CN109219553A - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明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，同时实现了“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。本发明的电动助力转向装置具备用来运算出“用于转向角控制的转向角控制电流指令值”的转向角控制单元，该转向角控制单元具备位置控制单元、转向介入补偿单元和转向角速度控制单元，其中，位置控制单元运算出基本转向角速度指令值，转向介入补偿单元求得补偿转向角速度指令值，转向角速度控制单元基于基本转向角速度指令值、补偿转向角速度指令值以及实际转向角速度来运算出转向角控制电流指令值；转向介入补偿单元具备“用于使转向介入补偿增益与转向扭矩相乘”的补偿增益单元，转向介入补偿单元经由补偿增益单元并且基于转向扭矩来求得补偿转向角速度指令值；电动助力转向装置至少使用转向角控制电流指令值来运算出电流指令值。

Description

电动助力转向装置

技术领域

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(steering intervention)，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(duty ratio)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(Controller Area Network，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(Central Processing Unit，中央处理单元)(也包含MPU(Micro Processor Unit，微处理器单元)、MCU(Micro Controller Unit，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(assist map)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

发明内容

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，同时实现了“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。

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”的转向角控制单元，所述转向角控制单元具备位置控制单元、转向介入补偿单元和转向角速度控制单元，所述位置控制单元基于所述转向角指令值以及所述实际转向角来运算出基本转向角速度指令值，所述转向介入补偿单元根据转向扭矩来求得用于转向介入补偿的补偿转向角速度指令值，所述转向角速度控制单元基于转向角速度指令值和实际转向角速度来运算出所述转向角控制电流指令值，其中，所述转向角速度指令值是通过所述基本转向角速度指令值以及所述补偿转向角速度指令值来计算出的，所述转向介入补偿单元具备“用于使转向介入补偿增益与所述转向扭矩相乘”的补偿增益单元，所述转向介入补偿单元经由所述补偿增益单元并且基于所述转向扭矩来求得所述补偿转向角速度指令值，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：所述转向角控制单元还具备滤波器单元，所述滤波器单元通过使用FF滤波器，来将所述转向角速度指令值变换成扩展转向角速度指令值，所述转向角速度控制单元基于所述扩展转向角速度指令值以及所述实际转向角速度来运算出所述转向角控制电流指令值；或，所述位置控制单元具备比例增益单元，所述比例增益单元通过比例增益与“所述转向角指令值与所述实际转向角之间的偏差”相乘，来计算出所述基本转向角速度指令值；或，所述位置控制单元具备参考模型单元、比例增益单元和滤波器单元，所述参考模型单元通过使用参考模型，来将所述转向角指令值变换成目标转向角，所述比例增益单元通过比例增益与“所述目标转向角与所述实际转向角之间的偏差”相乘，来计算出第1转向角速度指令值，所述滤波器单元通过使用FF滤波器，来将所述转向角指令值变换成第2转向角速度指令值，所述位置控制单元通过所述第1转向角速度指令值与所述第2转向角速度指令值相加，来运算出所述基本转向角速度指令值；或，所述转向介入补偿增益随着车速增加而减小；或，所述转向介入补偿单元还具备转向介入相位补偿单元，所述转向介入相位补偿单元对所述转向扭矩进行相位补偿，所述转向介入补偿单元经由所述补偿增益单元以及所述转向介入相位补偿单元并且基于所述转向扭矩来求得所述补偿转向角速度指令值；或，所述转向角速度控制单元通过I-P控制来运算出所述转向角控制电流指令值；或，所述电动助力转向装置还具备辅助控制单元，所述辅助控制单元至少基于所述转向扭矩来运算出“用于所述辅助控制的辅助控制电流指令值”，所述电动助力转向装置基于所述辅助控制电流指令值以及所述转向角控制电流指令值，来运算出所述电流指令值；或，通过使所述辅助控制电流指令值与辅助控制输出渐变增益相乘，来调整所述辅助控制电流指令值；或，使在所述辅助控制单元内求得的辅助图输出电流与辅助图渐变增益相乘；或，通过使值为零的所述辅助控制输出渐变增益与所述辅助控制电流指令值相乘，使得对所述转向系统只进行所述转向角控制；或，所述转向角控制单元还具备转向角控制电流指令值限制单元，所述转向角控制电流指令值限制单元通过预先设定好的限制值，来限制所述转向角控制电流指令值。

