控制，并且，通过切换作为来自双方的输出的指令值来进行整体控制的情况下，如果通过开关等来突然进行切换的话，则指令值就会突然发生变动，导致转向盘举动变得不自然，从而有可能会给驾驶员带来不协调感。在日本特开2004-17881号公报(专利文献1)中，采用了这样的措施来解决这个问题，即，在切换扭矩控制方式(相当于辅助控制)和旋转角控制方式(相当于转向角控制)的时候，通过将“首先，使来自双方的指令值分别与系数(自动化系数和手动化系数)相乘，然后，将来自双方的指令值分别与系数(自动化系数和手动化系数)相乘后得到的两个乘法结果相加后得到的”的值设定为最终指令值，并且，逐渐改变这些系数，使得能够抑制指令值的突然的变动。还有，在旋转角控制方式中的位置控制中使用p控制，在速度控制中使用pi控制。

日本专利第3917008号公报(专利文献2)提出了一种自动转向控制装置，该自动转向控制装置按照设定好的转向角来自动地进行转向盘操作，并且，该自动转向控制装置的目的尤其在于提供“驻车辅助”。在专利文献2的自动转向控制装置中，能够切换扭矩控制模式(相当于辅助控制)和驻车辅助模式(相当于转向角控制)，并且，在驻车辅助模式中，使用预先存储好的驻车数据来进行控制。还有，在驻车辅助模式中的位置控制中进行p控制，在速度控制中进行pi控制。

尽管在日本专利第3912279号公报(专利文献3)中没有直接应用eps，但在日本专利第3912279号公报(专利文献3)中，当通过切换到自动转向模式来开始进行转向角控制的时候，通过缓慢地增加转向速度(转向角速度)，来减轻“因开始进行转向角控制时的转向盘的突然的变动而给驾驶员带来的”不协调感。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-17881号公报

专利文献2：日本专利第3917008号公报

专利文献3：日本专利第3912279号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

然而，在专利文献1中，因为在切换扭矩控制方式和旋转角控制方式的时候，通过系数来限制用于转向角控制的指令值(转向角控制指令值)，然后，限制后的转向角控制指令值被作为最终指令值来输出，所以在最终指令值中就会少了“被限制掉的那一部分的转向角控制指令值”，从而最终指令值就会变小。通过这个限制，因为针对用于“基于转向角控制指令值计算出的转向角速度”的指令值(转向角速度指令值)来说，电动机的实际速度变慢，所以在转向角速度指令值与实际速度之间会发生偏差，这样速度控制中的i(积分)控制的积分值就会积累起来，从而导致更大的转向角控制指令值就会从速度控制中被输出。其结果为，因为在“与用于辅助控制的指令值(辅助控制指令值)相乘的系数逐渐增加”的状态下，起因于系数的限制被放宽，所以随着系数变大，转向角控制指令值就会成为一个过剩的值，从而转向盘过度地响应转向角速度指令值，这样就有可能会给驾驶员带来诸如被卡住的感觉之类的不协调感和不舒服的感觉。

还有，在专利文献1中，在位置控制中使用了p控制，并且，在速度控制中使用pi了控制，在转向角控制期间中，当驾驶员执行了手动输入的介入的时候，因为转向角控制以追随转向角控制命令值的方式来进行工作，所以在进行从转向角控制到辅助控制的切换动作之前，变得难以通过手动来进行转向。还有，由于手动输入检测和切换动作，而发生时间延迟，从而存在不能充分地进行“由驾驶员进行的转向介入”的动作的可能性。

在专利文献2中，也进行“在位置控制中使用了p控制，并且，在速度控制中使用pi了控制”的转向角控制。在车辆中进行转向角控制的情况下，因为外部干扰和负荷状况随着车速、摩擦以及路面反力等的变化而发生很大的变化，所以装置必须为具有“针对这种现象的容忍度”的控制结构。然而，在仅仅采用专利文献2中所记载的装置的控制结构的情况下，例如，在路面反力发生了变化的场合，还有，在目标转向角迅速发生了变化的场合，由于起因于转向盘的质量阻尼器和扭力杆的弹簧的固有振动，而发生振动，从而驾驶员会感觉到这样的振动，这样就有可能会给驾驶员带来不协调感和不舒服的感觉。

尽管在专利文献3中，在开始进行转向角控制时，逐渐增加转向角速度，但因为当增加开始的话，则转向角速度会持续增加直到其达到转向角速度的上限值为止，所以i控制的积分值就会过度地积累起来。其结果为，转向角控制指令值成为一个过剩的值，从而导致转向盘过度地响应转向角速度指令值，这样就有可能会给驾驶员带来不协调感。

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置即使在自动转向期间中由驾驶员执行了转向介入，也能够实现手动转向，并且，能够兼顾“进一步确保了驾驶员进行紧急转向操作时的安全性”的辅助控制和转向角控制。还有，本发明的电动助力转向装置能够减轻“在从自动转向切换到手动转向的时候，会给驾驶员带来的”诸如被卡住的感觉之类的不协调感和不舒服的感觉。

解决技术问题的技术方案

本发明涉及一种电动助力转向装置，其基于电流指令值来驱动电动机，通过所述电动机的驱动控制来对转向系统进行辅助控制以及转向角控制，本发明的上述目的可以通过下述这样来实现，即：具备转向角控制单元和切换判定/渐变增益生成单元，所述转向角控制单元至少基于转向角指令值以及实际转向角来运算出“用于所述转向角控制”的转向角控制电流指令值，所述切换判定/渐变增益生成单元基于手动输入的判定来判定转向状态，进行所述转向状态的切换，所述切换判定/渐变增益生成单元具备“针对转向扭矩，通过使用阈值来进行所述手动输入的判定”的手动输入判定单元，所述电动助力转向装置至少使用所述转向角控制电流指令值来运算出所述电流指令值。

还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地来实现，即：所述手动输入判定单元针对经“通过平滑化滤波器来进行的”平滑化处理后的所述转向扭矩，通过使用所述阈值来进行所述手动输入的判定；或，所述手动输入判定单元针对所述转向扭矩使用多个所述阈值，并且，作为“有手动输入”的判定结果，具有多个判定结果；或，所述手动输入判定单元具有多个“特性各不相同”的平滑化滤波器，通过分别使用所述平滑化滤波器来对所述转向扭矩进行平滑化处理，从而求得多个平滑化转向扭矩，并且，分别针对所述平滑化转向扭矩，通过使用所述阈值来进行所述手动输入的判定；或，所述手动输入判定单元针对至少一个所述平滑化转向扭矩使用多个所述阈值，并且，作为“有手动输入”的判定结果，具有多个判定结果；或，所述切换判定/渐变增益生成单元具备转向状态判定单元和渐变增益生成单元，所述转向状态判定单元基于“用于将动作模式切换到辅助控制模式或转向角控制模式”的切换信号以及所述手动输入判定单元的判定结果，来判定所述转向状态，所述渐变增益生成单元根据所述转向状态，来生成“用于调整所述辅助控制的控制量以及所述转向角控制的控制量”的渐变增益；或，所述转向状态判定单元在“所述切换信号为所述辅助控制模式”的情况下，或者，在“之前的所述转向状态为第1自动转向或第2自动转向，并且，所述判定结果为有第3手动输入”的情况下，将所述转向状态判定为手动转向；或，所述转向状态判定单元在“之前的所述转向状态为所述手动转向或所述第2自动转向，所述切换信号为所述转向角控制模式，并且，所述判定结果为没有手动输入”的情况下，将所述转向状态判定为所述第1自动转向；或，所述渐变增益生成单元针对所述第1自动转向将所规定的第1增益值设定在所述渐变增益，针对所述手动转向将所规定的第2增益值设定在所述渐变增益，在所述转向状态变成所述第1自动转向的情况下，使所述渐变增益迁移到所述第1增益值，在所述转向状态变成所述手动转向的情况下，使所述渐变增益迁移到所述第2增益值。

还有，本发明的上述目的可以通过下述这样来实现，即：具备转向角控制单元和切换判定/渐变增益生成单元，所述转向角控制单元至少基于转向角指令值以及实际转向角来运算出“用于所述转向角控制”的转向角控制电流指令值，所述切换判定/渐变增益生成单元基于手动输入的判定来判定转向状态，进行所述转向状态的切换，所述切换判定/渐变增益生成单元具备“具备第1判定单元”的手动输入判定单元，所述第1判定单元针对基于所述转向角指令值估计出的估计转向角与所述实际转向角之间的误差，通过使用误差阈值来进行所述手动输入的判定，所述电动助力转向装置至少使用所述转向角控制电流指令值来运算出所述电流指令值。

还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地来实现，即：所述第1判定单元具有多个“特性各不相同”的误差用平滑化滤波器，通过分别使用所述误差用平滑化滤波器来对所述误差进行平滑化处理，从而求得多个平滑化误差，并且，分别针对所述平滑化误差，通过使用所述误差阈值来进行所述手动输入的判定；或，所述第1判定单元针对至少一个所述平滑化误差使用多个所述误差阈值，并且，作为“有手动输入”的判定结果，具有多个判定结果；或，所述手动输入判定单元还具备第2判定单元，所述第2判定单元针对转向扭矩，通过使用扭矩阈值来进行所述手动输入的判定；或，所述第2判定单元具有多个“特性各不相同”的扭矩用平滑化滤波器，通过分别使用所述扭矩用平滑化滤波器来对所述转向扭矩进行平滑化处理，从而求得多个平滑化转向扭矩，并且，分别针对所述平滑化转向扭矩，通过使用所述扭矩阈值来进行所述手动输入的判定；或，所述第2判定单元针对至少一个所述平滑化转向扭矩使用多个所述扭矩阈值，并且，作为“有手动输入”的判定结果，具有多个判定结果；或，所述切换判定/渐变增益生成单元具备转向状态判定单元和渐变增益生成单元，所述转向状态判定单元基于“用于将动作模式切换到辅助控制模式或转向角控制模式”的切换信号、所述第1判定单元的第1判定结果以及所述第2判定单元的第2判定结果，来判定所述转向状态，所述渐变增益生成单元根据所述转向状态，来生成“用于调整所述辅助控制的控制量以及所述转向角控制的控制量”的渐变增益；或，所述转向状态判定单元在“所述切换信号为所述辅助控制模式”的情况下，或者，在“之前的所述转向状态为第1自动转向或第2自动转向，并且，所述第1判定结果或所述第2判定结果为有第3手动输入”的情况下，将所述转向状态判定为手动转向；或，所述转向状态判定单元在“之前的所述转向状态为所述手动转向或所述第2自动转向，所述切换信号为所述转向角控制模式，并且，所述第1判定结果以及所述第2判定结果均为没有手动输入”的情况下，将所述转向状态判定为所述第1自动转向；或，所述渐变增益生成单元针对所述第1自动转向将所规定的第1增益值设定在所述渐变增益，针对所述手动转向将所规定的第2增益值设定在所述渐变增益，在所述转向状态变成所述第1自动转向的情况下，使所述渐变增益迁移到所述第1增益值，在所述转向状态变成所述手动转向的情况下，使所述渐变增益迁移到所述第2增益值；或，所述渐变增益生成单元生成“用来与所述转向角指令值相乘”的转向角指令渐变增益，在所述转向状态变成所述第2自动转向的情况下，使所述转向角指令渐变增益迁移到所述第2增益值。

发明的效果

根据本发明的电动助力转向装置，因为利用手动输入判定来进行转向状态的切换，所以即使在自动转向期间中被执行了转向介入，也是安全的，并且，还能够减轻给驾驶员带来的不协调感，另外，还能够进行“抑制了不协调感”的从自动转向到手动转向的切换。

