CN111942460A - 转向设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了转向设备(10)。该转向设备(10)包括：转向机构，其包括转动轴；马达，其被配置成将驱动力施加至转向机构；以及控制器(50；200)，其被配置成基于命令值来控制马达。控制器(50；200)包括第一计算电路(81，82，83)、第二计算电路(84)和第三计算电路(85)。第一计算电路(81，82，83)被配置成计算作用于转动轴的轴力。第二计算电路(84)被配置成计算指示主控制器对转向控制的干预程度的值，使得该值相对于时间逐渐变化。第三计算电路(85)被配置成通过将指示干预程度的值反映到轴力中来计算最终轴力。

Description

转向设备

技术领域

本发明涉及转向设备。

背景技术

已知一种所谓的线控转向类型的转向设备，在该转向设备中方向盘和转动轮之间的动力传递是机械隔离的。转向设备包括反作用马达和转动马达，反作用马达为施加至转向轴的转向反作用力的产生源，转动马达为使转动轮转动的转动力的产生源。当车辆行驶时，转向设备的控制装置执行反作用力控制以通过反作用马达产生转向反作用力，并且执行转动控制以通过转动马达使转动轮转动。

在线控转向类型的转向设备中，由于方向盘和转动轮之间的动力传递是机械隔离的，因此很难将作用于转动轮的道路表面反作用力传递给方向盘。因此，驾驶员很难通过方向盘以驾驶员手上的转向反作用力(驾驶员手中的感觉)的方式来感觉道路表面状况。

因此，例如，日本专利申请公开第2014-148299号中描述的转向控制装置基于转向角度来计算作为理想齿条轴力的前馈轴力，并且基于车辆的状态量(横向加速度、转动电流和横摆角速度)来计算作为估计轴力的反馈轴力。转向控制装置通过将前馈轴力和反馈轴力乘以预定分配比而得到的值相加来计算最终轴力，并基于最终轴力来控制反作用马达。由于反馈轴力反映道路表面状态，因此通过反作用马达产生的转向反作用力也反映道路表面状态。因此，驾驶员可以以转向反作用力的方式来感觉道路表面状态。

发明内容

已经进行了驾驶辅助系统的开发，该驾驶辅助系统实现了用于提高车辆的安全性或便利性的各种驾驶辅助功能。近年来，已经积极地进行了自动驾驶系统的开发，该自动驾驶系统实现了自动驾驶功能，通过该自动驾驶功能，系统代替驾驶员执行驾驶。驾驶辅助系统或自动驾驶系统的控制装置(以下称为“主控制装置”)基于当时车辆的状态来确定最佳控制方法，并根据所确定的控制方法来命令车载系统的控制装置执行单独控制。转向控制装置基于通过主控制装置产生的命令值来控制反作用马达和转动马达的驱动。

在车辆中配备有驾驶辅助系统或自动驾驶系统的情况下，存在下述担忧。例如，通过反作用马达产生的转向反作用力对方向盘的行为产生影响。因此，在当驾驶员执行手动驾驶时和当执行驾驶辅助或自动驾驶时之间，有时对通过转向控制装置执行的反作用力控制的需求存在差异。例如，在当驾驶员执行手动驾驶时和执行驾驶辅助或自动驾驶时之间，通过反作用马达产生的转向反作用力可能存在差异。由于该差异，当车辆的转向模式在手动驾驶和驾驶辅助之间切换或者在手动驾驶和自动驾驶之间切换时，担心例如由于驾驶员的手通过方向盘的感觉的突然变化而驾驶员有陌生感。

在驾驶辅助功能或自动驾驶功能被装备在电动助力转向设备(EPS)——在该电动助力转向设备中马达的扭矩作为辅助力被施加至车辆的转向机构——中的情况下，存在与线控转向类型的转向设备的转向控制装置中的问题相同的问题。

本发明减少了驾驶员在从自动转向控制切换至手动转向控制时的陌生感。

本发明的一个方面是转向设备。转向设备包括：包括转动轴的转向机构，通过该转动轴使转动轮转动；马达，其被配置成将驱动力施加至转向机构；以及控制器，其被配置成基于根据转向状态计算的命令值来控制马达。控制器包括第一计算电路、第二计算电路和第三计算电路。第一计算电路被配置成根据转向状态来计算要反映在命令值中的作用于转动轴的轴力。第二计算电路被配置成：通过对当安装在车辆上的主控制器干预转向控制时所生成的分配命令的值执行渐变处理，计算指示主控制器对转向控制的干预程度的值，使得所述值相对于时间逐渐变化。第三计算电路被配置成通过将由第二计算电路计算的指示干预程度的值反映在由第一计算电路计算的轴力中来计算要反映在命令值中的最终轴力。

在当主控制器干预转向控制时和当主控制器不干预转向控制时之间，对通过马达产生的驱动力的需求可能存在差异。因此，当在主控制器干预转向控制的状态和主控制器不干预转向控制的状态之间执行切换时，担心例如由于驾驶员的手通过方向盘的感觉的突然变化而导致驾驶员有陌生感。

在这方面，利用上述配置，例如，当主控制器干预转向控制时，通过由第二计算电路对分配命令执行渐变处理，来计算指示主控制器干预转向控制的程度的值，以便该值相对于时间逐渐变化。然后，通过第三计算电路将指示干预程度的逐渐变化的值反映到由第一计算电路计算的轴力中，从而计算要反映在命令值中的最终轴力。因此，最终轴力根据指示干预程度的逐渐变化的值而逐渐变化。也就是说，抑制了最终轴力的快速变化，此外，抑制了反映最终轴力的命令值的快速变化。因此，抑制了施加至转向机构的驱动力的快速变化，并且因此驾驶员不太可能由于施加至转向机构的驱动力的变化而有陌生感。

在转向设备中，第二计算电路可以被配置成计算自动驾驶率，作为指示主控制器对转向控制的干预程度的值。第三计算电路可以被配置成通过将自动驾驶率或与自动驾驶率对应的增益反映在由第一计算电路计算的轴力中来计算要反映在命令值中的最终轴力。