发明的效果

根据本发明的电动助力转向装置，因为在转向角控制中，利用增益来进行转向介入的补偿，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。

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的结构框图。

图5是表示手动输入判定单元的结构示例的结构框图。

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(第1实施方式)的结构框图。

图10是表示转向介入补偿单元的结构示例的结构框图。

图11是表示转向介入补偿增益相对于车速的变化示例的特性图。

图12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13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14是表示转向盘制振单元的结构示例的结构框图。

图15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16是表示EPS侧ECU的动作示例的流程图。

图17是表示切换判定/渐变增益生成单元的动作示例的流程图。

图18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19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20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21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22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23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24是表示关于转向盘振动的模拟结果的图。

图25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26是表示转向角控制单元以及切换单元的结构示例(第2实施方式)的结构框图。

图27是表示在关于FF滤波器的模拟中的从转向角速度指令值到实际转向角速度的频率特性示例的特性图。

图28是表示关于FF滤波器的模拟结果的图。

图29是表示转向角控制单元以及切换单元的结构示例(第3实施方式)的结构框图。

图30是表示位置控制单元的结构示例(第3实施方式)的结构框图。

图31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32是表示转向角控制单元的动作示例(第3实施方式)的一部分的流程图。

图33是表示转向角控制单元的动作示例(第3实施方式)的一部分的流程图。

图34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35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36是表示关于参考模型以及FF滤波器的模拟结果的图。

图37是表示转向角速度控制单元的结构示例(第4实施方式)的结构框图。

图38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39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6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“驾驶员干预转向(驾驶员参与转向)”的手动转向中(在手动转向状态下)，执行辅助控制。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，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基于预先准备好的转向介入补偿增益来求得的补偿值(补偿转向角速度指令值)”，来对转向角速度指令值进行补偿。也可以根据车速来改变转向介入补偿增益。

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具备车载摄像头、距离传感器、角速度传感器、加速度传感器等装置，并且，将由这些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具备角度传感器、扭矩传感器以及速度传感器，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。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和渐变增益Gfa2、Gfa3以及Gfa4，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式的辅助图，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来判定“有无手动输入”。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对预先设定好的阈值Tth和绝对值|Tt’|进行比较，在绝对值|Tt’|等于或大于阈值Tth的情况下，判定为“有手动输入”；在绝对值|Tt’|小于阈值Tth的情况下，判定为“没有手动输入”；然后，将判定结果作为手动输入判定信号Jh来输出。

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。在切换信号SW为“辅助控制模式”或者手动输入判定信号Jh为“有手动输入”的情况下，判定为转向状态是“手动转向”；否则，也就是说，在切换信号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，判定为转向状态为“自动转向”。然后，转向状态判定单元224将判定结果作为转向状态判定信号Js来输出。此外，转向状态判定单元224也可以仅仅基于手动输入判定信号Jh来判定转向状态。也就是说，转向状态判定单元224也可以通过这样的方式来判定转向状态，即，在手动输入判定信号Jh为“有手动输入”的情况下，判定为转向状态是“手动转向”；在手动输入判定信号Jh为“没有手动输入”的情况下，判定为转向状态是“自动转向”。

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。根据转向状态，渐变增益取不同的值，通过转向状态判定信号Js来判断转向状态。

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(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“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“自动转向”的时刻起，渐变增益逐渐增加。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的值发生了变化的时候，如果渐变增益正在减少的话，则使渐变增益转向增加；如果渐变增益正在增加的话，则使渐变增益转向减少。此外，尽管在图6(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(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(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。