附图说明

图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。

图2是表示电动助力转向装置的控制单元(ecu)的结构示例的结构框图。

图3是表示与本发明有关的整个车辆系统的结构示例(第1实施方式)的结构框图。

图4是表示切换判定/渐变增益生成单元的结构示例(第1实施方式)的结构框图。

图5是表示手动输入判定单元的结构示例(第1实施方式)的结构框图。

图6是表示与转向状态相对应的渐变增益的变化示例的图。

图7是表示转向角控制单元以及切换单元的结构示例(第1实施方式)的结构框图。

图8是表示转向角指令值可变限制单元中的限制值的示例的特性图。

图9是表示位置控制单元的结构示例的结构框图。

图10是表示位置控制单元的ff滤波器增益相对于车速的变化示例的特性图。

图11是表示转向介入补偿单元的结构示例的结构框图。

图12是表示转向介入补偿单元中的针对转向扭矩的死区的设定示例的特性图。

图13是表示转向介入补偿图的示例的特性图。

图14是表示速度指令值可变限制单元中的限制值的示例的特性图。

图15是表示转向角速度控制单元的结构示例(第1实施方式)的结构框图。

图16是表示转向盘制振单元的结构示例的结构框图。

图17是表示转向角控制电流指令值限制单元中的限制值的示例的特性图。

图18是表示eps侧ecu的动作示例的流程图。

图19是表示切换判定/渐变增益生成单元的动作示例(第1实施方式)的流程图。

图20是表示转向角控制单元的动作示例(第1实施方式)的一部分的流程图。

图21是表示转向角控制单元的动作示例(第1实施方式)的一部分的流程图。

图22是表示在模拟中使用的驾驶员的转向模型的示例的结构框图。

图23是表示在关于转向介入补偿的模拟中的目标角度、实际转向角以及转向扭矩的时间响应的示例的图。

图24是表示在关于转向介入补偿的模拟中的实际转向角以及转向扭矩的变化示例的图。

图25是表示在关于死区的模拟中的目标角度、实际转向角以及转向扭矩的时间响应的示例的图。

图26是表示在关于死区的模拟中的转向扭矩的时间响应的结果的图。

图27是表示关于追随转向角指令值的追随性的模拟结果的图。

图28是表示在关于参考模型以及ff滤波器的模拟中的从转向角速度指令值到实际转向角的传递函数的频率特性示例的特性图。

图29是表示在关于参考模型以及ff滤波器的模拟中的各个传递函数的频率特性示例的特性图。

图30是表示关于参考模型以及ff滤波器的模拟结果的图。

图31是表示关于转向盘振动的模拟结果的图。

图32是表示转向状态转换时的目标转向角速度、渐变增益以及限制值的变化示例(第1实施方式)的图。

图33是表示手动输入判定单元的结构示例(第2实施方式)的结构框图。

图34是表示切换判定/渐变增益生成单元的动作示例(第2实施方式)的流程图。

图35是表示与本发明有关的整个车辆系统的结构示例(第3实施方式)的结构框图。

图36是表示切换判定/渐变增益生成单元的结构示例(第3实施方式)的结构框图。

图37是表示手动输入判定单元的结构示例(第3实施方式)的结构框图。

图38是表示切换判定/渐变增益生成单元的动作示例(第3实施方式)的一部分的流程图。

图39是表示切换判定/渐变增益生成单元的动作示例(第3实施方式)的一部分的流程图。

图40是表示与本发明有关的整个车辆系统的结构示例(第4实施方式)的结构框图。

图41是表示转向角控制单元以及切换单元的结构示例(第4实施方式)的结构框图。

图42是表示在驾驶员执行了转向介入的情况下的手动输入判定结果以及转向状态的变化的样子的示例的示意图。

图43是表示渐变增益生成单元的动作示例(第4实施方式)的流程图。

图44是表示可变速率限制单元的动作示例(第4实施方式)的流程图。

图45是表示转向角速度控制单元的结构示例(第5实施方式)的结构框图。

图46是表示转向角速度控制单元的结构示例(第6实施方式)的结构框图。

图47是表示转向状态转换时的目标转向角速度、渐变增益以及限制值的变化示例(第7实施方式)的图。

具体实施方式

本发明的电动助力转向装置(eps)进行“作为现有的eps的功能”的辅助控制和“自动驾驶中的自动转向所需要的”转向角控制。辅助控制单元以及转向角控制单元分别执行辅助控制以及转向角控制，使用从辅助控制单元输出的辅助控制电流指令值以及从转向角控制单元输出的转向角控制电流指令值，来运算出“用于对电动机进行驱动控制”的电流指令值。在自动转向中(在自动转向状态下)，执行转向角控制和辅助控制；在“驾驶员干预了转向(即，驾驶员参与了转向)”的手动转向中(在手动转向状态下)，执行辅助控制。尽管一般来说，通过来自被搭载在车辆上的控制单元(ecu)等的切换信号来进行自动转向与手动转向之间的切换，但在本发明中，通过基于转向扭矩和/或估计转向角与实际转向角之间的误差来进行手动输入判定，还使用该手动输入判定的判定结果来进行自动转向与手动转向之间的切换判定，并且，进行切换动作，从而使得即使在自动转向期间中由驾驶员执行了转向介入，也能够迅速并且平稳地转换到手动转向。通过切换判定/渐变增益生成单元，来进行切换判定。还有，为了减轻“因在自动转向期间中由驾驶员执行的转向介入而发生的”不协调感，也可以进行与转向扭矩相对应的转向介入补偿。具体而言，通过“由转向介入补偿单元来求得的”补偿值(补偿转向角速度指令值)，来对转向角速度指令值进行补偿。

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，对包含了本发明的电动助力转向装置的整个车辆系统进行说明。

图3示出了与本发明有关的整个车辆系统的结构示例(第1实施方式)。如图3所示，与本发明有关的整个车辆系统是由被搭载在车辆上的ecu(下面，将其称为“车辆侧ecu”)100、被搭载在eps上的ecu(下面，将其称为“eps侧ecu”)200以及被控设备(plant)400来构成的。

车辆侧ecu100具备车辆状态量检测单元110、切换指令单元120、目标轨迹运算单元130以及车辆运动控制单元140。

车辆状态量检测单元110将由诸如车载摄像头、距离传感器、角速度传感器、加速度传感器之类的装置检测出的数据，作为车辆状态量cv输出到切换指令单元120、目标轨迹运算单元130以及车辆运动控制单元140。

切换指令单元120输入车辆状态量cv，并且还从被设置在仪表板等处的按钮、开关等处输入用于切换动作模式的信号sg，将切换信号sw输出到eps侧ecu200。在动作模式中存在“辅助控制模式”和“转向角控制模式”，其中，“辅助控制模式”为与手动转向相对应的模式，“转向角控制模式”为与自动转向相对应的模式。切换指令单元120基于用来表示驾驶员的意思的信号sg的值，并且，考虑车辆状态量cv中的各个数据的值，来决定动作模式，然后，将决定好的动作模式作为切换信号sw来输出。

目标轨迹运算单元130基于车辆状态量cv并通过现有方法来运算出目标轨迹am，并且，将运算出的目标轨迹am输出到车辆运动控制单元140。

车辆运动控制单元140具备转向角指令值生成单元141。转向角指令值生成单元141基于目标轨迹am以及车辆状态量cv来生成作为转向角的控制目标值的转向角指令值θref，并且，将生成的转向角指令值θref输出到eps侧ecu200。

eps侧ecu200具备eps状态量检测单元210、切换判定/渐变增益生成单元220、转向角控制单元300、辅助控制单元230、切换单元240、电流控制/驱动单元250以及电动机电流检测器38。

eps状态量检测单元210输入来自角度传感器、扭矩传感器以及速度传感器的信号，并且，检测出eps状态量。具体而言，角度传感器检测出转向盘转向角(扭力杆的上侧的角度)θh并将其作为实际转向角θr，扭矩传感器检测出转向扭矩tt，速度传感器检测出车速v。还有，eps状态量检测单元210通过对实际转向角θr进行微分运算，来计算出实际转向角速度ωr。实际转向角θr以及实际转向角速度ωr被输入到转向角控制单元300中，转向扭矩tt被输入到切换判定/渐变增益生成单元220、转向角控制单元300以及辅助控制单元230中，车速v被输入到转向角控制单元300以及辅助控制单元230中。此外，作为实际转向角θr，也可以使用柱轴转向角(扭力杆的下侧的角度)。另外，也可以具备电动机角度传感器(旋转角传感器)，并且，将电动机的旋转角作为实际转向角θr。还有，也可以通过车辆侧ecu100来检测出实际转向角θr以及车速v，并且，将检测出的实际转向角θr以及车速v发送到eps侧ecu200。此外，也可以基于由电动机角度传感器检测出的旋转角的差分运算和齿轮比，来计算出实际转向角速度ωr。另外，也可以基于实际转向角θr的差分运算，来计算出实际转向角速度ωr。此外，也可以在eps状态量检测单元210的最后一级插入用来降低高频噪声的lpf(低通滤波器)，在eps状态量检测单元210的最后一级插入用来降低高频噪声的lpf的情况下，也可以通过hpf(高通滤波器)和增益来计算出实际转向角速度ωr。

切换判定/渐变增益生成单元220基于来自车辆侧ecu100的切换信号sw以及转向扭矩tt来进行自动转向与手动转向之间的切换判定，然后，基于切换判定的判定结果来决定渐变增益。作为渐变增益，求得转向角控制输出渐变增益gfa1、速度控制渐变增益gfa2、速度指令渐变增益gfa3、转向角指令渐变增益gfa4、辅助控制输出渐变增益gft1以及辅助图渐变增益gft2。gfa1以及gft1被输入到切换单元240中，gfa2、gfa3以及gfa4被输入到转向角控制单元300中，gft2被输入到辅助控制单元230中。还有，切换判定的判定结果作为转向状态判定信号js被输入到转向角控制单元300中。稍后将描述切换判定/渐变增益生成单元220的细节。

为了进行转向角控制，转向角控制单元300使用来自车辆侧ecu100的转向角指令值θref、实际转向角θr、实际转向角速度ωr、转向扭矩tt、车速v、渐变增益gfa2、gfa3以及gfa4和转向状态判定信号js，来计算出转向角控制电流指令值irefp1。转向角控制电流指令值irefp1被输入到切换单元240中。此外，也可以通过转向角控制单元300来计算出实际转向角速度ωr，而不是通过eps状态量检测单元210来计算出实际转向角速度ωr。稍后将描述转向角控制单元300的细节。

为了进行辅助控制，辅助控制单元230例如具备如图2所示的结构示例中的电流指令值运算单元31、电流限制单元33、补偿信号生成单元34以及加法单元32a，基于转向扭矩tt以及车速v，并且，使用辅助图，来计算出相当于图2中的电流指令值irefm的辅助控制电流指令值ireft1。需要注意的是，与如图2所示的结构示例不同，辅助控制单元230输入从切换判定/渐变增益生成单元220输出的辅助图渐变增益gft2，使辅助图渐变增益gft2与来自电流指令值运算单元31的输出(辅助图输出电流)相乘，然后，将乘法结果输入到加法单元32a。在电流指令值运算单元31中使用的辅助图为定义了电流指令值相对于转向扭矩tt的特性的图，并且，该辅助图为车速感应型的辅助图，具有电流指令值随着车速v增加而减少的特性。此外，也可以不需要电流限制单元33和/或补偿信号生成单元34。

切换单元240通过使用转向角控制电流指令值irefp1、辅助控制电流指令值ireft1和渐变增益gfa1以及gft1，来计算出电流指令值iref。稍后将描述切换单元240的细节。

电流控制/驱动单元250例如具备如图2所示的结构示例中的减法单元32b、pi控制单元35、pwm控制单元36以及逆变器37，使用电流指令值iref和由电动机电流检测器38检测出的电动机电流im，并且，通过与图2的结构示例相同的动作，来对电动机进行驱动控制。

被控设备400为模拟了转向盘转向操作中的驾驶员的特性和eps以及车辆的机械特性的控制对象的物理模型，并且，被控设备400具备驾驶员转向传递特性410和机械传递特性420。因为机械系统基于“因驾驶员的转向盘转向操作而发生的转向盘手动输入扭矩th”以及“来自eps侧ecu200的电动机电流im”来进行工作，从而生成关于车辆以及eps的状态信息ev，所以机械传递特性420输出该状态信息ev。车辆侧ecu100的车辆状态量检测单元110以及eps侧ecu200的eps状态量检测单元210从该状态信息ev中分别检测出车辆状态量cv以及eps状态量。因为根据状态信息ev中的转向盘转向角θh，产生“起因于驾驶员的转向盘转向操作”的转向盘手动输入扭矩th，所以驾驶员转向传递特性410输出该转向盘手动输入扭矩th。

接下来，对eps侧ecu200的切换判定/渐变增益生成单元220、转向角控制单元300以及切换单元240进行详细说明。

图4示出了切换判定/渐变增益生成单元220的结构示例。如图4所示，切换判定/渐变增益生成单元220具备切换判定单元221和渐变增益生成单元222，还有，切换判定单元221具备手动输入判定单元223和转向状态判定单元224。

手动输入判定单元223通过使用转向扭矩tt来进行手动输入的判定。图5示出了手动输入判定单元223的结构示例。如图5所示，手动输入判定单元223具备平滑化滤波器单元225、绝对值化单元226以及判定处理单元227。平滑化滤波器单元225具有平滑化滤波器，通过平滑化滤波器来对转向扭矩tt进行平滑化处理，然后，输出经平滑化处理后得到的转向扭矩tt’。转向扭矩tt’被输入到绝对值化单元226中，绝对值化单元226输出转向扭矩tt’的绝对值(绝对值数据)|tt’|。绝对值|tt’|被输入到判定处理单元227中。判定处理单元227通过使用多个“预先设定好的”阈值tth1、tth2以及tth3(0≦tth1≦tth2≦tth3)，来进行3种类型的“有手动输入”的判定和1种类型的“没有手动输入”的判定。具体而言，在“绝对值|tt’|等于或大于阈值tth3”的情况下，判定为“有第3手动输入”；在“绝对值|tt’|等于或大于阈值tth2并且小于阈值tth3”的情况下，判定为“有第2手动输入”；在“绝对值|tt’|等于或大于阈值tth1并且小于阈值tth2”的情况下，判定为“有第1手动输入”；在“绝对值|tt’|小于阈值tth1”的情况下，判定为“没有手动输入”。判定结果作为手动输入判定信号jh被输出。

此外，尽管判定处理单元227通过使用3个阈值来进行判定，但阈值的数目(即，个数)并不限于3个，判定处理单元227也可以通过使用除“3个”之外的个数的阈值来进行判定。通过这样做，就能够进行灵活的判定。

转向状态判定单元224基于来自车辆侧ecu100的切换信号sw以及手动输入判定信号jh来判定转向状态。作为转向状态，有“第1自动转向”、“第2自动转向”以及“手动转向”，另外，“第1自动转向”相当于“通常的自动转向状态”。还有，基于切换信号sw、手动输入判定信号jh以及各个数据输入时的转向状态(确切地说，该转向状态就是“前一个采样的转向状态”，下面，将其称为“之前的转向状态(即，先前的转向状态)”。)，并且，按照以下的条件，来判定最新的转向状态。

[第1条件]

在之前的转向状态为“第1自动转向”或“第2自动转向”，并且，切换信号sw为“辅助控制模式”或手动输入判定信号jh为“有第3手动输入”的情况下，将转向状态判定为“手动转向”。

[第2条件]

在之前的转向状态为“第1自动转向”，切换信号sw为“转向角控制模式”，并且，手动输入判定信号jh为“有第2手动输入”的情况下，将转向状态判定为“第2自动转向”。

[第3条件]

在之前的转向状态为“第2自动转向”，切换信号sw为“转向角控制模式”，并且，手动输入判定信号jh为“有第1手动输入”或“有第2手动输入”的情况下，转向状态没有变化，仍然将转向状态判定为“第2自动转向”。

[第4条件]

在之前的转向状态为“第2自动转向”，切换信号sw为“转向角控制模式”，并且，手动输入判定信号jh为“没有手动输入”的情况下，将转向状态判定为“第1自动转向”。

[第5条件]

在之前的转向状态为“手动转向”，切换信号sw为“转向角控制模式”，并且，手动输入判定信号jh为“没有手动输入”的情况下，将转向状态判定为“第1自动转向”。

更详细地描述上述第1条件～第5条件的话，则可以通过下述表1来表示上述第1条件～第5条件。还有，在表1中，“－”表示“任意值(即，该任意值与判定无关)”，“(继续)”表示“转向状态没有变化”，通过将表1中的各个列的条件作为and条件连接起来，以便进行判定。