在转向设备中，控制器可以包括第四计算电路、第五计算电路、第六计算电路和第七计算电路。第四计算电路可以被配置成基于转向状态和由第三计算电路计算的最终轴力来计算根据方向盘的操作而旋转的轴的目标旋转角度。第五计算电路被配置成通过对分配命令的值执行渐变处理来计算用于当主控制器干预转向控制时所生成的主命令值的第一分配比和用于由第四计算电路计算的目标旋转角度的第二分配比，使得第一分配比和第二分配比相对于时间逐渐变化。第六计算电路被配置成使用从第一分配比和主命令值获得的值以及从第二分配比和由第四计算电路计算的目标旋转角度获得的值，来计算轴的最终目标旋转角度。第七计算电路被配置成通过反馈控制来计算要反映在命令值中的命令值分量，以使得轴的实际旋转角度与由第六计算电路计算的轴的最终目标旋转角度一致。

利用上述配置，例如，当主控制器干预转向控制时，通过由第五计算电路对分配命令执行渐变处理，抑制了第一分配比和第二分配比的快速变化。因此，抑制了在第六计算电路中使用的最终目标旋转角度的快速变化，并且进一步抑制了施加至转向机构的驱动力的快速变化。也就是说，施加至转向机构的驱动力逐渐变化。因此，驾驶员不太可能由于施加至转向机构的驱动力的变化而有陌生感。

在转向设备中，转向机构可以包括与方向盘的操作共同旋转的转向轴，方向盘和转动轴之间的动力传递被隔离。马达可以是反作用马达，该反作用马达产生转向反作用力作为施加至转向轴的驱动力，该转向反作用力是转向方向的相反方向上的扭矩。

在转向设备中，转向机构可以包括轴，该轴与方向盘的操作共同旋转，并且该轴用作方向盘和转动轴之间的动力传递路径。马达可以是辅助马达，该辅助马达产生转向辅助力作为施加至轴或转动轴的驱动力，转向辅助力是与转向方向相同方向上的扭矩。

利用本发明的转向设备，可以减少驾驶员在从自动转向控制切换至手动转向控制时的陌生感觉。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是配备有转向控制装置的第一实施方式的线控转向类型的转向设备的配置图；

图2是转向控制装置的第一实施方式的控制框图；

图3是第一实施方式中的转向反作用力命令值计算单元的控制框图；

图4是第一实施方式中的轴力计算单元的控制框图；

图5是转向控制装置的第二实施方式中的轴力计算单元的控制框图；

图6是转向控制装置的第三实施方式中的布置处理单元的控制框图；

图7是转向控制装置的第四实施方式中的布置处理单元的控制框图；

图8是示出转向控制装置的第五实施方式中的方向盘的动作变化的前视图；以及

图9是配备在电动助力转向设备中的转向控制装置的第六实施方式的控制框图。

具体实施方式

下面将描述将转向控制装置应用于线控转向类型的转向设备的第一实施方式。

如图1所示，车辆的转向设备10包括联接至方向盘11的转向轴12。转向轴12构成转向机构。此外，转向设备10包括沿着车辆宽度方向(图1中的左右方向)延伸的转动轴14。左右转动轮16分别通过拉杆15联接至转动轴14的两端。转动轮16的转动角度θ_w通过转动轴14的线性运动而改变。

转向设备10包括反作用马达31、减速器32、旋转角度传感器33和扭矩传感器34，作为用于产生转向反作用力的配置。顺便提及，转向反作用力是作用在与驾驶员操作方向盘11的方向相反的方向上的力(扭矩)。通过将转向反作用力施加至方向盘11，可以在驾驶员手中产生适度的感觉。

反作用马达31是转向反作用力的产生源。作为反作用马达31，例如，采用具有三相(U、V和W)的无刷马达。反作用马达31(确切地说，反作用马达31的旋转轴)通过减速器32被联接至转向轴12。反作用马达31的扭矩作为转向反作用力被施加至转向轴12。

旋转角度传感器33设置在反作用马达31上。旋转角度传感器33检测反作用马达31的旋转角度θ_a。反作用马达31的旋转角度θ_a用于计算转向角(转向角度)θ_s。反作用马达31和转向轴12通过减速器32彼此互锁。因此，反作用马达31的旋转角度θ_a与转向轴12的旋转角度相关，此外，与作为方向盘11的旋转角度的转向角度θ_s相关。因此，可以基于反作用马达31的旋转角度θ_a来确定转向角度θ_s。

扭矩传感器34检测通过方向盘11的旋转操作施加至转向轴12的转向扭矩T_h。扭矩传感器34设置在位于转向轴12上并且比减速器32更靠近方向盘11的部分处。

转向设备10包括转动马达41、减速器42和旋转角度传感器43，作为用于产生转动力的配置，该转动力是用于使转动轮16转动的动力。

转动马达41是转动力的产生源。作为转动马达41，例如，采用具有三相的无刷马达。转动马达41(确切地说，转动马达41的旋转轴)通过减速器42联接至小齿轮轴44。小齿轮轴44的小齿轮齿44a与转动轴14的齿条齿14b啮合。转动马达41的扭矩通过小齿轮轴44作为转动力施加至转动轴14。随着转动马达41的旋转，转动轴14沿着车辆宽度方向(图中的左右方向)移动。

旋转角度传感器43设置在转动马达41上。旋转角度传感器43检测转动马达41的旋转角度θ_b。顺便提及，转向设备10包括小齿轮轴13。小齿轮轴13设置成与转动轴14交叉。小齿轮轴13的小齿轮齿13a与转动轴14的齿条齿14a啮合。设置小齿轮轴13的原因是小齿轮轴13与小齿轮轴44一起支撑壳体(未示出)内的转动轴14。也就是说，通过设置在转向设备10中的支撑机构(未示出)，转动轴14被支撑成使得转动轴14可以沿着转动轴14的轴向方向移动，并且被压向小齿轮轴13、44。因此，转动轴14被支撑在壳体内。然而，可以设置另一个支撑机构，其在不使用小齿轮轴13的情况下支撑壳体内的转动轴14。

转向设备10包括控制装置50。控制装置50基于各种传感器的检测结果来控制反作用马达31和转动马达41。作为传感器，除了上述旋转角度传感器33、扭矩传感器34和旋转角度传感器43之外，还存在车速传感器501。车速传感器501设置在车辆中，并且检测作为车辆行驶速度的车速V。