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，可变率限制单元320也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。可变率限制单元320通过转向角指令渐变增益Gfa4来判断转向状态，当处于自动转向状态的时候，将限制值设定为预先规定好的限制值；当处于手动转向状态的时候，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一定值。尽管当处于切换状态的时候，可变率限制单元320使用两个限制值之间的中间的值，但可变率限制单元320也可以使用自动转向状态时的限制值或手动转向状态时的限制值。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。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通过P(比例)控制，并且，基于目标转向角θt与实际转向角θr之间的偏差，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(基本转向角速度指令值)ωref1。

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具备比例增益单元341和减法单元342。通过减法单元342来求得目标转向角θt与实际转向角θr之间的偏差θe(＝θt－θr)，偏差θe被输入到比例增益单元341中。比例增益单元341使比例增益Kpp与偏差θe相乘，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。

图10示出了转向介入补偿单元350的结构示例。如图10所示，转向介入补偿单元350具备补偿增益单元351和转向介入相位补偿单元352。

补偿增益单元351使转向介入补偿增益Ktp与转向扭矩Tt相乘，计算出转向角速度指令值ωreft。转向介入补偿增益Ktp为根据车速V而发生变化的车速感应增益，还有，通过调校(tuning)来调整转向介入补偿增益Ktp。例如，如图11所示那样，转向介入补偿增益Ktp随着车速V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中使用的辅助图也是“辅助控制电流指令值随着车速V增加而减少”的车速感应图，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，可以实现安全的转向。此外，尽管在图11中，转向介入补偿增益Ktp以折线方式发生变化，但转向介入补偿增益Ktp也可以以曲线方式发生变化。

转向介入相位补偿单元352设定了相位超前补偿来作为相位补偿，并且，将转向角速度指令值ωreft变换成转向角速度指令值ωref2。例如，转向介入相位补偿单元352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352。还有，也可以将转向介入相位补偿单元352设置在“输入了转向扭矩Tt”的补偿增益单元351的前一级。在这种情况下，转向扭矩Tt被输入到转向介入相位补偿单元352中，并且，经相位补偿后的转向扭矩被输入到补偿增益单元351中。

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(该同步也可以不是完全的同步)。

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12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13示出了转向角速度控制单元370的结构示例。如图13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(modelreference control)、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14示出了转向盘制振单元380的结构示例。如图14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15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16～图19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“有无从车辆侧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。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、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以及Gfa4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17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，作为初始值，“手动转向”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在平滑化滤波器单元225对转向扭矩Tt进行平滑化处理(步骤S210)，在绝对值化单元226求得经平滑化处理后得到的转向扭矩Tt’的绝对值|Tt’|(步骤S220)。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Tth的情况下(步骤S230)，判定为“有手动输入”(步骤S240)；在绝对值|Tt’|小于阈值Tth的情况下(步骤S230)，判定为“没有手动输入”(步骤S250)；将作为判定结果的手动输入判定信号Jh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S260)。当输入了切换信号SW的时候，转向状态判定单元224在切换信号SW为“辅助控制模式”或者手动输入判定信号Jh为“有手动输入”的情况下(步骤S270)，将转向状态判定信号Js更新为“手动转向”(步骤S280)，否则(步骤S270)，将转向状态判定信号Js更新为“自动转向”(步骤S290)。在没有输入切换信号SW的情况下，转向状态判定信号Js保持原样不变。转向状态判定信号Js被输入到渐变增益生成单元222中。

渐变增益生成单元222确认转向状态判定信号Js的值(步骤S300)。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％，Gft1以及Gft2为100％。)(步骤S310)。在转向状态判定信号Js为“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％，Gft1为120％，Gft2为300％。)(步骤S320)。

参照图18以及图19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S410)，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S420)，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S430)，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S440)。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S450)，输出转向角指令值θref1。

转向角指令值θref1与转向角指令渐变增益Gfa4以及实际转向角θr一起被输入到可变率限制单元320中。可变率限制单元320确认转向角指令渐变增益Gfa4的值(步骤S460)，在Gfa4为0％的情况下，将限制值设定为零(步骤S470)，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S471)。步骤S471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“Gfa4变成大于0％”的转向角控制的时刻，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。可变率限制单元320在Gfa4为100％的情况下，将限制值设定为预先设定好的值(步骤S480)，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S490)。然后，可变率限制单元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S500)。在变化量的绝对值大于限制值的情况下(步骤S510)，可变率限制单元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S520)，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S530)。在变化量的绝对值等于或小于限制值的情况下(步骤S510)，可变率限制单元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S530)。