[表1]

按照上述表1来判定转向状态，判定结果作为转向状态判定信号js被输出到渐变增益生成单元222和转向角控制单元300。在转向角控制单元300中，当设定如后所述的可变速率限制单元320中的限制值的时候，使用转向状态判定信号js。此外，也可以通过“不使用切换信号sw”的方式来判定转向状态。

渐变增益生成单元222基于转向状态判定信号js来决定渐变增益。尽管渐变增益根据转向状态来采用(而具有)不同的值，并且，通过转向状态判定信号js来判断转向状态，但将“第1自动转向”判断为自动转向状态，在“第2自动转向”的情况下，渐变增益仍然采用(仍然具有)之前的值(即，先前的值)。

渐变增益gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4在自动转向状态下为100％，在手动转向状态下为0％。当从自动转向状态转换到手动转向状态的时候，还有，当从手动转向状态转换到自动转向状态的时候，渐变增益gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4的值逐渐发生变化。例如，在从自动转向状态转换到手动转向状态的情况下，渐变增益gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4如图6的(a)所示那样发生变化。也就是说，当转向状态判定信号js在时刻t1从“第1自动转向”变化到“手动转向”的时候，从该时刻起，渐变增益就逐渐减少，然后，在时刻t2渐变增益变成0％。在从手动转向状态转换到自动转向状态的情况下，与上述情况相反，从转向状态判定信号js变化到“第1自动转向”的时刻起，渐变增益就逐渐增加。在渐变增益正在减少或正在增加的情况下(下面，将这种状态称为“切换状态”)，当转向状态判定信号js的值变化到“手动转向”的时候，渐变增益就减少；当转向状态判定信号js的值变化到“第1自动转向”的时候，渐变增益就增加；当转向状态判定信号js的值变化到“第2自动转向”的时候，渐变增益就不会发生变化。此外，尽管在图6的(a)中，处于切换状态的渐变增益按线性方式发生变化，但是为了使切换动作变得顺畅，也可以使处于切换状态的渐变增益按s形曲线方式发生变化，还有，也可以使按线性方式发生变化的渐变增益通过lpf(例如，该lpf是截止频率为2hz的一阶lpf)，然后再使用通过该lpf之后的渐变增益。还有，渐变增益gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4不需要以彼此联动的方式来发生相同的变化，也可以使渐变增益gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4以彼此独立的方式来发生变化。

辅助控制输出渐变增益gft1在自动转向状态下为αt1[％](0≦αt1≦150)，在手动转向状态下为100％，还有，如图6的(b)所示那样，与渐变增益gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4的场合相同，在切换状态下，使辅助控制输出渐变增益gft1的值逐渐发生变化。

辅助图渐变增益gft2在自动转向状态下为αt2[％](0≦αt2≦150)，在手动转向状态下为100％，还有，如图6的(c)所示那样，与渐变增益gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4的场合相同，在切换状态下，使辅助图渐变增益gft2的值逐渐发生变化。

在手动输入判定的判定结果中有“有第1手动输入”，通过基于包含了“有第1手动输入”的判定结果来进行转向状态的判定，并且，决定渐变增益，这样就能够抑制在从“有第2手动输入”的状态变成“没有手动输入”的状态的情况下所发生的触点抖动(chattering)。

图7示出了转向角控制单元300以及切换单元240的结构示例。如图7所示，转向角控制单元300具备转向角指令值可变限制单元310、可变速率限制单元320、转向盘振动去除单元330、位置控制单元340、转向介入补偿单元350、速度指令值可变限制单元360、转向角速度控制单元370、转向盘制振单元380、转向角控制电流指令值限制单元390、乘法单元391、乘法单元392、加法单元393以及加法单元394，还有，切换单元240具备乘法单元241、乘法单元242以及加法单元243。

为了防止“起因于通信错误等的异常的值、过剩的值”被输入到转向角控制中，转向角控制单元300的转向角指令值可变限制单元310针对“从车辆侧ecu100处接收到的、用于自动转向等”的转向角指令值θref，设定限制值(上限值和下限值)并对其进行限制，然后，输出经限制后得到的转向角指令值θref1。转向角指令值可变限制单元310根据转向角指令渐变增益gfa4来设定限制值，以便使得在自动转向状态以及手动转向状态下能够设定适当的限制值。例如，如图8所示那样，转向角指令值可变限制单元310将“转向角指令渐变增益gfa4为100％的场合”判断为“处于自动转向状态”，通过用实线表示的限制值来进行限制；将“转向角指令渐变增益gfa4为0％的场合”判断为“处于手动转向状态”，通过用虚线表示的“其绝对值小于自动转向状态时的限制值的绝对值”的限制值来进行限制。还有，转向角指令值可变限制单元310将“转向角指令渐变增益gfa4介于0％～100％之间的场合”判断为“处于切换状态”，通过介于实线和虚线之间的值来进行限制。当处于切换状态的时候，也可以通过用实线表示的自动转向状态时的限制值或用虚线表示的手动转向状态时的限制值，来进行限制。此外，上限值的大小(绝对值)与下限值的大小，也可以是不同的。

为了避免发生“因转向角指令值θref的突然的变动，从而导致作为转向角控制的输出的转向角控制电流指令值急剧地发生变动”的现象，可变速率限制单元320针对转向角指令值θref1的变化量，设定限制值并对其进行限制，然后，输出经限制后得到的转向角指令值θref2。例如，可变速率限制单元320将“当前采样的转向角指令值θref1与前一个采样的转向角指令值θref1之间的差分”设定为变化量，在该变化量的绝对值大于所规定的值(限制值)的情况下，通过对转向角指令值θref1进行加法运算或减法运算，以便使得变化量的绝对值成为限制值，将加法运算或减法运算后得到的结果作为转向角指令值θref2来输出；在该变化量的绝对值等于或小于限制值的情况下，将转向角指令值θref1原封不动地作为转向角指令值θref2来输出。与转向角指令值可变限制单元310的场合相同，尽管在自动转向状态以及手动转向状态下设定了适当的限制值，但由于有时会以与渐变增益不进行联动的方式来变更限制值，所以根据“来自切换判定/渐变增益生成单元220”的转向状态判定信号js来设定限制值。在转向状态判定信号js为“第1自动转向”的情况下，将限制值设定为“预先设定好的”值；在转向状态判定信号js为“第2自动转向”或“手动转向”的情况下，将限制值设定为零，从而使得转向角指令值θref2不会发生变化并变成固定值。此外，也可以针对变化量设定上限值以及下限值并对其进行限制，而不是针对变化量的绝对值来设定限制值。

乘法单元391使转向角指令渐变增益gfa4与转向角指令值θref2相乘，并且，将相乘后得到的乘法结果作为转向角指令值θref3来输出。通过这样做，就能够使“从自动转向状态到手动转向状态的切换状态的从如后所述的转向盘振动去除单元330输出的”目标转向角θt逐渐接近零，就能够使转向角控制起到作用，以便进入中立状态(空档状态)。

转向盘振动去除单元330减少转向角指令值θref3中包含的振动频率分量。在自动转向期间中，当转向角指令发生了变化的时候，在转向角指令值θref3中会产生“起因于扭力杆的弹簧特性以及转向盘的惯性力矩，并且，激发起振动”的频率分量(大约10hz)。转向盘振动去除单元330通过由lpf、陷波滤波器等来进行的滤波器处理或相位延迟补偿来减少该转向角指令值θref3中包含的转向盘振动频率分量，并且，输出目标转向角θt。作为滤波器，可以使用任意的“能够降低转向盘振动频率的频带的增益并且可以被安装在ecu中”的滤波器。通过在转向盘振动去除单元330的前一级设置用来与转向角指令渐变增益gfa4相乘的乘法单元391，就能够通过与转向角指令渐变增益gfa4相乘，从而可以减少所产生的转向盘振动频率分量。目标转向角θt被输出到位置控制单元340。此外，在诸如“转向盘振动频率分量微小的场合”之类的情况下，也可以省略掉转向盘振动去除单元330。

位置控制单元340基于目标转向角θt和实际转向角θr，来计算出“用于使实际转向角θr接近目标转向角θt”的转向角速度指令值ωref1。还有，为了将实际转向角θr相对于目标转向角θt的控制频带扩展到高频侧，位置控制单元340使用参考模型(referencemodel)和ff(前馈)滤波器。通过这样做，就能够提高转向角控制的响应性(追随性)。

图9示出了位置控制单元340的结构示例。如图9所示，位置控制单元340具备参考模型单元341、比例增益单元342、滤波器单元343、减法单元344以及加法单元345。

参考模型单元341具有通过下述式1来定义的传递函数gmodel，并且，使用传递函数gmodel来将目标转向角θt变换成目标转向角θt1。

式1

其中，等式tm1＝1/(2π×fm1)和tm2＝1/(2π×fm2)成立，并且，fm1以及fm2为截止频率，s为拉普拉斯运算子。传递函数gmodel定义了模型参考控制方法中的所期望的传递特性。尽管在上述式1中，分母的阶数为6，并且，分子的阶数为0，但分母的阶数和分子的阶数并不限于此。

通过减法单元344来求得目标转向角θt1与实际转向角θr之间的偏差θe，该偏差θe被输入到比例增益单元342中。比例增益单元342使比例增益kpp与偏差θe相乘，并且，通过p控制来计算出转向角速度指令值ωrefa。

滤波器单元343具有ff滤波器，并且，通过ff滤波器将目标转向角θt变换成转向角速度指令值ωrefb。ff滤波器的传递函数gf是通过下述式2来定义的。

式2

其中，kff为ff滤波器增益。还有，pωθ为从作为来自如后所述的加法单元393的输出的转向角速度指令值ωref到实际转向角θr的传递函数，并且，通过诸如“基于拟合(fitting)的识别”之类的方法，来预先定义pωθ。

根据车速v来改变ff滤波器增益kff。因为根据车速来改变路面反力和如后所述的转向介入补偿图的话，就会导致实际转向角相对于转向角指令值的响应性发生变化，所以将ff滤波器增益kff设定为车速感应型的增益。通过这样做，无论车速如何变化，都能够使实际转向角相对于转向角指令值的响应性基本上保持不变。例如，如图10所示，ff滤波器增益kff是以这样的方式来发生变化的，即，ff滤波器增益kff随着车速v从0km/h开始增大而单调递减；当车速v为20km/h的时候，ff滤波器增益kff变成1.1；当车速v为60km/h的时候，ff滤波器增益kff变成1；在车速v变成大于60km/h之后，ff滤波器增益kff为1并且保持不变。

在加法单元345中转向角速度指令值ωrefa与转向角速度指令值ωrefb相加，相加后得到的结果被作为转向角速度指令值ωref1来输出。

此外，基于参考模型以及ff滤波器的处理并不是必须的，也可以只通过基于减法单元344以及比例增益单元343的p控制，来计算出转向角速度指令值ωref1。

转向介入补偿单元350计算出“用于与转向扭矩tt相对应的转向介入补偿”的转向角速度指令值(补偿转向角速度指令值)ωref2。“转向角速度指令值ωref2与来自位置控制单元340的转向角速度指令值ωref1相加后得到的”加法结果就成为转向角速度指令值ωref。通过转向介入补偿单元350的功能，就能够在缓解转向扭矩的发生的方向上生成转向角速度指令值，从而能够实现在自动转向期间中的转向介入。还有，转向介入补偿单元350通过针对转向扭矩tt，实施基于车速感应型的转向介入补偿图的补偿和相位补偿，这样就能够实现一种适当的的感觉。

图11示出了转向介入补偿单元350的结构示例。如图11所示，转向介入补偿单元350具备转向介入相位补偿单元351、死区设定单元352和补偿图单元353。

转向介入相位补偿单元351设定了相位超前补偿来作为相位补偿，并且，将转向扭矩tt变换成转向扭矩tt1。例如，转向介入相位补偿单元351通过“分子的截止频率为1.0hz，并且，分母的截止频率为1.3hz”的一阶滤波器来进行相位超前补偿。通过这样做，就能够改善在诸如“突然进行了转向的场合”之类的情况下产生的发飘的感觉和被卡住的感觉。此外，在诸如“注重成本的场合”之类的情况下，可以省略掉转向介入相位补偿单元351。

死区设定单元352针对转向扭矩tt1设定死区，并且，输出转向扭矩tt2。例如，设定如图12所示那样的死区。即，尽管在不设定死区的情况下，如虚线所示那样，转向扭矩tt1原封不动地成为转向扭矩tt2，但是通过将死区设定在“转向扭矩tt1在零附近(包括零)的范围”内，如实线所示那样，在该范围内，转向扭矩tt2的值为零；在该范围外的话(即，超出该范围的话)，则使转向扭矩tt2以与虚线相同的斜率并且与转向扭矩tt1相对应地发生变化。通过设定这样的死区，在该范围内，从如后所述的补偿图单元353输出的转向角速度指令值ωref2也变成零，这样就不会进行转向介入补偿。也就是说，在发生了由驾驶员进行的转向介入的情况下，转向扭矩变得易于上升到死区的阈值，其结果为，能够在更早的时间点进行手动输入判定。此外，死区的正的阈值的大小和死区的负的阈值的大小不必相同。

补偿图单元353具有转向介入补偿图，并且，通过使用转向介入补偿图，来求得转向角速度指令值ωref2。因为转向介入补偿图为“定义了转向角速度指令值相对于转向扭矩的特性”的图，并且，转向介入补偿图还根据车速而发生变化，所以基于转向扭矩tt1以及车速v来求得转向角速度指令值ωref2。还有，通过调校(tuning)来调整转向介入补偿图，例如，如图13所示那样，尽管转向角速度指令值随着转向扭矩增加而增加，但转向角速度指令值随着车速增加而减少。通过这样做，使得车速越高，获得的感觉就越重。因为在辅助控制单元230中使用的辅助图也具有“辅助控制电流指令值随着车速增加而减少”的特性，所以在高速行驶时，在驾驶员执行了转向介入的情况下，就能够抑制转向角速度指令值以及辅助控制电流指令值的增加，不会变成突然的转向，从而能够实现安全的转向。