控制装置50通过反作用马达31的驱动控制来执行反作用力控制，以产生与转向扭矩T_h对应的转向反作用力。控制装置50基于转向扭矩T_h和车速V来计算目标转向反作用力，并且基于所计算的目标转向反作用力、转向扭矩T_h和车速V来计算方向盘11的目标转向角度。控制装置50通过执行转向角度θ_s的反馈控制来计算转向角度校正量，使得实际转向角度θ_s跟随目标转向角度，并且控制装置50通过将所计算的转向角度校正量相加到目标转向反作用力来计算转向反作用力命令值。控制装置50将产生与转向反作用力命令值对应的转向反作用力所需的电流提供给反作用马达31。

控制装置50通过转动马达41的驱动控制来执行转动控制以根据转动状态使转动轮16转动。控制装置50基于通过旋转角度传感器43检测到的转动马达41的旋转角度θ_b来计算小齿轮角度θ_p，该小齿轮角度θ_p是小齿轮轴44的实际旋转角度。小齿轮角度θ_p是反映转动轮16的转动角度θ_w的值。控制装置50使用上述目标转向角度计算目标小齿轮角度。然后，控制装置50确定目标小齿轮角度和实际小齿轮角度θ_p之间的偏差，并且控制对转动马达41的电力供应，使得该偏差被消除。

车辆有时配备有驾驶辅助系统，该驾驶辅助系统辅助驾驶员的驾驶操作以实现安全和更好的驾驶，或者配备有自动驾驶系统，该自动驾驶系统实现自动驾驶功能，通过该自动驾驶功能系统代替驾驶员执行驾驶。在这种情况下，在车辆中，控制装置50和另一车载系统的控制装置之间的协作控制被执行。协作控制是如下技术：多种车载系统的控制装置彼此协作地控制车辆的动作。例如，车辆配备有主控制装置500，该主控制装置500整体地控制车载系统的各个车载控制装置。主控制装置500基于车辆当时的状态确定最佳控制方法，并根据所确定的控制方法命令各个控制装置执行单独的控制。

主控制装置500通过控制装置50干预转向控制。主控制装置500通过操作设置在驾驶员的座椅等处的未示出的开关，在开启状态(启用)和关闭状态(禁用)之间切换主控制装置500的驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能。

例如，主控制装置500计算附加角度命令值作为命令值S^*，用于使车辆在目标车道上行驶。附加角度命令值是根据车辆当时的行驶状态使车辆沿车道行驶所必需的转向角度(要添加到当前转向角度的角度)的目标值。控制装置50使用通过主控制装置500计算的命令值S^*来控制反作用马达31和转动马达41。

此外，主控制装置500生成标志作为用于控制装置50的分配命令S_r。该标志是指示驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能是处于开启状态还是关闭状态的信息。当驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能处于开启状态时，主控制装置500将标志的值设置成“1”。当驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能处于关闭状态时，主控制装置500将标志的值设置成“0”。

接下来，将详细描述控制装置50。如图2所示，控制装置50包括执行反作用力控制的反作用力控制单元50a和执行转动控制的转动控制单元50b。

反作用力控制单元50a包括转向角度计算单元51、转向反作用力命令值计算单元52和通电控制单元53。

转向角度计算单元51基于通过旋转角度传感器33检测到的反作用马达31的旋转角度θ_a来计算方向盘11的转向角度θ_s。转向反作用力命令值计算单元52基于转向扭矩Th、车速V和转向角度θ_s来计算转向反作用力命令值T^*。当转向扭矩Th的绝对值较大且车速V较低时，转向反作用力命令值计算单元52计算具有较大绝对值的转向反作用力命令值T^*。顺便提及，转向反作用力命令值计算单元52在计算转向反作用力命令值T^*的过程中计算方向盘11的目标转向角度θ^*。稍后将详细描述转向反作用力命令值计算单元52。

通电控制单元53向反作用马达31提供与转向反作用力命令值T^*对应的电力。具体地，通电控制单元53基于转向反作用力命令值T^*来计算用于反作用马达31的电流命令值。此外，通电控制单元53通过设置在供电路径上的电流传感器54来检测在到反作用马达31的供电路径中产生的实际电流值I_a。电流值I_a是提供至反作用马达31的实际电流的值。然后，通电控制单元53确定电流命令值和实际电流值I_a之间的偏差，并且控制对反作用马达31的供电，使得该偏差被消除(电流值I_a的反馈控制)。由此，反作用马达31产生与转向反作用力命令值T^*对应的扭矩。可以在驾驶员手中产生与道路表面反作用力相对应的适度的感觉。

转向控制单元50b包括小齿轮角度计算单元61、小齿轮角度反馈控制单元62和通电控制单元63。

小齿轮角度计算单元61基于通过旋转角度传感器43检测到的转动马达41的旋转角度θ_b来计算小齿轮角度θ_p，该小齿轮角度θ_p是小齿轮轴44的实际旋转角度。转动马达41和小齿轮轴44通过减速器42彼此互锁。因此，在转动马达41的旋转角度θ_b和小齿轮角度θ_p之间存在相关性。通过使用该相关性，可以从转动马达41的旋转角度θ_b确定小齿轮角度θ_p。此外，小齿轮轴44与转动轴14啮合。因此，在小齿轮角度θ_p和转动轴14的移动量之间存在相关性。即，小齿轮角度θ_p是反映转动轮16的转动角度θ_w的值。

小齿轮角度反馈控制单元62接收由转向反作用力命令值计算单元52计算的目标转向角度θ^*作为目标小齿轮角度θ_p ^*。此外，小齿轮角度反馈控制单元62接收由小齿轮角度计算单元61计算的实际小齿轮角度θ_p。小齿轮角度反馈控制单元62通过小齿轮角度θ_p的反馈控制(PID控制)来计算小齿轮角度命令值T_p ^*，使得实际小齿轮角度θ_p跟随目标小齿轮角度θ_p ^*(在该实施方式中目标小齿轮角度θ_p ^*等于目标转向角度θ^*)。

通电控制单元63向转动马达41提供与小齿轮角度命令值T_p ^*对应的电力。具体地，通电控制单元63基于小齿轮角度命令值T_p ^*来计算用于转动马达41的电流命令值。此外，通电控制单元63通过设置在供电路径上的电流传感器64来检测在到转动马达41的供电路径中产生的实际电流值I_b。电流值I_b是提供至转动马达41的实际电流的值。然后，通电控制单元63确定电流命令值和实际电流值I_b之间的偏差，并且控制对转动马达41的供电，使得该偏差被消除(电流值I_b的反馈控制)。由此，转动马达41旋转与小齿轮角度命令值T_p ^*对应的角度。