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S540)，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S550)，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被加法输入到位置控制单元340内的减法单元342中。实际转向角θr被减法输入到减法单元342中，通过减法单元342来求得目标转向角θt与实际转向角θr之间的偏差θe(步骤S560)。偏差θe被输入到比例增益单元341中。比例增益单元341使比例增益Kpp与偏差θe相乘，计算出转向角速度指令值ωref1(步骤S570)。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以及转向扭矩Tt被输入到补偿增益单元351中。补偿增益单元351基于如图11所示的特性并且通过车速V，来求出转向介入补偿增益Ktp，然后，通过使求出的转向介入补偿增益Ktp与转向扭矩Tt相乘，来计算出转向角速度指令值ωreft(步骤S580)。转向角速度指令值ωreft被输入到转向介入相位补偿单元352中。转向介入相位补偿单元352通过相位补偿，将转向角速度指令值ωreft变换成转向角速度指令值ωref2(步骤S590)。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S600)，将加法运算后得到的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S610)，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S620)。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12所示的“Gfa3小”的限制值(步骤S630)，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12所示的“Gfa3大”的限制值(步骤S640)。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S650)，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，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S660)。增益乘法单元371使增益Kvi与偏差ωe相乘(步骤S670)，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S680)，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S690)，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S700)，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S710)，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S720)，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S730)，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S740)，加法运算后得到的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15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S750)。

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20示出了在本模拟中使用的转向模型。在图20中，C_arm以及C_palm为粘性系数，K_arm以及K_palm为弹簧常数，I_arm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K_palm以及粘性系数C_palm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，使车速V为一定车速。

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21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21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21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21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22为模拟结果。在图22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。

如图22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22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，通过增大转向介入补偿增益Ktp，就能够实现更轻的转向。

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])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的追随性进行说明。

图23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23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23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。

在用来确认“针对转向盘振动的效果”的模拟中，在针对与图23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24示出了其结果。在图24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24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25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25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并成为一定值，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。

此外，关于第1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、可变率限制单元320、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。

对本发明的第2实施方式进行说明。

在第2实施方式中，为了提高转向角控制以及转向介入时的响应性，对转向角速度指令值执行“通过FF(前馈)滤波器来进行的处理”，并且，通过使用经处理后的转向角速度指令值(扩展转向角速度指令值)来进行转向角速度控制。因此，与第1实施方式相比，转向角控制单元的结构是不同的。图26示出了第2实施方式中的转向角控制单元500的结构示例。如图26所示，与如图7所示的第1实施方式中的转向角控制单元300相比，在第2实施方式中的转向角控制单元500中，在加法单元393与乘法单元392之间插入了滤波器单元555；从加法单元393输出的转向角速度指令值ωref被输入到滤波器单元555中，而不是被输入到乘法单元392中；从滤波器单元555输出的转向角速度指令值(扩展转向角速度指令值)ωrefa被输入到乘法单元392中。

滤波器单元555具有FF滤波器，并且，通过FF滤波器将转向角速度指令值ωref变换成转向角速度指令值ωrefa。通过使用FF滤波器，就能够将实际转向角速度ωr相对于转向角速度指令值ωref的控制频带扩展到高频侧，从而能够提高作为转向角控制的内环路(inner loop)的速度控制的响应性。因为如果提高了速度控制的响应性的话，则能够大幅度地调整位于速度控制的外侧的位置控制(转向角控制)和转向介入补偿的增益，而不会发生过冲(overshoot)，所以，其结果为，能够提高转向角控制以及转向介入时的响应性。作为FF滤波器，例如，使用“分子的截止频率为3Hz，并且，分母的截止频率为5Hz”的滤波器，并且，该滤波器被用于进行相位超前补偿。