此外，也可以将转向介入相位补偿单元351设置在死区设定单元352的后面或补偿图单元353的后面。尽管需要将死区设定单元352设置在补偿图单元353的前面，但即使不设置死区设定单元352，并且，作为转向介入补偿图，使用“设置了死区”的图(即，使用“针对输入扭矩，设定范围内的输出值变成零”的图)，也可以获得与与上述相同的效果。还有，假设“作为转向介入补偿图，使用了通过原点的直线”，也可以通过使用“使所规定的增益与转向扭矩相乘”的简单的方法，来替代转向介入补偿图。

加法单元393使从位置控制单元340输出的转向角速度指令值ωref1与从转向介入补偿单元350输出的转向角速度指令值ωref2相加，并且，将相加后得到的加法结果作为转向角速度指令值ωref来输出。

乘法单元392使速度指令渐变增益gfa3与转向角速度指令值ωref相乘，并且，将相乘后得到的乘法结果作为转向角速度指令值ωrefg来输出。速度指令渐变增益gfa3被用于在从手动转向状态切换到自动转向状态的时候，实现顺畅的切换。此外，速度指令渐变增益gfa3以与“与转向角控制电流指令值irefp1相乘”的转向角控制输出渐变增益gfa1同步的方式发生变化(“该同步不是完全的同步”也是可以的)。

速度指令值可变限制单元360针对转向角速度指令值ωrefg，设定限制值(上限值和下限值)并对其进行限制，输出目标转向角速度ωt。速度指令值可变限制单元360根据速度指令渐变增益gfa3来设定限制值。例如，在速度指令渐变增益gfa3小于所规定的阈值的情况下，将限制值的大小(绝对值)设定为如图14的虚线所示那样的小的值；在速度指令渐变增益gfa3等于或大于所规定的阈值的情况下，使限制值的大小增加到用实线表示的值。此外，也可以将所规定的阈值设定为处于切换状态的速度指令渐变增益gfa3的任意的值，在速度指令渐变增益gfa3小于所规定的阈值的情况下，将限制值的大小固定在用虚线表示的小的值；当速度指令渐变增益gfa3超过了所规定的阈值的时候，使限制值的大小逐渐增加到用实线表示的值。此外，上限值的大小与下限值的大小也可以是不同的。

转向角速度控制单元370输入目标转向角速度ωt、实际转向角速度ωr以及速度控制渐变增益gfa2，并且，通过i-p控制(比例先行pi控制)来计算出“用于使实际转向角速度ωr追随目标转向角速度ωt”的转向角控制电流指令值irefw。

图15示出了转向角速度控制单元370的结构示例。如图15所示，转向角速度控制单元370具备增益乘法单元371、增益乘法单元372、积分单元373、减法单元374、减法单元375以及乘法单元376。

增益乘法单元371使增益kvi与由减法单元374计算出的目标转向角速度ωt与实际转向角速度ωr之间的偏差ωe(＝ωt－ωr)相乘，并且，输出操作量d1。积分单元373对操作量d1进行积分，计算出控制量ir1。乘法单元376使速度控制渐变增益gfa2与控制量ir1相乘，并且，将相乘后得到的乘法结果作为控制量ir3来输出。速度控制渐变增益gfa2与控制量ir1相乘的乘法运算是为了实现手动转向状态与自动转向状态之间的顺畅的切换而进行的，通过这个乘法运算，就能够缓和“切换时的转向角速度控制中的积分值的积累所带来的影响”。增益乘法单元372使增益kvp与实际转向角速度ωr相乘，并且，输出控制量ir2。减法单元375计算出控制量ir3与控制量ir2之间的偏差(ir3－ir2)，并且，将计算出的偏差(ir3－ir2)作为转向角控制电流指令值irefw来输出。此外，作为积分单元373的积分，可以使用任意的能够实施的积分方式。在使用伪积分的情况下，通过一阶滞后传递函数以及增益来构成就可以了。还有，也可以使速度控制渐变增益gfa2以与转向角控制输出渐变增益gfa1同步的方式发生变化。

此外，尽管转向角速度控制单元370使用了i-p控制，但只要实际转向角速度能够追随目标转向角速度的话，转向角速度控制单元370也可以使用常用的控制方法。例如，转向角速度控制单元370也可以使用pi控制、二自由度pi控制、模型参考控制(modelreferencecontrol)、模型匹配控制、鲁棒控制，并且，还可以使用诸如“估计出外部干扰，将用于消除外部干扰成分的补偿手段组合起来”之类的控制方法。

转向盘制振单元380基于作为扭力杆扭矩信号的转向扭矩tt，来抑制转向盘的振动。尽管转向盘振动去除单元330对自动转向期间中所产生的转向盘振动也发挥抑制作用，但通过转向盘制振单元380，就能够更进一步提高“抑制转向盘振动”的效果。转向盘制振单元380通过增益和相位补偿来抑制转向盘的振动，并且，输出“被用于消除扭力杆的扭转”的转向角控制电流指令值irefv。还有，转向盘制振单元380被用于减小扭转角，并且，还具有减轻“当驾驶员执行了手动输入的介入的时候所产生的诸如被卡住的感觉之类的不协调感”的效果。

图16示出了转向盘制振单元380的结构示例。如图16所示，转向盘制振单元380具备增益单元381和制振相位补偿单元382。增益单元381使增益kv与转向扭矩tt相乘，并且，输出控制量irv。还有，制振相位补偿单元382例如由一阶滤波器来构成，将控制量irv变换成转向角控制电流指令值irefv。此外，制振相位补偿单元382也可以由二阶或更高阶的相位补偿滤波器来构成，而不是由一阶滤波器来构成。

加法单元394使从转向角速度控制单元370输出的转向角控制电流指令值irefw与从转向盘制振单元380输出的转向角控制电流指令值irefv相加，并且，将相加后得到的加法结果作为转向角控制电流指令值irefp2来输出。

转向角控制电流指令值限制单元390针对转向角控制电流指令值irefp2，为了防止过度的输出，设定限制值(上限值和下限值)并对其进行限制，输出转向角控制电流指令值irefp1。例如，如图17所示那样，转向角控制电流指令值限制单元390设定上限值以及下限值，对转向角控制电流指令值irefp2进行限制。此外，上限值的大小(绝对值)与下限值的大小也可以是不同的。

切换单元240由乘法单元241、乘法单元242以及加法单元243来构成。

切换单元240的乘法单元241使从转向角控制单元300输出的转向角控制电流指令值irefp1与从切换判定/渐变增益生成单元220输出的转向角控制输出渐变增益gfa1相乘，并且，将相乘后得到的乘法结果作为转向角控制电流指令值irefp来输出。转向角控制输出渐变增益gfa1被用于顺畅地进行手动转向状态与自动转向状态之间的切换动作，并且，实现“减轻给驾驶员带来的不协调感”和安全性等。还有，乘法单元242使从辅助控制单元230输出的辅助控制电流指令值ireft1与辅助控制输出渐变增益gft1相乘，并且，将相乘后得到的乘法结果作为辅助控制电流指令值ireft来输出。辅助控制输出渐变增益gft1被用于顺畅地进行手动转向状态与自动转向状态之间的切换动作，并且，实现“自动驾驶中的由驾驶员进行的转向介入”。加法单元243使转向角控制电流指令值irefp与辅助控制电流指令值ireft相加，并且，将相加后得到的加法结果作为电流指令值iref来输出。

在如前所述的辅助控制单元230中使用的辅助图渐变增益gft2也被用于与辅助控制输出渐变增益gft1相同的目的。在自动转向状态下，如图6(b)以及图6(c)所示那样，通过将gft1设定为αt1，将gft2设定为αt2，并且，调整αt1以及αt2，这样就能够提高系统的稳定性，并且，还能够抑制振动的发生。还有，如果能够维持自动转向状态下的系统的稳定性的话，则也可以以简易的方式将αt1设定为0％，并且，将αt2设定为100％。在这种情况下，因为αt1为0％，所以辅助控制电流指令值ireft成为零指令，从而即使处于“失去了辅助控制”的状态，也能够实现转向介入。

在这样的结构中，参照图18～图21的流程图，对eps侧ecu200的动作示例进行说明。

当动作开始的时候，eps状态量检测单元210检测出实际转向角θr、转向扭矩tt以及车速v(步骤s10)，将检测出的实际转向角θr输出到转向角控制单元300，将检测出的转向扭矩tt输出到切换判定/渐变增益生成单元220、转向角控制单元300以及辅助控制单元230，将检测出的车速v输出到转向角控制单元300以及辅助控制单元230。还有，eps状态量检测单元210基于实际转向角θr来计算出实际转向角速度ωr(步骤s20)，并且，将计算出的实际转向角速度ωr输出到转向角控制单元300。

输入了转向扭矩tt的切换判定/渐变增益生成单元220还根据“从车辆侧ecu100输出的切换信号sw的输入”来进行自动转向与手动转向之间的切换判定，基于切换判定的判定结果来决定渐变增益(步骤s30)，将渐变增益gfa2、gfa3以及gfa4输出到转向角控制单元300，将gft2输出到辅助控制单元230，将gfa1以及gft1输出到切换单元240。还有，将转向状态判定信号js输出到转向角控制单元300。稍后将描述切换判定/渐变增益生成单元220的动作的细节。

转向角控制单元300输入来自车辆侧ecu100的转向角指令值θref、来自eps状态量检测单元210的实际转向角θr、实际转向角速度ωr、转向扭矩tt以及车速v和来自切换判定/渐变增益生成单元220的渐变增益gfa2、gfa3、gfa4以及转向状态判定信号js并使用它们，来计算出转向角控制电流指令值irefp1(步骤s40)，将计算出的转向角控制电流指令值irefp1输出到切换单元240。稍后将描述转向角控制单元300的动作的细节。

辅助控制单元230输入转向扭矩tt、车速v以及辅助图渐变增益gft2，通过与如图2所示的电流指令值运算单元31相同的动作，计算出辅助图输出电流(电流值)(步骤s50)。然后，辅助图输出电流与辅助图渐变增益gft2相乘(步骤s60)，针对乘法结果，进行与如图2所示的加法单元32a、电流限制单元33以及补偿信号生成单元34相同的动作，来计算出辅助控制电流指令值ireft1(步骤s70)，将计算出的辅助控制电流指令值ireft1输出到切换单元240。

切换单元240使被输入进来的转向角控制电流指令值irefp1与转向角控制输出渐变增益gfa1在乘法单元241相乘(步骤s80)，将作为乘法结果的转向角控制电流指令值irefp输出到加法单元243。还有，切换单元240使被输入进来的辅助控制电流指令值ireft1与辅助控制输出渐变增益gft1在乘法单元242相乘(步骤s90)，将作为乘法结果的辅助控制电流指令值ireft输出到加法单元243。加法单元243使转向角控制电流指令值irefp与辅助控制电流指令值ireft相加(步骤s100)，并且，将作为加法结果的电流指令值iref输出到电流控制/驱动单元250。

电流控制/驱动单元250通过与如图2所示的减法单元32b、pi控制单元35、pwm控制单元36以及逆变器37相同的动作，使用电流指令值iref以及由电动机电流检测器38检测出的电动机电流im，来进行控制以便使得电动机电流im追随电流指令值iref(步骤s110)，从而对电动机进行驱动控制。

参照图19的流程图，对切换判定/渐变增益生成单元220的动作示例的细节进行说明。另外，在转向状态判定单元224中，“手动转向”作为初始值被设定在之前的转向状态中，“辅助控制模式”作为初始值被设定在被保持的切换信号sw中，“手动转向”作为初始值被设定在转向状态判定信号js中。

被输入进来的转向扭矩tt被输入到切换判定单元221内的手动输入判定单元223中。手动输入判定单元223通过平滑化滤波器单元225来对转向扭矩tt进行平滑化处理，然后，通过绝对值化单元226来求得经平滑化处理后得到的转向扭矩tt’的绝对值|tt’|(步骤s210)。绝对值|tt’|被输入到判定处理单元227中。判定处理单元227在“绝对值|tt’|等于或大于阈值tth3”的情况下(步骤s220)，就判定为“有第3手动输入”(步骤s230)；在“绝对值|tt’|小于阈值tth3并且等于或大于阈值tth2”的情况下(步骤s240)，就判定为“有第2手动输入”(步骤s250)；在“绝对值|tt’|小于阈值tth2并且等于或大于阈值tth1”的情况下(步骤s260)，就判定为“有第1手动输入”(步骤s270)；在“绝对值|tt’|小于阈值tth1”的情况下(步骤s260)，就判定为“没有手动输入”(步骤s280)。判定结果作为手动输入判定信号jh被输出到转向状态判定单元224。

转向状态判定单元224确认“有无切换信号sw的输入”(步骤s290)，当输入了切换信号sw的时候，更新被保持的切换信号sw的值(步骤s300)。然后，使用被输入进来的手动输入判定信号jh、之前的转向状态以及切换信号sw，并且，按照表1的条件判定，来进行转向状态的判定(步骤s310)。判定结果作为转向状态判定信号js被输出到渐变增益生成单元222以及转向角控制单元300，并且，还作为下一次判定中的之前的转向状态被保持起来(步骤s320)。

渐变增益生成单元222确认转向状态判定信号js的值(步骤s330)。在转向状态判定信号js为“手动转向”的情况下，渐变增益生成单元222使各个渐变增益(gfa1、gfa2、gfa3、gfa4、gft1以及gft2)迁移到处于手动转向状态时的值(gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4为0％，还有，gft1以及gft2为100％。)(步骤s340)。在转向状态判定信号js为“第1自动转向”的情况下，渐变增益生成单元222使各个渐变增益迁移到处于自动转向状态时的值(gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4为100％，还有，gft1为αt1，gft2为αt2。)(步骤s350)。在转向状态判定信号js为“第2自动转向”的情况下，各个渐变增益保持原样不变。