接下来，将详细描述转向反作用力命令值计算单元52。如图3所示，转向反作用力命令值计算单元52包括加法器70、目标转向扭矩计算单元71、扭矩反馈控制单元72、轴力计算单元73、目标转向角度计算单元74、转向角度反馈控制单元75和布置处理单元76。

加法器70通过将通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h和由扭矩反馈控制单元72计算的第一转向反作用力命令值T₁ ^*相加，来计算输入扭矩T_in ^*作为施加至转向轴12的扭矩。

目标转向扭矩计算单元71基于由加法器70计算的输入扭矩T_in ^*来计算目标转向扭矩T_h ^*。目标转向扭矩T_h ^*是要施加至方向盘11的转向扭矩T_h的目标值。当输入扭矩T_in ^*的绝对值较大时，目标转向扭矩计算单元71计算具有较大绝对值的目标转向扭矩T_h ^*。

扭矩反馈控制单元72接收通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h和由目标转向扭矩计算单元71计算的目标转向扭矩T_h ^*。扭矩反馈控制单元72通过转向扭矩T_h的反馈控制(PID控制)来计算第一转向反作用力命令值T₁ ^*，使得通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h跟随目标转向扭矩T_h ^*。

轴力计算单元73接收由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*作为目标小齿轮角度θ_p ^*。此外，轴力计算单元73接收通过电流传感器64检测到的转动马达41的电流值I_b和通过车速传感器501检测到的车速V。轴力计算单元73基于目标小齿轮角度θ_p ^*、转动马达41的电流值I_b和车速V来计算通过转动轮16作用于转动轴14的轴力F_ax。稍后将详细描述轴力计算单元73。

目标转向角度计算单元74接收通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h、由扭矩反馈控制单元72计算的第一转向反作用力命令值T₁ ^*、由轴力计算单元73计算的轴力F_ax以及通过车速传感器501检测到的车速V。目标转向角度计算单元74基于所接收的转向扭矩T_h、第一转向反作用力命令值T₁ ^*、轴力F_ax和车速V来计算方向盘11的目标转向角度θ^*。详情如下所示。

目标转向角度计算单元74通过从输入扭矩T_in ^*中减去通过将轴力F_ax转换成扭矩所得到的扭矩转换值(与轴力对应的转向反作用力)来确定用于方向盘11的最终输入扭矩T_in ^*，输入扭矩T_in ^*是第一转向反作用力命令值T₁ ^*和转向扭矩T_h的总和。目标转向角度计算单元74基于通过下面的表达式(A)表示的理想模型，从最终输入扭矩T_in ^*计算目标转向角度θ^*(目标转向角度)。对于理想模型，在方向盘11和转动轮16被机械地联接的转向设备的前提下，与根据输入扭矩T_in ^*的理想转动角度对应的方向盘11的转向角(转向角度)预先通过实验等建模。

T_in ^*＝Jθ^*″+Cθ^*′+Kθ^*...(A)

其中，“J”是与方向盘11和转向轴12的惯性力矩对应的惯性系数，“C”是与转动轴14和壳体之间的摩擦等对应的粘性系数(摩擦系数)，以及“K”是当方向盘11和转向轴12中的每一个被视为弹簧时的弹簧模量。粘性系数C和惯性系数J是取决于车速V的值。此外，“θ^*"”是目标转向角度θ^*的二阶时间微分值，以及“θ^*'”是目标转向角度θ^*的一阶时间微分值。

顺便提及，在通过由主控制装置500执行驾驶辅助控制或自动驾驶控制来计算附加角度命令值作为命令值S^*的情况下，命令值S^*被相加至由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*。相加上命令值S^*之后的最终目标转向角度θ^*被提供给轴力计算单元73和转向角度反馈控制单元75中的每一个。

转向角度反馈控制单元75接收由转向角度计算单元51计算的转向角度θ_s和由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*。转向角度反馈控制单元75通过转向角度θ_s的反馈控制来计算第二转向反作用力命令值T₂ ^*，使得由转向角度计算单元51计算的实际转向角度θ_s跟随目标转向角度θ^*。

布置处理单元76接收由扭矩反馈控制单元72计算的第一转向反作用力命令值T₁ ^*、由转向角度反馈控制单元75计算的第二转向反作用力命令值T₂ ^*以及由主控制装置500计算的分配命令S_r。布置处理单元76根据分配命令S_r，基于第一转向反作用力命令值T₁ ^*和第二转向反作用力命令值T₂ ^*来计算转向反作用力命令值T^*。作为布置处理单元76，采用下面描述的三种配置(a1)至(a3)之一。

(a1)布置处理单元76基于作为分配命令S_r的标志的值，将第一转向反作用力命令值T₁ ^*和第二转向反作用力命令值T₂ ^*之一设置成转向反作用力命令值T^*。当作为分配命令S_r的标志的值为“0”时，布置处理单元76将第一转向反作用力命令值T₁ ^*设置成最终转向反作用力命令值T^*。当作为分配命令S_r的标志的值为“1”时(确切地说，当标志的值不是“0”时)，布置处理单元76将第二转向反作用力命令值T₂ ^*设置成转向反作用力命令值T^*。

(a2)布置处理单元76通过将第二转向反作用力命令值T₂ ^*与第一转向反作用力命令值T₁ ^*相加来计算转向反作用力命令值T^*，或者基于作为分配命令S_r的标志的值，将第一转向反作用力命令值T₁ ^*不改变地设置成转向反作用力命令值T^*。当作为分配命令S_r的标志的值为“0”时，布置处理单元76将第一转向反作用力命令值T₁ ^*不改变地设置成转向反作用力命令值T^*。当作为分配命令S_r的标志的值为“1”时，布置处理单元76通过将第一转向反作用力命令值T₁ ^*和第二转向反作用力命令值T₂ ^*相加来计算转向反作用力命令值T^*。

(a3)首先，布置处理单元76根据作为分配命令S_r的标志的值，计算用于第一转向反作用力命令值T₁ ^*的第一分配比和用于第二转向反作用力命令值T₂ ^*的第二分配比。可以考虑反映车辆行为、路面状态或转向状态的状态变量来设置第一分配比和第二分配比。接下来，布置处理单元76通过将以下值相加来计算转向反作用力命令值T^*：通过将第一转向反作用力命令值T₁ ^*乘以第一分配比得到的值与通过将第二转向反作用力命令值T₂ ^*乘以第二分配比得到的值。