在第2实施方式的动作示例中，与第1实施方式的动作示例相比，在转向角控制单元的动作中，不同之处在于增加了滤波器单元555的动作。也就是说，在第2实施方式的动作示例中，也执行在如图18以及图19所示的第1实施方式中的转向角控制单元300的动作示例中的到“在加法单元393中转向角速度指令值ωref1与转向角速度指令值ωref2相加，相加后得到的结果被作为转向角速度指令值ωref来输出”的步骤S600为止的动作，还有，转向角速度指令值ωref被输入到滤波器单元555中。滤波器单元555通过FF滤波器将转向角速度指令值ωref变换成转向角速度指令值ωrefa，并且，将转向角速度指令值ωrefa输出到乘法单元392。然后，在第2实施方式的动作示例中，在乘法单元392中转向角速度指令值ωrefa与速度指令渐变增益Gfa3相乘后的动作(在步骤S610之后的动作)是与第1实施方式相同的。

基于模拟结果，对“由第2实施方式中的滤波器单元555的FF滤波器带来的效果”进行说明。

在FF滤波器的模拟中，首先，关于从转向角速度指令值ωref到实际转向角速度ωr的频率特性，对“没有FF滤波器”的场合和“有FF滤波器”的场合进行了比较。还有，作为FF滤波器，使用了“分子的截止频率为3Hz，并且，分母的截止频率为5Hz”的滤波器，并且，该滤波器被用于进行相位超前补偿。在“没有FF滤波器”的场合，通过使用大小为1的增益来进行了模拟。图27(A)以及图27(B)示出了其结果，其中，图27(A)示出了增益特性，图27(B)示出了相位特性，细实线表示“没有FF滤波器”的场合，粗实线表示“有FF滤波器”的场合。在将转向角速度控制的响应频率(极限频率)定义为“增益衰减到-3dB时的频率”的时候，在没有FF滤波器的场合(细实线)，响应频率约为3Hz；在有FF滤波器的场合(粗实线)，响应频率约为5Hz。还有，“有FF滤波器”的场合的响应频率高于“没有FF滤波器”的场合的响应频率。因此，能够确认“通过FF滤波器提高了转向角速度控制的响应”。

通过使用FF滤波器，就能够增大转向角控制单元500的位置控制单元340中的比例增益Kpp，从而就能获得“能够提高转向角控制的响应性”的效果。为了确认这个效果，在改变了如图23所示的转向角控制的时间响应的模拟条件之后，进行了模拟。具体而言，使比例增益Kpp加倍，并且，通过作为转向盘振动去除单元330使用大小为1的增益，这样就能够变成“没有转向盘振动去除单元330”的状态。图28(A)以及图28(B)示出了在这种条件下的时间响应。与图23的场合相同，图28(A)以及图28(B)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。在图28(A)以及图28(B)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“没有FF滤波器”的场合的时间响应，粗实线表示“有FF滤波器”的场合的时间响应。图28(B)为放大了图28(A)的一部分的图，通过图28(B)就可以分辨得出“没有FF滤波器”的场合的时间响应与“有FF滤波器”的场合的时间响应的差异。从图28(A)以及图28(B)可知，尽管在“没有FF滤波器”的场合，转向角在从2.1秒后到大约2.4秒的时间段中发生了过冲，但在“有FF滤波器”的场合，转向角没有发生过冲，并且，转向角追随了转向角指令值θref。通过使用FF滤波器来提高了转向角速度控制的响应性，从而即使增大了比例增益Kpp，也难以发生过冲。因此，其结果为，能够提高转向角控制的响应性。还有，同样地，还能够提高对转向介入的响应性。