参照图20以及图21的流程图，对转向角控制单元300的动作示例的细节进行说明。

转向角指令值可变限制单元310确认被输入进来的转向角指令渐变增益gfa4的值(步骤s610)，在gfa4为0％的情况下，将限制值设定为如图8所示的“手动转向时”的限制值(步骤s620)，在gfa4为100％的情况下，将限制值设定为如图8所示的“自动转向时”的限制值(步骤s630)，在gfa4介于0％～100％之间的情况下，将限制值设定为中间的值(步骤s640)。然后，转向角指令值可变限制单元310通过使用设定好的限制值，来对被从车辆侧ecu100处输入进来的转向角指令值θref进行限制(步骤s650)，输出转向角指令值θref1。

转向角指令值θref1与转向状态判定信号js以及实际转向角θr一起被输入到可变速率限制单元320中。可变速率限制单元320确认转向状态判定信号js的值(步骤s660)，在转向状态判定信号js为“手动转向”或“第2自动转向”的情况下，将限制值设定为零(步骤s670和步骤s681)，还有，在转向状态判定信号js为“手动转向”的情况下，还将被保持的前一个采样的转向角指令值θref1的值设定为实际转向角θr的值(步骤s671)。步骤s671是为了如下所述的目的而采取的措置，即，该目的为，在开始进行转向角控制的时刻，处于“残留着上一次转向角控制结束时的值”的状态，如果原封不动地使用该值的话，则因为转向角指令值的突然的变动可能会导致转向盘也突然发生变动，所以通过在与实际转向角θr一致的状态下开始进行转向角控制，来抑制突然的变动。可变速率限制单元320在转向状态判定信号js为“第1自动转向”的情况下，将限制值设定为“预先设定好的值”(步骤s680)。然后，可变速率限制单元320计算出转向角指令值θref1与前一个采样的转向角指令值θref1之间的差分(变化量)(步骤s690)。在变化量的绝对值大于限制值的情况下(步骤s700)，可变速率限制单元320通过对转向角指令值θref1进行加法运算或减法运算，以便使得变化量的绝对值成为限制值(步骤s710)，将加法运算或减法运算后得到的结果作为转向角指令值θref2来输出(步骤s720)。在变化量的绝对值等于或小于限制值的情况下(步骤s700)，可变速率限制单元320将转向角指令值θref1原封不动地作为转向角指令值θref2来输出(步骤s720)。

乘法单元391使转向角指令渐变增益gfa4与转向角指令值θref2相乘(步骤s730)，并且，将相乘后得到的乘法结果作为转向角指令值θref3来输出。转向角指令值θref3被输入到转向盘振动去除单元330中。

转向盘振动去除单元330针对转向角指令值θref3，减少振动频率成分(振动频率分量)(步骤s740)，并且，将减少了振动频率分量之后的转向角指令值θref3作为目标转向角θt输出到位置控制单元340。

目标转向角θt被输入到位置控制单元340内的参考模型单元341以及滤波器单元343中。参考模型单元341通过使用式1，将目标转向角θt变换成目标转向角θt1(步骤s750)。目标转向角θt1被加法输入到减法单元344中，实际转向角θr被减法输入到减法单元344中，减法单元344求出目标转向角θt1与实际转向角θr之间的偏差θe(步骤s760)。偏差θe被输入到比例增益单元342中，比例增益单元342使比例增益kpp与偏差θe相乘，并且，计算出转向角速度指令值ωrefa(步骤s770)。输入了目标转向角θt的滤波器单元343还输入车速v，并且，使用如图10所示的特性并基于车速v来求出ff滤波器增益kff，使用式2将目标转向角θt变换成转向角速度指令值ωrefb(步骤s780)。转向角速度指令值ωrefa与转向角速度指令值ωrefb在加法单元345中相加(步骤s790)，相加后得到的结果被作为转向角速度指令值ωref1从加法单元345中输出。转向角速度指令值ωref1被输入到加法单元393中。

另一方面，转向介入补偿单元350输入车速v以及转向扭矩tt，车速v被输入到补偿图单元353中，还有，转向扭矩tt被输入到转向介入相位补偿单元351中。转向介入相位补偿单元351通过相位补偿将转向扭矩tt变换成转向扭矩tt1(步骤s800)。转向扭矩tt1被输入到死区设定单元352中。死区设定单元352通过如图12所示的特性，针对转向扭矩tt1设定死区(步骤s810)，并且，输出转向扭矩tt2。转向扭矩tt2与车速v一起被输入到补偿图单元353中，补偿图单元353基于如图13所示的特性，并且，使用基于车速v来决定的转向介入补偿图，来求得针对转向扭矩tt2的转向角速度指令值ωref2(步骤s820)。转向角速度指令值ωref2被输入到加法单元393中。

对被输入到加法单元393中的转向角速度指令值ωref1以及转向角速度指令值ωref2进行加法运算(步骤s830)，将加法运算后得到的加法结果作为转向角速度指令值ωref来输出。转向角速度指令值ωref在乘法单元392中与速度指令渐变增益gfa3相乘(步骤s840)，相乘后得到的乘法结果作为转向角速度指令值ωrefg被输入到速度指令值可变限制单元360中。

速度指令值可变限制单元360输入转向角速度指令值ωrefg和速度指令渐变增益gfa3，确认速度指令渐变增益gfa3的值(步骤s850)。接下来，速度指令值可变限制单元360在gfa3小于所规定的阈值的情况下，将限制值设定为如图14所示的“gfa3小”的限制值(步骤s860)，在gfa3等于或大于所规定的阈值的情况下，将限制值设定为如图14所示的“gfa3大”的限制值(步骤s870)。速度指令值可变限制单元360通过使用设定好的限制值，来对转向角速度指令值ωrefg进行限制(步骤s880)，输出目标转向角速度ωt。目标转向角速度ωt被输入到转向角速度控制单元370中。

转向角速度控制单元370输入目标转向角速度ωt、实际转向角速度ωr以及速度控制渐变增益gfa2。目标转向角速度ωt被加法输入到减法单元374中，实际转向角速度ωr被减法输入到减法单元374中，由减法单元374计算出的目标转向角速度ωt与实际转向角速度ωr之间的偏差ωe被输入到乘法单元371中(步骤s890)。增益乘法单元371使增益kvi与偏差ωe相乘(步骤s900)，并且，输出操作量d1。操作量d1被输入到积分单元373中。积分单元373通过对操作量d1进行积分来计算出控制量ir1(步骤s910)，并且，将计算出的控制量ir1输出到乘法单元376。乘法单元376使速度控制渐变增益gfa2与控制量ir1相乘(步骤s920)，并且，输出控制量ir3。控制量ir3被加法输入到减法单元375中。还有，实际转向角速度ωr还被输入到增益乘法单元372中。增益乘法单元372使增益kvp与实际转向角速度ωr相乘(步骤s930)，并且，输出控制量ir2。控制量ir2被减法输入到减法单元375中。减法单元375计算出控制量ir3与控制量ir2之间的偏差(步骤s940)，并且，将计算出的偏差作为转向角控制电流指令值irefw输出到加法单元394。

转向扭矩tt还被输入到转向盘制振单元380中。在转向盘制振单元380中，增益单元381使增益kv与被输入进来的转向扭矩tt相乘(步骤s950)，并且，输出控制量irv。制振相位补偿单元382对控制量irv进行相位补偿(步骤s960)，并且，将相位补偿后的控制量irv作为转向角控制电流指令值irefv来输出。转向角控制电流指令值irefv被输出到加法单元394。

对被输入到加法单元394中的转向角控制电流指令值irefw以及转向角控制电流指令值irefv进行加法运算(步骤s970)，加法运算后得到的加法结果作为转向角控制电流指令值irefp2被输入到转向角控制电流指令值限制单元390中。

转向角控制电流指令值限制单元390针对转向角控制电流指令值irefp2，使用如图17所示的特性的限制值来对其进行限制，输出转向角控制电流指令值irefp1(步骤s980)。

此外，也可以将转向角控制单元300的动作和辅助控制单元230的动作的顺序反过来，还有，也可以并行执行转向角控制单元300的动作和辅助控制单元230的动作。另外，在转向角控制单元300的动作中，也可以将“计算出将被输入到加法单元393中的转向角速度指令值ωref1”的动作和“计算出将被输入到加法单元393中的转向角速度指令值ωref2”的动作的顺序反过来，还有，也可以并行执行“计算出将被输入到加法单元393中的转向角速度指令值ωref1”的动作和“计算出将被输入到加法单元393中的转向角速度指令值ωref2”的动作；也可以将“计算出将被输入到加法单元394中的转向角控制电流指令值irefw”的动作和“计算出将被输入到加法单元394中的转向角控制电流指令值irefv”的动作的顺序反过来，还有，也可以并行执行“计算出将被输入到加法单元394中的转向角控制电流指令值irefw”的动作和“计算出将被输入到加法单元394中的转向角控制电流指令值irefv”的动作。

基于模拟结果，对本实施方式的效果进行说明。

在模拟中，作为被控设备400的被控设备模型，设定了车辆运动模型和驾驶员的转向模型。作为车辆运动模型，例如，可以使用如“汽车的运动和控制”、安部正人、学校法人东京电机大学、东京电机大学出版局、2009年9月20日发行、第1版第2次印刷、第3章(第49-105页)、第4章(第107-130页)和第5章(第131-147页)中所记载的模型。还有，作为转向模型，例如，可以使用如硕士论文“关于考虑了手臂的肌肉骨骼特征的车辆的转向操作感评价的研究”、横井大介、三重大学大学院工学研究科博士前期课程机械工程专业、于2007年2月6日收到、第2章(第3-5页)和第3章(第6-9页)(参考文献)中所记载的模型。但是，在本发明中使用的车辆运动模型和转向模型并不限于上述模型，也可以使用其他的模型。作为参考，图22示出了在本模拟中使用的转向模型。在图22中，carm以及cpalm为粘性系数，karm以及kpalm为弹簧常数，iarm为手臂的惯性力矩。从机械模型(机械传递特性)输出的转向盘转向角θh被输入到转向模型(驾驶员转向传递特性)中，从转向模型输出的转向盘手动输入扭矩th被输出到机械模型。下面，将参考文献中所记载的目标角度作为驾驶员的目标角度(转向目标角度)θarm。还有，尽管在参考文献中将手臂的的质量系统添加到柱轴的惯性力矩，但通过将从手掌施加到转向盘的力作为转向盘手动输入扭矩th，即使将“在手掌的角度与转向盘转向角θh之间发挥作用”的弹簧常数kpalm以及粘性系数cpalm的值作为足够大的值，并且，在此前提下进行模拟，也不会有障碍，因此，本模拟就是以这种方式来进行的。还有，电动机电流追随电流指令值的追随性足够快，电流控制/驱动单元250的动作所带来的影响是轻微的，使电流指令值等于电动机电流。另外，车速v为固定不变的车速。

首先，对转向介入补偿的效果进行说明。

进行了“将转向角指令值θref固定为0[deg]，并且，输入了驾驶员的目标角度θarm”的场合的自动转向的模拟。作为参考，图23示出了实际转向角θr以及转向扭矩tt相对于“在相同条件下考虑了驾驶员的转向模型的模拟中的驾驶员的目标角度θarm的时间变化”的时间响应。在图23中，纵轴为角度[deg]以及转向扭矩[nm]，横轴为时间[sec]，粗实线表示驾驶员的目标角度θarm，细实线表示实际转向角(在本实施方式中为转向盘转向角)θr，虚线表示转向扭矩tt。此外，在图23中，辅助控制输出渐变增益gft1为0％，也就是说，使辅助控制不起作用。还有，图23是用于说明“实际转向角θr以及转向扭矩tt随着驾驶员的目标角度θarm的变化而发生变化”的样子的模拟的一个示例。

关于像这样的输入了驾驶员的目标角度θarm的场合的实际转向角θr以及转向扭矩tt的变化，对“没有转向介入补偿，并且，通过pi控制来进行速度控制”的场合和“有转向介入补偿”的场合进行了比较。此外，在前者的场合，为了与本实施方式进行比较，将辅助控制输出渐变增益gft1以及辅助图渐变增益gft2均设定为100％，并且，验证了积分方式的不同之处。在后者的场合，将辅助控制输出渐变增益gft1设定为0％。还有，在现有技术(例如，专利文献1)中，尽管在切换前的转向角控制期间中，辅助控制指令值为0[deg]，但由于能够推测出这种情况下的转向介入比前者的场合更困难，所以省略这种情况。

图24为模拟结果。在图24中，纵轴为转向扭矩[nm]，横轴为实际转向角[deg]，用虚线来表示“没有转向介入补偿”的场合，用实线来表示“有转向介入补偿”的场合。还有，在转向介入补偿单元350中，将死区的宽度设定为零，并且，将转向介入补偿图设定为“从原点开始的直线”(也就是说，与“与固定不变的增益相乘”的场合相同)。

如图24中的虚线所示，在“没有转向介入补偿”的场合，尽管能够转动转向盘以便使实际转向角θr达到7.5[deg]为止，但由于速度控制中的pi控制的积分所带来的影响，速度偏差(转向角速度指令值与实际转向角速度之间的偏差)就会一直积累起来，所以最终会被强制返回到转向角指令值θref(＝0[deg])，并且，还会产生15[nm]或更大的非常大的转向扭矩，从而导致“由驾驶员进行的转向非常困难”的状态。

与此形成对比的是，如图24中的实线所示，在“有转向介入补偿”的场合，能够转动转向盘以便使实际转向角θr达到约22[deg]为止，并且，也不会被拉回到转向角指令值θref(＝0[deg])。这是因为“从转向介入补偿单元350输出的转向角速度指令值ωref2与从位置控制单元340输出的转向角速度指令值ωref1相加，处于进行了转向的状态时的转向角速度指令值ωref与实际转向角速度ωr之间的速度偏差在0附近是均衡的”的缘故。就这样，通过转向介入补偿单元350的功能，就能够实现“由驾驶员进行的转向介入”。还有，通过增大来自转向介入补偿单元350的输出的增益，就能够实现更轻的转向。