接下来，将详细描述轴力计算单元73。如图4所示，轴力计算单元73包括理想轴力计算单元81、估计轴力计算单元82、分配计算单元83、渐变处理单元84和乘法器85。

理想轴力计算单元81基于目标小齿轮角度θ_p ^*和车速V来计算理想轴力F1，理想轴力F1是通过转动轮16作用于转动轴14的轴力的理想值。理想轴力计算单元81使用存储在控制装置50的未示出的存储装置中的理想轴力图来计算理想轴力F1。当目标小齿轮角度θ_p ^*(或通过将目标小齿轮角度θ_p ^*乘以预定转换因子而获得的目标转动角度)的绝对值增加并且车速V较低时，理想轴力F1被设置成具有较大绝对值的值。并不总是需要考虑车速V。

估计轴力计算单元82基于转动马达41的电流值I_b计算作用于转动轴14的估计轴力F2。与道路表面状态对应的干扰(道路表面的摩擦阻力)作用于转动轮16，从而产生目标小齿轮角度θ_p ^*和实际小齿轮角度θ_p之间的差，使得转动马达41的电流值I_b改变。也就是说，转动马达41的电流值I_b反映了作用于转动轮16的实际道路表面反作用力。因此，可以基于转动马达41的电流值I_b来计算反映道路表面状态的影响的轴力。通过将转动马达41的电流值I_b乘以增益来确定估计轴力F2，该增益是取决于车速V的系数。

分配计算单元83分别设置用于理想轴力F1的分配比(增益)和用于估计轴力F2的分配比。分配计算单元83通过将理想轴力F1和估计轴力F2分别乘以单独设置的分配比而得到的值相加来计算混合轴力F3。分配比根据反映车辆行为、路面状态或转向状态的各种状态变量来设置。

渐变处理单元84接收由主控制装置500生成的作为分配命令S_r的标志。渐变处理单元84通过对作为分配命令S_r的标志的值(在实施方式中是“0”或“1”)执行相对于时间的渐变处理(用于逐渐变化的处理)以计算自动驾驶率DR_a。例如，当驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能从关闭状态切换至开启状态时，主控制装置500将作为分配命令S_r的标志的值从“0”切换至“1”。此时，渐变处理单元84例如在“0.1”的基础上将自动驾驶率DR_a的值从“0”逐渐变为“1”。

顺便提及，自动驾驶率DR_a是指示系统参与车辆驾驶的程度(本实施方式中的主控制装置500干预转向控制的程度)的值。随着驾驶辅助系统被复杂化或由于技术水平的提高而被增强，系统参与驾驶的程度增加。例如，当自动驾驶率DR_a为100％时，系统代替驾驶员完全地执行驾驶。相反，当自动驾驶率DR_a为0％时，驾驶员执行车辆的所有行驶环境的识别、危险的判断和驾驶操作(转向、加速、减速等)。

作为渐变处理单元84，采用下面描述的两种配置(b1)、(b2)之一。

(b1)渐变处理单元84具有所谓的相对于时间的变化量保护功能，该功能用于将每单位时间的作为分配命令S_r的标志的值的变化量限制于预定限制值。渐变处理单元84可以根据转向速度、目标转向速度、转向扭矩或转向扭矩微分值来改变限制值。

(b2)采用低通滤波器作为渐变处理单元84。低通滤波器可以根据转向速度、目标转向速度、转向扭矩或转向扭矩微分值来改变截止频率。

乘法器85通过将由分配计算单元83计算的混合轴力F3与由渐变处理单元84计算的自动驾驶率DR_a相乘来计算轴力F_ax。因此，利用第一实施方式，可以获得以下操作和效果。

在当主控制装置500干预转向控制时和当主控制装置500不干预转向控制时之间，对由反作用马达31产生的转向反作用力(驱动力)的需求可能存在差异。在这种情况下，当驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能在开启状态和关闭状态之间切换时，担心例如由于驾驶员的手通过方向盘的感觉的突然变化而驾驶员有陌生感。

在这一点上，本实施方式中的轴力计算单元73设置有渐变处理单元84，该渐变处理单元84对于由主控制装置500生成的分配命令S_r执行相对于时间的渐变处理。然后，轴力计算单元73通过将由分配计算单元83计算的混合轴力F3乘以自动驾驶率DR_a来计算最终轴力F_ax，自动驾驶率DR_a是由渐变处理单元84通过渐变处理计算的。

因此，当驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能在开启状态和关闭状态之间切换时，通过由渐变处理单元84对分配比S_r执行渐变处理，抑制最终轴力F_ax的快速变化。也就是说，抑制目标转向角度θ^*(目标小齿轮角度θ_p ^*)的快速变化、第二转向反作用力命令值T₂ ^*的快速变化和转向反作用力命令值T^*的快速变化以及此外施加至方向盘11的转向反作用力的快速变化。因此，驾驶员不太可能由于转向反作用力的变化而有陌生感。此外，可以平滑地执行手动驾驶和驾驶辅助之间的切换或者手动驾驶和自动驾驶之间的切换。

接下来，将描述转向控制装置的第二实施方式。基本上，第二实施方式具有与图1至图4所示的第一实施方式相同的配置。第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于轴力计算单元73的配置。

如图5所示，轴力计算单元73除了包括理想轴力计算单元81、估计轴力计算单元82、分配计算单元83、渐变处理单元84和乘法器85之外，还包括增益计算单元86。增益计算单元86设置在渐变处理单元84和乘法器85之间的计算路径上。增益计算单元86基于由渐变处理单元84计算的自动驾驶率DR_a，计算用于由分配计算单元83计算的混合轴力F3的增益G_f。增益G_f是根据产品规格等从混合轴力F3以及此外最终轴力F_ax的更精细的调整的角度来计算的。例如，当自动驾驶率DR_a的值较大时，增益计算单元86计算具有较小值的增益G_f。乘法器85通过将由分配计算单元83计算的混合轴力F3与由增益计算单元86计算的增益G_f相乘来计算最终轴力F_ax。

因此，利用第二实施方式，除了可以获得第一实施方式中的效果之外，还可以获得以下效果。最终轴力F_ax是通过将混合轴力F3乘以与自动驾驶率DR_a对应的增益G_f而获得的。通过调整增益G_f对于自动驾驶率DR_a的变化特性，可以执行轴力F_ax的更精细的调整。此外，可以计算更合适的轴力F_ax。