对本发明的第3实施方式进行说明。

尽管在第2实施方式中，在转向角控制单元内设置了具有FF滤波器的滤波器单元，但在第3实施方式中，在位置控制单元内设置了具有FF滤波器的滤波器单元。

图29示出了第3实施方式中的转向角控制单元600的结构示例。如图29所示，与如图7所示的第1实施方式中的转向角控制单元300相比，在第3实施方式中的转向角控制单元600中，位置控制单元640替代了如图7所示的位置控制单元340，还有，目标转向角θt、实际转向角θr以及车速V被输入到位置控制单元640中。尽管与第1实施方式中的位置控制单元340相同，位置控制单元640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，但为了将实际转向角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640使用参考模型(reference model)和FF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30示出了位置控制单元640的结构示例。如图30所示，位置控制单元640具备参考模型单元641、滤波器单元642、比例增益单元341、减法单元342以及加法单元643。

参考模型单元641具有通过下述式1来定义的传递函数G_model，并且，使用传递函数G_model来将目标转向角θt变换成目标转向角θt1。

式1

其中，等式T_m1＝1/(2π×f_m1)和T_m2＝1/(2π×f_m2)成立，并且，f_m1以及f_m2为截止频率，s为拉普拉斯运算子。传递函数G_model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342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341中。比例增益单元341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ωrefp。

滤波器单元642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ωrefq。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，P_ωθ为从作为来自加法单元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P_ωθ。

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设定为车速感应式的增益。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31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643中转向角速度指令值ωrefp与转向角速度指令值ωrefq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。

在第3实施方式的动作示例中，转向角控制单元的动作中的位置控制单元的动作与第1实施方式的动作示例不同。

图32以及图33示出了转向角控制单元600的动作示例。转向角控制单元600进行与如图18以及图19所示的第1实施方式中的转向角控制单元300的动作示例相同的动作直到步骤S550为止。从转向盘振动去除单元330输出的目标转向角θt被输入到位置控制单元640中。位置控制单元640将目标转向角θt输入到参考模型单元641以及滤波器单元642中。参考模型单元641使用式1，将目标转向角θt变换成目标转向角θt1(步骤S555)。目标转向角θt1被加法输入到减法单元342中，实际转向角θr被减法输入到减法单元342中，减法单元342求出目标转向角θt1与实际转向角θr之间的偏差θe(步骤S560)。偏差θe被输入到比例增益单元341中，比例增益单元341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ωrefp(步骤S570)。输入了目标转向角θt的滤波器单元642还输入车速V，并且，使用如图31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ωrefq(步骤S571)。转向角速度指令值ωrefp与转向角速度指令值ωrefq在加法单元643中相加(步骤S572)，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643中输出。转向角速度指令值ωref1被输入到加法单元393中。在那之后的动作(在步骤S580之后的动作)是与第1实施方式相同的。

基于模拟结果，对第3实施方式中的位置控制单元640中的参考模型以及FF滤波器的效果进行说明。

在位置控制单元640中的参考模型以及FF滤波器的模拟中，首先，通过频率扫描(frequency sweep)，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P_ωθ的频率特性。图34(A)以及图34(B)示出了其结果，其中，图34(A)示出了传递函数P_ωθ的增益特性，图34(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P_ωθ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641的传递函数G_model中，将截止频率f_m1设定为10Hz，并且，将截止频率f_m2设定为20Hz。基于式2来计算出FF滤波器的传递函数Gf。图35(A)以及图35(B)示出了在这样的设定条件下的传递函数G_model、传递函数P_ωθ以及FF滤波器的传递函数Gf的频率特性，其中，图35(A)示出了增益特性，图35(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36示出了其结果。在图36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640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，虚线表示从参考模型单元641输出的目标转向角θt1的时间响应。从图36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36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”。

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37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4实施方式)。如图37所示，与如图13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4实施方式中的转向角速度控制单元770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4实施方式中的转向角速度控制单元770的动作示例中，直到如图18以及图19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S680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S720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38所示的转向角速度控制单元的结构示例(第5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38所示，与如图13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870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5实施方式中的转向角速度控制单元870的动作示例中，直到如图18以及图19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S660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S690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5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6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6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19中的步骤S620)变成了“确认Gfa1是否小于100％”而已。在第6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39所示那样。与如图25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。