接下来，对“转向介入补偿中的死区的效果”进行说明。

假设“进行了用于回避紧急情况的转向”，输入如图25所示那样的驾驶员的目标角度θarm，进行了模拟。在图25中，与图23相同，纵轴为角度[deg]以及转向扭矩[nm]，横轴为时间[sec]，粗实线表示驾驶员的目标角度θarm，细实线表示实际转向角θr相对于驾驶员的目标角度θarm的时间变化的时间响应，虚线表示转向扭矩tt相对于驾驶员的目标角度θarm的时间变化的时间响应。如图25的粗实线所示那样，使驾驶员的目标角度θarm从0.5[sec]处上升，并且，使其变化到60[deg]。

输入了这样的驾驶员的目标角度θarm，对“通过转向扭矩tt1的正的阈值(+2.5[nm])和负的阈值(-2.5[nm])来设定了死区”的场合和“没有死区”的场合进行了比较，然后，图26示出了比较后得到的结果。此外，切换判定/渐变增益生成单元220内的手动输入判定单元223通过“由截止频率为1.5hz的一阶lpf和截止频率为3.0hz的一阶lpf的串联连接来构成”的平滑化滤波器单元225来对转向扭矩tt进行平滑化处理，在经平滑化处理后得到的转向扭矩tt’的绝对值|tt’|等于或大于2[nm]的阈值tth3的情况下，就判定为“有手动输入(有第3手动输入)”。

在图26中，纵轴为转向扭矩[nm]，横轴为时间[sec]，粗实线表示“没有死区”的场合的转向扭矩tt，虚线表示“具有死区”的场合的转向扭矩tt，点线表示“具有死区”的场合的转向扭矩tt’，细实线表示“没有死区”的场合的转向扭矩tt’。用图26中的圆圈围起来的地方就是“转向扭矩tt’的绝对值变成了阈值tth3”的时间点。如图26所示，在“设置了死区”的场合(点线)，在约0.7[sec]的时间点，被判定为“有手动输入”；在“没有死区”的场合(细实线)，在约0.8[sec]的时间点，被判定为“有手动输入”。通过图26可以确认“能够提早约0.1[sec]进行判定”。因此，通过设置死区，就能够提早进行判定。

接下来，对针对“在没有由驾驶员进行的转向介入(转向盘手动输入扭矩th＝0[nm])，也没有进行转向介入补偿，并且，只执行了转向角控制的场合的自动转向中的转向角控制期间中所产生的转向盘振动”的效果进行说明。

在说明“针对转向盘振动的效果”之前，为了说明“实际转向角θr追随转向角指令值θref”的样子，对“追随转向角指令值θref的追随性”和“位置控制单元340中的参考模型以及ff滤波器的效果”进行说明。此外，在“用来确认本效果”的模拟中，为了确认“只有转向角控制的特性”，设定为“没有由驾驶员进行的转向介入，并且，也没有进行转向介入补偿”。

图27示出了“使转向角指令值θref按照斜坡形状从0[deg]变化到100[deg]”的时间响应的一个示例。在图27中，纵轴为转向角[deg]，横轴为时间[sec]，虚线表示转向角指令值θref，细实线表示“从具有截止频率为2hz的一阶lpf的转向盘振动去除单元330输出的目标转向角θt响应该转向角指令值θref”的样子，粗实线表示“实际转向角θr响应该转向角指令值θref”的样子。从图27可知，目标转向角θt以及实际转向角θr均追随了转向角指令值θref。

根据以上说明，就可以说，在自动转向期间中能够实现转向介入和转向角追随。

在位置控制单元340中的参考模型以及ff滤波器的模拟中，首先，通过频率扫描(frequencysweep)，或者，通过基于使用传递函数来进行的拟合的识别，来确定出从转向角速度指令值ωref到实际转向角θr的传递函数pωθ的频率特性。图28的(a)以及图28的(b)示出了其结果，其中，图28的(a)示出了传递函数pωθ的增益特性，图28的(b)示出了相位特性，细实线表示频率扫描的结果，粗实线表示拟合的结果。此外，拟合的结果中的传递函数pωθ为下述式3。

式3

还有，在通过式1来定义好的参考模型单元341的传递函数gmodel中，将截止频率fm1设定为10hz，并且，将截止频率fm2设定为20hz。基于式2来计算出ff滤波器的传递函数gf。图29的(a)以及图29的(b)示出了在这样的设定条件下的传递函数gmodel、传递函数pωθ以及ff滤波器的传递函数gf的频率特性，其中，图29的(a)示出了增益特性，图29的(b)示出了相位特性。

因为作为由参考模型以及ff滤波器带来的效果，能够列举出转向角控制的追随性(实际转向角θr追随转向角指令值θref的追随性)，所以在上述设定条件下，进行了“车速v为60[km/h]，并且，使转向角指令值θref按照斜坡形状从0[deg]变化到100[deg]”的模拟。图30示出了其结果。在图30中，纵轴为转向角[deg]，横轴为时间[sec]，虚线表示转向角指令值θref。针对该转向角指令值θref，细实线表示基于“简单地将转向角偏差(目标转向角θt与实际转向角θr之间的偏差)乘以增益后获得的值”计算出的实际转向角的时间响应，粗实线表示基于“通过位置控制单元340中的参考模型以及ff滤波器来进行的模型参考控制”计算出的实际转向角的时间响应，还有，点线表示从参考模型单元341输出的目标转向角θt1的时间响应。从图30可知，与用细实线表示的基于“简单地将转向角偏差乘以增益后获得的值”计算出的实际转向角的时间响应相比，通过设定好的参考模型以及ff滤波器改善了追随性，并且，与作为参考模型输出的目标转向角θt1很一致。然而，尽管通过图30示出了参考模型以及ff滤波器的效果，但即使在转向角偏差与增益简单地相乘的场合，也能够确认“实际转向角θr充分地追随了转向角指令值θref”。

在用来确认“针对转向盘振动的效果”的模拟中，在针对与图30相同的转向角指令值θref进行了转向角控制的情况下，调查了“具备转向盘振动去除单元330以及转向盘制振单元380”的场合和“不具备转向盘振动去除单元330以及转向盘制振单元380”的场合的扭力杆扭矩的时间响应的不同之处。在转向盘振动去除单元330中，使用了截止频率为2hz的一阶lpf。转向盘制振单元380使用“用于能够使1nm扭力杆扭矩转换成相当于10nm柱轴换算扭矩”的增益kv，并且，通过“分子的截止频率为10hz，并且，分母的截止频率为20hz”的一阶滤波器，来进行了相位超前补偿。图31示出了其结果。在图31中，纵轴为扭力杆扭矩[nm]，横轴为时间[sec]，实线表示“有基于转向盘振动去除单元330以及转向盘制振单元380的振动对策”的场合，虚线表示“没有振动对策”的场合。从图31可知，通过转向盘振动去除单元330以及转向盘制振单元380，抑制了转向盘的振动。

作为效果的最后描述，对针对“开始进行转向角控制时的转向角速度的增加会导致i控制的积分值过度地积累起来，从而转向角控制指令值就有可能会成为一个过剩的值”的问题(专利文献3等中所记载的技术问题)的效果进行说明。

图32是表示从手动转向状态转换到自动转向状态时的目标转向角速度ωt、渐变增益以及速度指令值可变限制单元360中的限制值的时间变化的图。此外，速度控制渐变增益gfa2以及速度指令渐变增益gfa3均以与转向角控制输出渐变增益gfa1同步的方式发生变化，图32仅示出了转向角控制输出渐变增益gfa1。还有，辅助控制输出渐变增益gft1以及辅助图渐变增益gft2也均以与转向角控制输出渐变增益gfa1同步的方式发生变化，作为参考，仅示出了转向角控制输出渐变增益gfa1的变化的样子。另外，速度指令值可变限制单元360中的限制值的大小是以这种方式来设定的，即，在gfa3小于所规定的阈值的情况下，将限制值的大小固定在小的值；在gfa3等于或大于所规定的阈值的情况下，使限制值的大小逐渐增加。

转向角速度指令值ωref与速度指令渐变增益gfa3相乘，然后，在速度指令值可变限制单元360中被限制后，就成为目标转向角速度ωt。当开始从手动转向状态转换到自动转向状态的时候，gfa3从0开始逐渐增加，目标转向角速度ωt也从0开始逐渐增加。在那之后，当被输入到速度指令值可变限制单元360中的转向角速度指令值ωrefg在时刻t10达到限制值(限制值a)的时候，尽管目标转向角速度ωt为限制值a并成为固定值，但速度指令渐变增益gfa3不断增加。然后，当速度指令渐变增益gfa3在时刻t11变成所规定的阈值的时候，限制值逐渐增加，并且，目标转向角速度ωt也相应地逐渐增加。速度指令渐变增益gfa3在时刻t12变成100％，然后，当限制值在时刻t13变成限制值b的时候，目标转向角速度ωt就变成在限制值b内发生变化。因为在从时刻t10到时刻t13的期间中，目标转向角速度ωt不但受到限制值a的限制，而且还因其在转向角速度控制单元370中与速度控制渐变增益gfa2相乘而受到限制，所以能够抑制转向角速度控制单元370内的积分值的过度积累，从而能够减少“作为转向角控制输出，并且，会产生给驾驶员带来的不协调感”的电流指令值。还有，因为在限制值的迁移结束之后(也就是说，在时刻t13之后)，转向角速度指令值ωref不会受到gfa3以及速度指令值可变限制单元360的限制，还有，转向角速度控制单元370内的信号也不会受到gfa2的限制，所以能够转移到通常的转向角控制。

对本发明的第2实施方式进行说明。

在第2实施方式中，在切换判定/渐变增益生成单元内的手动输入判定单元中，通过多个“特性各不相同”的平滑化滤波器，来对转向扭矩进行滤波器处理，并且，基于“经过各个滤波器处理后求得的”转向扭矩(平滑化转向扭矩)来进行手动输入判定。通过这样做，例如，除了使用“用于去除高频段的噪声分量”的滤波器之外，还使用“快速响应输出信号”的滤波器，这样就能够对在诸如“回避紧急情况时”之类的情况下所产生的陡峭的手动输入扭矩做出反应，从而能够提高手动输入判定的精度。还有，与第1实施方式的场合相同，可以将多个阈值应用于各个平滑化转向扭矩，通过这样做，就能够以与手动输入扭矩的大小相对应的方式来进行适当的对应。

图33示出了第2实施方式中的手动输入判定单元523的结构示例。与如图5所示的第1实施方式中的手动输入判定单元223相比，在手动输入判定单元523中设置了2个平滑化滤波器单元和2个绝对值化单元。

如图33所示，平滑化滤波器单元525a具有平滑化滤波器a，通过平滑化滤波器a来对转向扭矩tt进行平滑化处理，然后，输出经平滑化处理后得到的转向扭矩(平滑化转向扭矩)tta。还有，平滑化滤波器单元525b具有平滑化滤波器b，通过平滑化滤波器b来对转向扭矩tt进行平滑化处理，然后，输出经平滑化处理后得到的转向扭矩(平滑化转向扭矩)ttb。尽管平滑化滤波器a在响应输出信号方面要比平滑化滤波器b慢，但在去除高频段的噪声分量方面，平滑化滤波器a具有比平滑化滤波器b更优异的特性。还有，尽管平滑化滤波器b在响应输出信号方面要比平滑化滤波器a快，但在去除高频段的噪声分量方面，平滑化滤波器b具有比平滑化滤波器a稍微差一些的特性。通过平滑滤波器a与“快速响应”的平滑滤波器b一起使用，这样就能够对在诸如“回避紧急情况时”之类的情况下因转向而产生的陡峭的手动输入扭矩做出反应，从而可以使“有手动输入时”的判定变得容易。转向扭矩tta被输入到绝对值化单元526a中，还有，转向扭矩ttb被输入到绝对值化单元526b中。绝对值化单元526a将转向扭矩tta的绝对值(绝对值数据)|tta|输出到判定处理单元527，还有，绝对值化单元526b将转向扭矩ttb的绝对值(绝对值数据)|ttb|输出到判定处理单元527。判定处理单元527通过使用多个“预先设定好的”阈值ttha1、ttha2、ttha3以及tthb(0≦ttha1≦ttha2≦ttha3≦tthb)，来进行3种类型的“有手动输入”的判定和1种类型的“没有手动输入”的判定。具体而言，在“绝对值|tta|等于或大于阈值ttha3”或者“绝对值|ttb|等于或大于阈值tthb”的情况下，判定为“有第3手动输入”；在“绝对值|tta|等于或大于阈值ttha2并且小于阈值ttha3”的情况下，判定为“有第2手动输入”；在“绝对值|tta|等于或大于阈值ttha1并且小于阈值ttha2”的情况下，判定为“有第1手动输入”；在“绝对值|tta|小于阈值ttha1”的情况下，判定为“没有手动输入”。判定结果作为手动输入判定信号jh被输出。

此外，在平滑化滤波器单元525a和平滑化滤波器单元525b中，只要具有如上所述的滤波器特性的话，也可以使用除“平滑化滤波器”之外的滤波器。另外，也可以通过与想要响应的手动输入扭矩等相对应的方式，来设置3个或更多的滤波器单元。还有，尽管判定处理单元527通过使用4个阈值来进行判定，但阈值的数目(即，个数)并不限于4个，判定处理单元527也可以通过使用除“4个”之外的个数的阈值来进行判定，另外，针对转向扭矩ttb，也可以使用多个阈值。通过这样做，就能够进行灵活的判定。

与第1实施方式的动作示例相比，第2实施方式的动作示例的手动输入判定单元的动作不同于第1实施方式的动作示例的手动输入判定单元的动作。

参照图34的流程图，对“具备了手动输入判定单元523”的第2实施方式中的切换判定/渐变增益生成单元的动作示例进行说明。

被输入进来的转向扭矩tt被输入到手动输入判定单元523中。手动输入判定单元523通过平滑化滤波器单元525a以及525b来对转向扭矩tt进行平滑化处理，然后，通过绝对值化单元526a以及526b来求得经平滑化处理后得到的转向扭矩tta以及ttb的绝对值|tta|以及|ttb|(步骤s210a)。绝对值|tta|以及|ttb|被输入到判定处理单元527中。判定处理单元527在“绝对值|ttb|等于或大于阈值tthb”的情况下(步骤s220a)，就判定为“有第3手动输入”(步骤s230a)。在“绝对值|ttb|小于阈值tthb”的情况下(步骤s220a)，如果“绝对值|tta|等于或大于阈值ttha3”的话(步骤s235a)，则判定为“有第3手动输入”(步骤s230a)；如果“绝对值|tta|小于阈值ttha3并且等于或大于阈值ttha2”的话(步骤s240a)，则判定为“有第2手动输入”(步骤s250a)；如果“绝对值|tta|小于阈值ttha2并且等于或大于阈值ttha1”的话(步骤s260a)，则判定为“有第1手动输入”(步骤s270a)；如果“绝对值|tta|小于阈值ttha1”的话(步骤s260a)，则判定为“没有手动输入”(步骤s280a)。判定结果作为手动输入判定信号jh被输出到转向状态判定单元224。在此之后的动作(步骤s290～步骤s350)是与第1实施方式相同的。