接下来，将描述转向控制装置的第三实施方式。基本上，第三实施方式具有与图1至图4所示的第一实施方式相同的配置，但是在转向反作用力命令值计算单元52的配置方面与第一实施方式不同。第三实施方式可以应用于第二实施方式。

如图3中的双点划线所示，在转向反作用力命令值计算单元52中，在目标转向角度计算单元74和转向角度反馈控制单元75之间的计算路径上设置有布置处理单元90。布置处理单元90接收由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*、由主控制装置500计算的命令值S^*(该实施方式中的附加角度命令值)以及分配命令S_r。布置处理单元90根据分配命令S_r基于目标转向角度θ^*和命令值S^*计算最终目标转向角度θ^*。

如图6所示，布置处理单元90包括渐变处理单元91、乘法器92、减法器93、乘法器94和加法器95。渐变处理单元91接收由主控制装置500生成的作为分配命令S_r的标志。渐变处理单元91通过对作为分配命令S_r的标志的值(在该实施方式中为“0”或“1”)执行相对于时间的渐变处理来计算分配比DR₁。分配比DR₁是用于由主控制装置500计算的命令值S^*的分配比。此外，分配比DR₁可以被视为指示系统参与车辆驾驶的程度(实施方式中的主控制装置500干预转向控制的程度)的自动驾驶率。

乘法器92通过将命令值S^*乘以分配比DR₁来计算对应于分配比DR₁的命令值S₁ ^*。减法器93通过从“1”中减去分配比DR₁的值来计算分配比DR₂，“1”是存储在控制装置50的存储装置中的固定值。因此，当分配比DR₁的值是“1(100％)”时，分配比DR₂的值是“0(0％)”。当分配比DR₁的值是“0”时，分配比DR₂的值是“1”。分配比DR₂是用于由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*的分配比。

乘法器94通过将由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*乘以分配比DR₂来计算对应于分配比DR₂的目标转向角度θ₁ ^*。加法器95通过将对应于分配比DR₁并由乘法器92计算的命令值S₁ ^*与对应于分配比DR₂并由乘法器94计算的目标转向角度θ₁ ^*相加，来计算在转向角度反馈控制单元75中使用的最终目标转向角度θ^*。

因此，利用第三实施方式，除了可以获得第一实施方式中的效果之外，还可以获得以下效果。布置处理单元90通过将以下值相加来计算用于转向角度反馈控制单元75的最终目标转向角度θ^*：将命令值S^*乘以基于来自主控制装置500的分配命令S_r的分配比DR₁所得的值与将由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*乘以基于分配比DR₁的分配比DR₂所得的值。此外，布置处理单元90设置有渐变处理单元91，该渐变处理单元91对来自主控制装置500的分配命令S_r执行相对于时间的渐变处理。

因此，当驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能在开启状态和关闭状态之间切换时，通过由渐变处理单元91对分配命令S_r执行渐变处理，抑制了两个分配比DR₁、DR₂的快速变化。因此，抑制了在转向角度反馈控制单元75中使用的最终目标转向角度θ^*的快速变化，并且进一步抑制了施加至方向盘11的转向反作用力的快速变化。因此，施加至方向盘11的转向反作用力逐渐地变化，从而驾驶员不太可能由于转向反作用力的变化而有陌生感。此外，可以平滑地执行手动驾驶和驾驶辅助之间的切换或者手动驾驶和自动驾驶之间的切换。

接下来，将描述转向控制装置的第四实施方式。基本上，第四实施方式具有与图1至图4所示的第一实施方式相同的配置，但是在转向反作用力命令值计算单元52的配置方面与第一实施方式不同。第四实施方式可以应用于第二实施方式和第三实施方式。

如图2中的双点划线所示，转动控制单元50b设置有布置处理单元100。布置处理单元100设置在反作用力控制单元50a的转向反作用力命令值计算单元52和转动控制单元50b的小齿轮角度反馈控制单元62之间的计算路径上。布置处理单元100接收由图3所示的转向反作用力命令值计算单元52的目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*作为目标小齿轮角度θ_p ^*。此外，布置处理单元100接收分配命令S_r和由主控制装置500计算的命令值S^*(该实施方式中的附加角度命令值)。布置处理单元100根据分配命令Sr基于目标小齿轮角度θ_p ^*和命令值S^*计算最终目标转向角度θ^*。

如图7所示，布置处理单元100包括渐变处理单元101、乘法器102、减法器103、乘法器104和加法器105。渐变处理单元101接收由主控制装置500生成的作为分配命令S_r的标志。渐变处理单元101通过对作为分配命令S_r的标志的值(实施方式中是“0”或“1”)执行相对于时间的渐变处理来计算分配比DR₁₁。分配比DR₁₁是用于由主控制装置500计算的命令值S^*的分配比。此外，分配比DR₁₁可以被视为指示系统参与车辆驾驶的程度(在该实施方式中，主控制装置500干预转向控制的程度)的自动驾驶率。

乘法器102通过将命令值S^*乘以分配比DR₁₁来计算对应于分配比DR₁₁的命令值S₁₁ ^*。减法器103通过从“1”中减去分配比DR₁₁的值来计算分配比DR₂₂，“1”是存储在控制装置50的存储装置中的固定值。因此，当分配比DR₁₁的值是“1(100％)”时，分配比DR₂₂的值是“0(0％)”。当分配比DR₁₁的值是“0”时，分配比DR₂₂的值是“1”。

乘法器104通过将由目标转向角度计算单元74(见图3)计算的目标小齿轮角度θ_p ^*(在该实施方式中等于目标转向角度θ^*)乘以分配比DR₂₂，来计算对应于分配比DR₂₂的目标小齿轮角度θ_p1 ^*。

加法器105通过将对应于分配比DR₁₁并由乘法器102计算的命令值S₁₁ ^*与对应于分配比DR₂₂并由乘法器104计算的目标小齿轮角度θ_p1 ^*相加，来计算在小齿轮角度反馈控制单元62中使用的最终目标小齿轮角度θ_p ^*。