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

35 PI控制单元

36 PWM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 EPS侧ECU

210 EPS状态量检测单元

220 切换判定/渐变增益生成单元

221 切换判定单元

222 渐变增益生成单元

223 手动输入判定单元

224 转向状态判定单元

225 平滑化滤波器单元

226 绝对值化单元

227 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、500、600 转向角控制单元

310 转向角指令值可变限制单元

320 可变率限制单元

330 转向盘振动去除单元

340、640 位置控制单元

341 比例增益单元

350 转向介入补偿单元

351 补偿增益单元

352 转向介入相位补偿单元

360 速度指令值可变限制单元

370、770、870 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

555、642 滤波器单元

641 参考模型单元

Claims (12)

1.一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，其特征在于：

具备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”的转向角控制单元，

所述转向角控制单元具备位置控制单元、转向介入补偿单元和转向角速度控制单元，

所述位置控制单元基于所述转向角指令值以及所述实际转向角来运算出基本转向角速度指令值，

所述转向介入补偿单元根据转向扭矩来求得用于转向介入补偿的补偿转向角速度指令值，

所述转向角速度控制单元基于转向角速度指令值和实际转向角速度来运算出所述转向角控制电流指令值，其中，所述转向角速度指令值是通过所述基本转向角速度指令值以及所述补偿转向角速度指令值来计算出的，

所述转向介入补偿单元具备“用于使转向介入补偿增益与所述转向扭矩相乘”的补偿增益单元，所述转向介入补偿单元经由所述补偿增益单元并且基于所述转向扭矩来求得所述补偿转向角速度指令值，

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。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述转向角控制单元还具备滤波器单元，

所述滤波器单元通过使用FF滤波器，来将所述转向角速度指令值变换成扩展转向角速度指令值，

所述转向角速度控制单元基于所述扩展转向角速度指令值以及所述实际转向角速度来运算出所述转向角控制电流指令值。

3.根据权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述位置控制单元具备比例增益单元，

所述比例增益单元通过比例增益与“所述转向角指令值与所述实际转向角之间的偏差”相乘，来计算出所述基本转向角速度指令值。

4.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述位置控制单元具备参考模型单元、比例增益单元和滤波器单元，

所述参考模型单元通过使用参考模型，来将所述转向角指令值变换成目标转向角，

所述比例增益单元通过比例增益与“所述目标转向角与所述实际转向角之间的偏差”相乘，来计算出第1转向角速度指令值，

所述滤波器单元通过使用FF滤波器，来将所述转向角指令值变换成第2转向角速度指令值，

所述位置控制单元通过所述第1转向角速度指令值与所述第2转向角速度指令值相加，来运算出所述基本转向角速度指令值。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述转向介入补偿增益随着车速增加而减小。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述转向介入补偿单元还具备转向介入相位补偿单元，

所述转向介入相位补偿单元对所述转向扭矩进行相位补偿，

所述转向介入补偿单元经由所述补偿增益单元以及所述转向介入相位补偿单元并且基于所述转向扭矩来求得所述补偿转向角速度指令值。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述转向角速度控制单元通过I-P控制来运算出所述转向角控制电流指令值。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述电动助力转向装置还具备辅助控制单元，

所述辅助控制单元至少基于所述转向扭矩来运算出“用于所述辅助控制的辅助控制电流指令值”，

所述电动助力转向装置基于所述辅助控制电流指令值以及所述转向角控制电流指令值，来运算出所述电流指令值。

9.根据权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于：

通过使所述辅助控制电流指令值与辅助控制输出渐变增益相乘，来调整所述辅助控制电流指令值。

10.根据权利要求8或9所述的电动助力转向装置，其特征在于：

使在所述辅助控制单元内求得的辅助图输出电流与辅助图渐变增益相乘。

11.根据权利要求9所述的电动助力转向装置，其特征在于：

通过使值为零的所述辅助控制输出渐变增益与所述辅助控制电流指令值相乘，使得对所述转向系统只进行所述转向角控制。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的电动助力转向装置，其特征在于：

所述转向角控制单元还具备转向角控制电流指令值限制单元，

所述转向角控制电流指令值限制单元通过预先设定好的限制值，来限制所述转向角控制电流指令值。