对本发明的第3实施方式进行说明。

尽管在第1实施方式以及第2实施方式中，手动输入判定单元通过使用转向扭矩来进行手动输入判定，但在第3实施方式中，除了使用转向扭矩之外，还使用估计转向角与实际转向角之间的误差来进行手动输入判定。与第2实施方式相比，在第3实施方式中，增加了“使用了估计转向角与实际转向角之间的误差”的手动输入判定。此外，也可以仅使用估计转向角与实际转向角之间的误差来进行手动输入判定。

图35示出了第3实施方式中的整个车辆系统的结构示例。如图35所示，转向角控制单元700输出转向角控制电流指令值irefp1和目标转向角θt，还有，目标转向角θt被输入到切换判定/渐变增益生成单元620中。除了“从转向盘振动去除单元330输出的目标转向角θt被输出到位置控制单元340和切换判定/渐变增益生成单元620”之外，转向角控制单元700具有与第2实施方式中的转向角控制单元300相同的结构以及动作。

图36示出了第3实施方式中的切换判定/渐变增益生成单元620的结构示例。如图36所示，切换判定/渐变增益生成单元620具备切换判定单元621和渐变增益生成单元222，还有，切换判定单元621具备手动输入判定单元623和转向状态判定单元624。因为渐变增益生成单元222与第2实施方式相同，所以省略其说明。

手动输入判定单元623通过使用转向扭矩tt、实际转向角θr以及目标转向角θt来判定手动输入。

图37示出了手动输入判定单元623的结构示例。与如图33所示的第2实施方式中的手动输入判定单元523相比，手动输入判定单元623具备“具有与手动输入判定单元523相同的结构”的判定单元523a、判定单元623a、转向角控制模型单元628以及减法单元629。还有，判定单元623a具备平滑化滤波器单元625a、平滑化滤波器单元625b、绝对值化单元626a、绝对值化单元626b以及判定处理单元627。

判定单元523a通过与手动输入判定单元523相同的动作，来输出手动输入判定信号jh1(相当于第2实施方式中的手动输入判定信号jh)。此外，平滑化滤波器单元525a以及平滑化滤波器单元525b所具有的平滑化滤波器作为“扭矩用平滑化滤波器”发挥作用。还有，在判定处理单元527中使用作为“扭矩阈值”的多个“预先设定好的”阈值。

转向角控制模型单元628基于目标转向角θt来运算出估计转向角θi。估计转向角θi被加法输入到减法单元629中。为了估计出自动转向状态下的实际转向角θr，转向角控制模型单元628设定“实际转向角θr相对于目标转向角θt的传递特性”，并且，使用该传递特性来估计出实际转向角。如果在“作为被估计出来的实际转向角”的估计转向角θi与实际上的实际转向角θr之间存在差异的话，则可以判断为“由驾驶员执行了转向介入”。通过传递函数、差分方程(微分方程)等来定义“实际转向角θr相对于目标转向角θt的传递特性”。为简单起见，可以用位置控制单元340内的参考模型单元341来代用。在想要更准确地估计出实际转向角的场合，通过实验或模拟，将目标转向角θt作为输入，将实际转向角θr作为输出，通过一般的识别方法来获得。在想要更进一步提高估计精度的场合，针对每种车速，都识别传递特性。此外，也可以基于“用于表示车辆以及eps的频率特性”的被控设备模型和“用于表示转向角控制单元的频率特性”的控制模型，并且，通过数学式，来表示传递函数。

估计转向角θi被加法输入到减法单元629中，还有，实际转向角θr被减法输入到减法单元629中。减法单元629计算出估计转向角θi与实际转向角θr之间的误差dθ。误差dθ被输入到判定单元623a中。

判定单元623a将误差dθ作为处理对象，通过与判定单元523a相同的结构以及动作，通过“具有平滑化滤波器(误差用平滑化滤波器)”的平滑化滤波器单元625a以及625b分别对误差dθ进行平滑化处理，然后，通过绝对值化单元626a以及626b分别求得经平滑化处理后得到的误差(平滑化误差)dθa以及dθb的绝对值(绝对值数据)|dθa|以及|dθb|。判定处理单元627针对绝对值|dθa|以及|dθb|，通过使用多个“预先设定好的”阈值(误差阈值)θtha1、θtha2、θtha3以及θthb(0≦θtha1≦θtha2≦θtha3≦θthb)，来进行3种类型的“有手动输入”的判定和1种类型的“没有手动输入”的判定。平滑化滤波器单元625a以及平滑化滤波器单元625b分别所具有的平滑化滤波器c以及平滑化滤波器d与平滑化滤波器a以及平滑化滤波器b的场合相同，尽管平滑化滤波器c在响应输出信号方面要比平滑化滤波器d慢，但在去除高频段的噪声分量方面，平滑化滤波器c具有比平滑化滤波器d更优异的特性，还有，尽管平滑化滤波器d在响应输出信号方面要比平滑化滤波器c快，但在去除高频段的噪声分量方面，平滑化滤波器d具有比平滑化滤波器c稍微差一些的特性。为简单起见，也可以使平滑化滤波器a和平滑化滤波器c具有相同的特性，还有，也可以使平滑化滤波器b和平滑化滤波器d具有相同的特性。判定结果作为手动输入判定信号jh2被输出。

此外，尽管判定处理单元527以及判定处理单元627分别通过使用4个阈值来进行判定，但阈值的数目(即，个数)并不限于4个，判定处理单元527以及判定处理单元627也可以通过使用除“4个”之外的个数的阈值来进行判定。通过这样做，就能够进行灵活的判定。

转向状态判定单元624基于来自车辆侧ecu100的切换信号sw、手动输入判定信号jh1以及手动输入判定信号jh2来判定转向状态。与第2实施方式的场合相同，作为转向状态，有“第1自动转向”、“第2自动转向”以及“手动转向”，另外，“第1自动转向”相当于“通常的自动转向状态”。还有，基于切换信号sw、手动输入判定信号jh1、手动输入判定信号jh2以及之前的转向状态，来判定最新的转向状态。在进行判定的时候，将手动输入判定信号jh1以及手动输入判定信号jh2分配给判定信号α以及判定信号β中的一个判定信号，例如，在手动输入判定信号jh1为判定信号α的情况下，手动输入判定信号jh2就成为判定信号β，还有，在手动输入判定信号jh2为判定信号α的情况下，手动输入判定信号jh1就成为判定信号β。在本实施方式中，将手动输入判定信号jh1设定为判定信号α，还有，将手动输入判定信号jh2设定为判定信号β。如下所述那样来进行判定。

[条件a]

在之前的转向状态为“第1自动转向”或“第2自动转向”，并且，切换信号sw为“辅助控制模式”或判定信号α为“有第3手动输入”的情况下，将转向状态判定为“手动转向”。

[条件b]

在之前的转向状态为“第1自动转向”，切换信号sw为“转向角控制模式”，判定信号α为“有第2手动输入”，并且，判定信号β为“有第3手动输入”以外的判定结果的情况下，将转向状态判定为“第2自动转向”。

[条件c]

在之前的转向状态为“第2自动转向”，切换信号sw为“转向角控制模式”，判定信号α为“有第1手动输入”或“有第2手动输入”，并且，判定信号β为“有第3手动输入”以外的判定结果的情况下，转向状态没有变化，仍然将转向状态判定为“第2自动转向”。

[条件d]

在之前的转向状态为“第2自动转向”，切换信号sw为“转向角控制模式”，判定信号α为“没有手动输入”，并且，判定信号β为“没有手动输入”的情况下，将转向状态判定为“第1自动转向”。

[条件e]

在之前的转向状态为“手动转向”，切换信号sw为“转向角控制模式”，判定信号α为“没有手动输入”，并且，判定信号β为“没有手动输入”的情况下，将转向状态判定为“第1自动转向”。

更详细地描述上述条件a～条件e的话，则可以通过下述表2～表4来表示上述条件a～条件e。还有，在表2中，“－”表示“任意值(即，该任意值与判定无关)”，“(继续)”表示“转向状态没有变化”，通过将各个列的条件作为and条件连接起来，以便进行判定。表3示出了表2中的之前的转向状态为“第1自动转向”，并且，切换信号sw为“转向角控制模式”的场合的判定结果。还有，表4示出了表2中的之前的转向状态为“第2自动转向”，并且，切换信号sw为“转向角控制模式”的场合的判定结果。另外，在表3以及表4中，α表示“判定信号α”，β表示“判定信号β”。

[表2]

[表3]

之前的转向状态＝「第1自动转向」、切换信号sw＝「转向角控制模式」

[表4]

之前的转向状态＝「第2自动转向」、切换信号sw＝「转向角控制模式」

按照上述表2～表4来判定转向状态，判定结果作为转向状态判定信号js被输出到渐变增益生成单元222和转向角控制单元700。此外，与第2实施方式的场合相同，也可以通过“不使用切换信号sw”的方式来判定转向状态。

与第2实施方式的动作示例相比，在第3实施方式的动作示例中，转向角控制单元700将目标转向角θt输出到切换判定/渐变增益生成单元620，并且，第3实施方式的动作示例的切换判定/渐变增益生成单元的动作不同于第2实施方式的动作示例的切换判定/渐变增益生成单元的动作。

参照图38以及图39的流程图，对第3实施方式中的切换判定/渐变增益生成单元620的动作示例进行说明。此外，在转向状态判定单元624中，“手动转向”作为初始值被设定在之前的转向状态中，“辅助控制模式”作为初始值被设定在被保持的切换信号sw中，“手动转向”作为初始值被设定在转向状态判定信号js中。

被输入进来的转向扭矩t、目标转向角θt以及实际转向角θr被输入到切换判定单元621内的手动输入判定单元623中。在手动输入判定单元623中，转向扭矩t被输入到判定单元623a中，目标转向角θt被输入到转向角控制模型单元628中，实际转向角θr被输入到减法单元629中。

转向角控制模型单元628基于目标转向角θt来运算出估计转向角θi。(步骤s410)。估计转向角θi被加法输入到减法单元629中，减法单元629从估计转向角θi中减去实际转向角θr(步骤s420)，误差dθ(＝θi－θr)被输入到判定单元623a中。

判定单元523a通过与第2实施方式中的手动输入判定单元523相同的动作来进行手动输入判定，将判定结果作为手动输入判定信号jh1输出到转向状态判定单元624(步骤s210a～步骤s280a)。

判定单元623a通过平滑化滤波器单元625a以及625b对误差dθ进行平滑化处理，然后，通过绝对值化单元626a以及626b求得经平滑化处理后得到的误差dθa以及dθb的绝对值|dθa|以及|dθb|(步骤s430)。绝对值|dθa|以及|dθb|被输入到判定处理单元627中。判定处理单元627在“绝对值|dθb|等于或大于阈值θthb”的情况下(步骤s440)，就判定为“有第3手动输入”(步骤s450)。在“绝对值|dθb|小于阈值θthb”的情况下(步骤s440)，如果“绝对值|dθa|等于或大于阈值θtha3”的话(步骤s460)，则判定为“有第3手动输入”(步骤s450)；如果“绝对值|dθa|小于阈值θtha3并且等于或大于阈值θtha2”的话(步骤s470)，则判定为“有第2手动输入”(步骤s480)；如果“绝对值|dθa|小于阈值θtha2并且等于或大于阈值θtha1”的话(步骤s490)，则判定为“有第1手动输入”(步骤s500)；如果“绝对值|dθa|小于阈值θtha1”的话(步骤s490)，则判定为“没有手动输入”(步骤s510)。判定结果作为手动输入判定信号jh2被输出到转向状态判定单元624。此外，也可以将判定单元523a的动作和判定单元623a的动作的顺序反过来，还有，也可以并行执行判定单元523a的动作和判定单元623a的动作。

转向状态判定单元624确认“有无切换信号sw的输入”(步骤s290)，当输入了切换信号sw的时候，更新被保持的切换信号sw的值(步骤s300)。然后，将被输入进来的手动输入判定信号jh1以及jh2分别设定为判定信号α以及判定信号β，使用判定信号α、判定信号β、之前的转向状态以及切换信号sw，并且，按照表2～表4的条件判定，来进行转向状态的判定(步骤s310a)。在此之后的动作(步骤s320～步骤s350)是与第2实施方式相同的。

对本发明的第4实施方式进行说明。

在第4实施方式中，使“与转向状态相对应”的转向角指令渐变增益gfa4的变化的样子部分性地不同于其他的渐变增益，还有，根据转向角指令渐变增益gfa4来设定“被用于转向角控制单元内的可变速率限制单元”的限制值，而不是根据转向状态判定信号js来设定该限制值。在本实施方式中，这些变更应用于第3实施方式。

图40示出了第4实施方式中的整个车辆系统的结构示例。与如图35所示的第3实施方式的结构示例相比，第4实施方式的切换判定/渐变增益生成单元以及转向角控制单元不同于第3实施方式的切换判定/渐变增益生成单元以及转向角控制单元，还有，没有转向状态判定信号js从切换判定/渐变增益生成单元820被输出到转向角控制单元900。