因此，利用第四实施方式，除了可以获得第一实施方式中的效果之外，还可以获得以下效果。布置处理单元100通过将基于来自主控制装置500的分配命令S_r的分配比DR₁₁乘以命令值S^*所得的值与将基于分配比DR₁₁的分配比DR₂₂乘以来自目标转向角度计算单元74的目标小齿轮角度θ_p ^*所得的值相加，来计算在小齿轮角度反馈控制单元62中使用的最终目标小齿轮角度θ_p ^*。此外，布置处理单元100设置有渐变处理单元101，该渐变处理单元101对来自主控制装置500的分配命令S_r执行相对于时间的渐变处理。

因此，当驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能在开启状态和关闭状态之间切换时，通过由渐变处理单元101对分配命令S_r执行渐变处理，抑制了两个分配比DR₁₁、DR₂₂的快速变化。因此，抑制了在小齿轮角度反馈控制单元62中使用的最终目标小齿轮角度θ_p ^*的快速变化，并且进一步抑制了转动角度θ_w的快速变化。因此，转动轮16的转动角度θ_w逐渐变化，从而驾驶员不太可能由于转动角度θ_w的改变而有陌生感。此外，可以平滑地执行手动驾驶和驾驶辅助之间的切换或者手动驾驶和自动驾驶之间的切换。

接下来，将描述转向控制装置的第五实施方式。第五实施方式与第三实施方式的不同之处在于图6所示的渐变处理单元91的动作。

设置了方向盘11，使得通过未示出的驱动机构的动作，方向盘11可以在适合于方向盘11的操作的操作位置和预定存储位置之间移动。驱动机构的动作被控制装置50控制。

当识别到自动驾驶控制功能通过设置在驾驶员座椅等处的开关的操作而已经从关闭状态切换至开启状态时，控制装置50通过驱动机构将方向盘11从操作位置撤回到存储位置。相反，当识别到自动驾驶控制功能通过设置在驾驶员座椅等处的开关的操作而已经从开启状态切换至关闭状态时，控制装置50通过驱动机构将方向盘11从存储位置返回到操作位置。

当执行自动驾驶控制时，控制装置50执行使转动轮16转动的转动控制，并且不执行通过反作用马达31产生转向反作用力的反作用力控制。也就是说，当执行自动驾驶时，转动轮16被自动地转动，但是方向盘11不动作。

当基于来自主控制装置500的分配命令S_r识别出自动驾驶控制功能已经从关闭状态切换至开启状态时，布置处理单元90强制地将“0”设置成提供给转向角度反馈控制单元75的目标转向角度θ^*的值。布置处理单元90例如通过将由加法器95计算的最终目标转向角度θ^*乘以作为系数的值“0”，将“0”设置成提供给转向角度反馈控制单元75的目标转向角度θ^*的值。

布置处理单元90向轴力计算单元73(见图3)和小齿轮角度反馈控制单元62(见图2)不改变地提供由加法器95计算的最终目标转向角度θ^*作为目标小齿轮角度θ_p ^*。因此，转动轮16根据目标小齿轮角度θ_p ^*执行转动动作。

当基于来自主控制装置500的分配命令S_r识别出自动驾驶控制功能已经从开启状态切换至关闭状态时，布置处理单元90将由加法器95计算的目标转向角度θ^*提供给转向角度反馈控制单元75。自然地，由加法器95计算的目标转向角度θ^*被作为目标小齿轮角度θ_p ^*也提供给轴力计算单元73和小齿轮角度反馈控制单元62。

由于采用了用于方向盘11的存储结构，以下配置被用作布置处理单元90的渐变处理单元91。如图6中的双点划线所示，渐变处理单元91包括计数器91a。当基于来自主控制装置500的分配命令S_r识别出自动驾驶控制功能已经从开启状态切换至关闭状态时，渐变处理单元91驱动计数器91a。此外，当基于来自主控制装置500的分配命令S_r识别出自动驾驶控制功能已经从开启状态切换至关闭状态时，渐变处理单元91从执行作为分配命令S_r的标志的值的渐变处理的执行状态切换至等待作为分配命令S_r的标志的值的渐变处理的执行开始的等待状态。

当通过计数器91a测量的时间达到预定等待时间时，渐变处理单元91开始对作为分配命令S_r的标志的值执行渐变处理。基于方向盘11从存储位置移动到操作位置所需的时间来设置等待时间。当渐变处理单元91保持在等待状态时，作为分配命令S_r的标志的值不改变。在该实施方式中，尽管当自动驾驶控制功能从开启状态切换至关闭状态时，作为分配命令S_r的标志的值从“1(100％)”切换至“0(0％)”，但是因为渐变处理单元91保持在等待状态，所以作为分配命令S_r的标志的值保持在“1”。在渐变处理单元91的等待状态由于自从自动驾驶控制功能从开启状态切换至关闭状态已经过去了等待时间而被取消之后，渐变处理单元91对作为分配命令S_r的标志的值执行渐变处理，使得作为分配命令S_r的标志的值从“1”逐渐地变成“0”。

接下来，将描述第五实施方式的操作。如图8中的“自动驾驶期间”所示，当执行自动驾驶控制时，方向盘11保持在如下状态：方向盘11撤回到车厢中的预定存储位置。

如图8中的“自动驾驶取消(初始)”所示，当通过操作设置在驾驶员的座椅等处的开关取消自动驾驶控制时，方向盘11响应于该取消而开始从存储位置返回到操作位置。注意，此时方向盘11不旋转。

原因如下所示。也就是说，由于渐变处理单元91处于等待状态，所以作为分配命令S_r的标志的值保持在“1”。因此，用于命令值S^*的分配比DR₁的值是“1(100％)”，并且用于由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*的分配比DR₂的值是“0”。此外，由于自动驾驶控制功能已经从开启状态切换至关闭状态，所以由主控制装置500计算的命令值S^*的值是“0”。顺便提及，当采用命令值S^*不由主控制装置500计算的配置时，在自动驾驶控制功能处于关闭状态的情况下，布置处理单元90的乘法器92将命令值S^*的值处理为“0”。因此，在渐变处理单元91保持在等待状态的情况下，由加法器95计算的最终目标转向角度θ^*的值是“0”。

如图8中的“自动驾驶→手动驾驶转变时期”所示，在当通过计数器91a测量的时间达到等待时间时的时刻处，完成方向盘11向操作位置的返回。此外，由于当由计数器91a测量的时间达到等待时间时，渐变处理单元91的等待状态被取消，所以渐变处理单元91开始对作为分配命令S_r的标志的值执行渐变处理。随着作为分配命令S_r的标志的值从“1”逐渐地变为“0”，用于命令值S^*的分配比DR₁的值从“1”逐渐地减小到“0”，而用于由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*的分配比DR₂的值从“0”逐渐地增大到“1”。也就是说，方向盘11的转向角度θ_s从自动驾驶时的目标转向角度θ^*(＝0)逐渐地接近手动驾驶时的目标转向角度θ^*(在该实施方式中由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*)。