在切换判定/渐变增益生成单元820中，与第3实施方式的场合相同，尽管渐变增益生成单元根据转向状态判定信号js来判断转向状态，渐变增益根据转向状态来采用(而具有)不同的值，但转向状态的判断部分性地不同于第3实施方式。也就是说，尽管将“第1自动转向”判断为自动转向状态，设定渐变增益的值，但将“第2自动转向”判断为手动转向状态，设定转向角指令渐变增益gfa4的值，其他的渐变增益的值仍然是之前的值。将“手动转向”判断为手动转向状态。因为转向状态是以这样的方式来被判断的，所以如图6(a)所示那样的转向角指令渐变增益gfa4的变化的时间点不同于其他的渐变增益。也就是说，在从自动转向状态转换到手动转向状态的情况下，尽管在时刻t1，当转向状态判定信号js变化到“手动转向”的时候，渐变增益gfa1～gfa3就开始减少，但当转向状态判定信号js变化到“手动转向”或“第2自动转向”的时候，渐变增益gfa4就开始减少。在从手动转向状态转换到自动转向状态的情况下，与渐变增益gfa1～gfa3相同，从转向状态判定信号js变化到“第1自动转向”的时刻起，渐变增益gfa4就开始增加。在切换状态下，在转向状态判定信号js变化到“手动转向”或“第1自动转向”的情况下，尽管渐变增益gfa4进行与渐变增益gfa1～gfa3相同的动作，但在变化到“第2自动转向”的情况下，尽管渐变增益gfa1～gfa3不会发生变化，但渐变增益gfa4就减少。

图41示出了转向角控制单元900的结构示例。如图41所示，在转向角控制单元900中，转向角指令渐变增益gfa4被输入到可变速率限制单元920中，而不是转向状态判定信号js被输入到可变速率限制单元920中。

可变速率限制单元920将“当前采样的转向角指令值θref1与前一个采样的转向角指令值θref1之间的差分”设定为变化量，在该变化量的绝对值大于所规定的值(限制值)的情况下，通过对转向角指令值θref1进行加法运算或减法运算，以便使得变化量的绝对值成为限制值，将加法运算或减法运算后得到的结果作为转向角指令值θref2来输出；在该变化量的绝对值等于或小于限制值的情况下，将转向角指令值θref1原封不动地作为转向角指令值θref2来输出。还有，根据转向角指令渐变增益gfa4来设定限制值，以便使得在自动转向状态以及手动转向状态下能够设定适当的限制值。基于转向角指令渐变增益gfa4来判断转向状态，在自动转向状态下，将限制值设定为“预先设定好的”限制值；在手动转向状态下，将限制值设定为零，从而使得转向角指令值θref2不会发生变化并变成固定值。在切换状态下，当转向角指令渐变增益gfa4正在减少的时候，将限制值设定为零；当转向角指令渐变增益gfa4正在增加的时候，将限制值设定为“预先设定好的”限制值。此外，在自动转向状态下，也可以针对变化量设定上限值以及下限值并对其进行限制，而不是针对变化量的绝对值来设定限制值。

在这里，通过举例，来对与“基于切换判定/渐变增益生成单元820中的转向状态的判定以及该判定结果来决定的”转向角指令渐变增益gfa4相对应的可变速率限制单元920的限制值的设定的效果进行说明。此外，手动输入判定单元623的判定单元523a以及判定单元623a进行相同的判定。

图42示出了在“自动驾驶期间中，道路上存在诸如物体、水坑、冰之类的障碍物，为了避开障碍物，从而驾驶员执行了转向介入”的情况下的手动输入判定结果以及转向状态的变化的样子。

在因为了避开障碍物，车辆稍微靠右侧行驶时由驾驶员执行的转向介入而产生的手动输入弱于被判定为“有第3手动输入”这种程度的输入的情况下，转向状态不迁移到“手动转向”，继续进行转向角控制。因此，为了使“因驾驶员的转向介入而靠右侧行驶”的车辆返回到道路中央，由于车辆侧ecu100更新转向角指令值，从而使得能够向左侧转动转向盘，所以“想要靠右侧行驶”的由驾驶员执行的转向介入与“想要维持车辆在道路中央行驶”的基于来自车辆侧ecu100的转向角指令值的转向就会发生冲突。考虑到这些情况，基于安全优先的观点，优先考虑由驾驶员执行的转向介入，通过使手动输入判定在地点p1成为“有第2手动输入”，从而转向状态成为“第2自动转向”的状态，经由转向角指令渐变增益gfa4，将可变速率限制单元920的限制值设定为零，从而使转向角指令值成为固定值。通过这样做，就不会受到“因更新转向角命令值而产生”的影响，并且，还能够实现平稳的转向介入。

在避开障碍物之后，驾驶员的转向介入就会减弱，即使在地点p2，手动输入判定成为“有第1手动输入”，但转向状态仍然为“第2自动转向”，接下来，驾驶员的转向介入会更进一步减弱，当在地点p3手动输入判定成为“没有手动输入”的时候，转向状态就迁移到“第1自动转向”。就这样，只要有一次手动输入判定成为“有第1手动输入”的话，就能够防止起因于“第1自动转向”与“第2自动转向”之间的切换的触点抖动等的发生。在成为“第1自动转向”之后，变成了通常的转向角指令值，返回到自动驾驶。

就这样，即使在“为了避开障碍物，所以驾驶员执行了转向介入”的情况下，也不会迁移到“手动转向”，从而能够实现无缝转向。

与第3实施方式的动作示例相比，第4实施方式的动作示例的渐变增益生成单元以及可变速率限制单元的动作不同于第3实施方式的渐变增益生成单元以及可变速率限制单元的动作。

参照图43的流程图，对第4实施方式的渐变增益生成单元中的渐变增益生成处理的动作示例进行说明。

渐变增益生成单元确认转向状态判定信号js的值(步骤s330)。在转向状态判定信号js为“手动转向”的情况下，渐变增益生成单元使各个渐变增益(gfa1、gfa2、gfa3、gfa4、gft1以及gft2)迁移到处于手动转向状态时的值(gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4为0％，还有，gft1以及gft2为100％。)(步骤s340)。在转向状态判定信号js为“第1自动转向”的情况下，渐变增益生成单元使各个渐变增益迁移到处于自动转向状态时的值(gfa1、gfa2、gfa3以及gfa4为100％，还有，gft1为αt1，gft2为αt2。)(步骤s350)。在转向状态判定信号js为“第2自动转向”的情况下，如果渐变增益为转向角指令渐变增益gfa4的话(步骤s360)，则进行与“手动转向”的场合相同的动作(步骤s340)；如果渐变增益为转向角指令渐变增益gfa4以外的渐变增益的话(步骤s360)，则各个渐变增益保持原样不变。

参照图44的流程图，对第4实施方式的可变速率限制单元920中的速率限制处理的动作示例进行说明。

可变速率限制单元920确认转向角指令渐变增益gfa4的值(步骤s660a)，在转向角指令渐变增益gfa4为0％的情况下，将限制值设定为零(步骤s670)，将被保持的前一个采样的转向角指令值θref1的值设定为实际转向角θr的值(步骤s671)。在转向角指令渐变增益gfa4为100％的情况下，可变速率限制单元920将限制值设定为“预先设定好的”值(步骤s680)。在转向角指令渐变增益gfa4介于0％～100％之间的情况下，如果从前一个采样的转向角指令渐变增益gfa4减少的话(步骤s672)，则将限制值设定为零(步骤s681)；否则(步骤s672)，将限制值设定为“预先设定好的”值(步骤s680a)。然后，可变速率限制单元920计算出转向角指令值θref1与前一个采样的转向角指令值θref1之间的差分(变化量)(步骤s690)。在变化量的绝对值大于限制值的情况下(步骤s700)，可变速率限制单元920通过对转向角指令值θref1进行加法运算或减法运算，以便使得变化量的绝对值成为限制值(步骤s710)，将加法运算或减法运算后得到的结果作为转向角指令值θref2来输出(步骤s720)。在变化量的绝对值等于或小于限制值的情况下(步骤s700)，可变速率限制单元920将转向角指令值θref1原封不动地作为转向角指令值θref2来输出(步骤s720)。

对本发明的其他的实施方式进行说明。

尽管在第1实施方式中，转向角速度控制单元370中的速度控制渐变增益gfa2的乘法运算是针对作为来自积分单元373的输出的控制量ir1来进行的，但转向角速度控制单元370中的速度控制渐变增益gfa2的乘法运算也可以是针对作为来自减法单元375的输出的转向角控制电流指令值irefw来进行的。

图45是“转向角控制电流指令值irefw与速度控制渐变增益gfa2相乘”的场合的转向角速度控制单元的结构示例(第5实施方式)。如图45所示，与如图15所示的第1实施方式中的转向角速度控制单元370相比，在第5实施方式中的转向角速度控制单元370a中，乘法单元376被设置在减法单元375的后面，而不是被设置在积分单元373的后面，还有，其他的结构是相同的。

在第5实施方式中的转向角速度控制单元370a的动作示例中，直到如图21所示的第1实施方式的动作示例的“积分单元373对操作量d1进行积分，计算出控制量ir1”的步骤s910为止，为相同的动作，在那之后，控制量ir1被输入到减法单元375中，减法单元375计算出控制量ir1与控制量ir2之间的偏差(ir1－ir2)，并且，将计算出的偏差(ir1－ir2)作为控制量ir3’。然后，乘法单元376使速度控制渐变增益gfa2与控制量ir3’相乘，并且，将相乘后得到的乘法结果作为转向角控制电流指令值irefw输出到加法单元394。在那之后的动作(在步骤s950之后的动作)是与第1实施方式相同的。

也可以在转向角速度控制单元370内的其他位置进行速度控制渐变增益gfa2的乘法运算。

在如图46所示的转向角速度控制单元的结构示例(第6实施方式)中，使速度控制渐变增益gfa2与作为来自减法单元374的输出的偏差ωe相乘。如图46所示，与如图15所示的第1实施方式中的转向角速度控制单元370相比，在第6实施方式中的转向角速度控制单元370b中，乘法单元376被设置在减法单元374的后面，而不是被设置在积分单元373的后面，还有，其他的结构是相同的。

在第6实施方式中的转向角速度控制单元370b的动作示例中，直到如图21所示的第1实施方式的动作示例的“减法单元374计算出目标转向角速度ωt与实际转向角速度ωr之间的偏差ωe”的步骤s890为止，为相同的动作，偏差ωe被输入到乘法单元376中，而不是被输入到增益乘法单元371中，乘法单元376使速度控制渐变增益gfa2与偏差ωe相乘，并且，将相乘后得到的乘法结果作为偏差ωe1输出到增益乘法单元371。在那之后，仅仅是没有了步骤s920而已，其他的动作是与第1实施方式相同的。

尽管在如上所述的实施方式(第1实施方式～第6实施方式)中，速度指令值可变限制单元360根据速度指令渐变增益gfa3来设定限制值，并且，当gfa3变成了所规定的阈值的时候，切换限制值，但也可以通过使用转向角控制输出渐变增益gfa1来代替gfa3，并且，当gfa1变成了100％的时候，切换限制值。在这种情况下的结构(第7实施方式)中，gfa1被输入到速度指令值可变限制单元中以便代替gfa3，其他的结构与其他的实施方式相同。在第7实施方式中的动作中，仅仅是速度指令值可变限制单元中的用于决定限制值的判断动作(图21中的步骤s850)变成了“确认gfa1是否小于100％”而已。在第7实施方式中，从手动转向状态转换到自动转向状态时的目标转向角速度ωt、渐变增益以及速度指令值可变限制单元中的限制值的时间变化如图47所示那样。与如图32所示的时间变化相比，速度指令值可变限制单元中的限制值从“gfa1变成了100％”的时刻t12开始逐渐增加，并且，目标转向角速度ωt也相应地逐渐增加。

此外，关于如上所述的实施方式(第1实施方式～第7实施方式)中的各个渐变增益(gfa1、gfa2、gfa3、gfa4、gft1以及gft2)的乘法运算，在诸如“注重成本，而不是注重由渐变增益乘法运算带来的效果的场合”之类的情况下，可以至少保留1个乘法运算，并且，可以省略掉其他的乘法运算。还有，在诸如与上述同样的场合之类的情况下，也可以省略掉各个限制单元(转向角指令值可变限制单元、可变速率限制单元、速度指令值可变限制单元以及转向角控制电流指令值限制单元)。在省略掉转向角指令值可变限制单元310、可变速率限制单元320(或可变速率限制单元920)、乘法单元391以及转向盘振动去除单元330的情况下，作为目标转向角θt，转向角指令值θref就会被输入到位置控制单元340中。还有，在省略掉乘法单元392以及速度指令值可变限制单元360的情况下，作为目标转向角速度ωt，转向角速度指令值ωref就会被输入到转向角速度控制单元370中。

附图标记说明

1转向盘(方向盘)

2柱轴(转向轴或方向盘轴)

10扭矩传感器

12车速传感器

13电池

20电动机

21旋转角传感器

30控制单元(ecu)

31电流指令值运算单元

33电流限制单元

34补偿信号生成单元

35pi控制单元

36pwm控制单元

37逆变器

38电动机电流检测器

100车辆侧ecu

110车辆状态量检测单元

120切换指令单元

130目标轨迹运算单元

140车辆运动控制单元

141转向角指令值生成单元

200、600、800eps侧ecu

210eps状态量检测单元

220、620、820切换判定/渐变增益生成单元

221、621切换判定单元

222渐变增益生成单元

223、523、623手动输入判定单元

224、624转向状态判定单元

225、525a、525b、625a、625b平滑化滤波器单元

226、526a、526b、626a、626b绝对值化单元

227、527、627判定处理单元

230辅助控制单元

240切换单元

250电流控制/驱动单元

300、700、900转向角控制单元

310转向角指令值可变限制单元

320、920可变速率限制单元

330转向盘振动去除单元

340位置控制单元

341参考模型单元

342比例增益单元

343滤波器单元

350转向介入补偿单元

351转向介入相位补偿单元

352死区设定单元

353补偿图单元

360速度指令值可变限制单元

370、370a、370b、470、570转向角速度控制单元

371、372增益乘法单元

373积分单元

380转向盘制振单元

381增益单元

382制振相位补偿单元

390转向角控制电流指令值限制单元

400被控设备

523a、623a判定单元

628转向角控制模型单元