然后，如图8中的“手动驾驶转变完成”所示，用于命令值S^*的分配比DR₁的值达到“0”，而用于由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*的分配比DR₂的值达到“1”。由此，完成了从自动驾驶控制到手动驾驶控制的转变。在转变完成的时刻，方向盘11的转向角度θ_s与手动驾驶时的目标转向角度θ^*(在该实施方式中由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*)一致。

因此，利用第五实施方式，可以获得以下效果。在采用在执行自动驾驶控制时将方向盘11从操作位置撤回到存储位置的配置的情况下，当自动驾驶控制功能已经从开启状态切换至关闭状态时，在方向盘11从存储位置返回到操作位置完成之前的时间段内，最终目标转向角度θ^*保持在“0”。因此，尽管在方向盘11没有被操作的情况下，方向盘11仍然被限制而不进行不必要地旋转。

此外，当自动驾驶控制功能已经从开启状态切换至关闭状态时，在方向盘11完成从存储位置到操作位置的返回之后，渐变处理单元91开始对作为分配命令S_r的标志的值执行渐变处理。随着作为分配命令S_r的标志的值从“1”逐渐地变为“0”，用于由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*的分配比DR₂的值从“0”逐渐地变为“1”。由此，方向盘11的转向角度θ_s逐渐地接近由目标转向角度计算单元74计算的目标转向角度θ^*。因此，可以平稳地执行从自动驾驶控制到手动驾驶控制的切换。

接下来，将描述第六实施方式，在该第六实施方式中，转向控制装置被实施成电动助力转向设备(EPS)的控制装置。与第一实施方式中的构件相同的构件由相同的附图标记表示，并且省略构件的详细描述。

在EPS中，图1所示的方向盘11和转动轮16彼此机械联接。即，转向轴12、小齿轮轴13和转动轴14用作方向盘11和转动轮16之间的动力传递路径。转动轴14由于方向盘11的旋转操作而线性地运动，使得转动轮16的转动角度θ_w改变。此外，EPS包括辅助马达，该辅助马达设置在与图1所示的反作用马达31和转动马达41之一的位置相同的位置处。辅助马达产生转向辅助力(辅助力)。

如图9所示，EPS 200的控制装置201执行辅助控制，以通过用于辅助马达202的通电控制来产生对应于转向扭矩T_h的转向辅助力。控制装置201基于通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h、通过车速传感器501检测的车速V以及通过设置在辅助马达202上的旋转角度传感器203检测到的旋转角度θ_m来控制对辅助马达202的电力供应。

控制装置201包括小齿轮角度计算单元211、辅助命令值计算单元212和通电控制单元213。小齿轮角度计算单元211接收辅助马达202的旋转角度θ_m，并基于所接收的旋转角度θ_m计算小齿轮角度θ_p，小齿轮角度θ_p是小齿轮轴13的旋转角度。辅助命令值计算单元212基于转向扭矩T_h和车速V计算辅助命令值T_as ^*。辅助命令值T_as ^*是指示辅助扭矩的命令值，该辅助扭矩是要由辅助马达202产生的旋转力。通电控制单元213向辅助马达202提供对应于辅助命令值T_as ^*的电力。电流传感器214设置在到辅助马达202的供电路径上。电流传感器214检测电流值I_m作为提供给辅助马达202的实际电流值。

接下来，将详细描述辅助命令值计算单元212的配置。辅助命令值计算单元212包括辅助扭矩计算单元221、轴力计算单元222、目标小齿轮角度计算单元223、小齿轮角度反馈控制单元(小齿轮角度F/B控制单元)224以及布置处理单元225。

辅助扭矩计算单元221基于转向扭矩T_h计算第一辅助扭矩T_as1 ^*。辅助扭矩计算单元221包括加法器231、目标转向扭矩计算单元232和扭矩反馈控制单元233。加法器231通过将由扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h和由扭矩反馈控制单元233计算的第一辅助扭矩T_as1 ^*相加，来计算输入扭矩T_in ^*作为施加至转向轴12的扭矩。目标转向扭矩计算单元232基于由加法器231计算的输入扭矩T_in ^*来计算目标转向扭矩T_h ^*。当输入扭矩T_in ^*的绝对值较大时，目标转向扭矩计算单元232计算具有较大绝对值的目标转向扭矩T_h ^*。扭矩反馈控制单元233接收通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h和由目标转向扭矩计算单元232计算的目标转向扭矩T_h ^*。扭矩反馈控制单元233通过转向扭矩T_h的反馈控制(PID控制)来计算第一辅助扭矩T_as1 ^*，使得通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h跟随目标转向扭矩T_h ^*。

顺便提及，可以采用下面的配置作为辅助扭矩计算单元221。即，辅助扭矩计算单元221使用根据车速V指定转向扭矩T_h和第一辅助扭矩T_as1 ^*之间的关系的三维图代替转向扭矩T_h的反馈控制来计算第一辅助扭矩T_as1 ^*。当转向扭矩T_h的绝对值较大并且车速V较低时，辅助扭矩计算单元221将第一辅助扭矩T_as1 ^*的绝对值设置成较大的值。

轴力计算单元222具有与图4所示的第一实施方式中的轴力计算单元73相同的功能。轴力计算单元222接收通过电流传感器214检测到的辅助马达202的电流值I_m、由目标小齿轮角度计算单元223计算的目标小齿轮角度θ_p ^*以及通过车速传感器501检测到的车速V。轴力计算单元222基于辅助马达202的电流值I_m、目标小齿轮角度θ_p ^*和车速V来计算作用于转动轴14的轴力F_ax。此外，轴力计算单元222包括渐变处理单元222a。渐变处理单元222a具有与图4所示的渐变处理单元84相同的功能。渐变处理单元222a对于作为分配命令Sr的标志的值(在实施方式中为“0”或“1”)执行相对于时间的渐变处理(用于逐渐变化的处理)。

目标小齿轮角度计算单元223具有与图3所示的第一实施方式中的目标转向角度计算单元74相同的功能。目标小齿轮角度计算单元223使用由辅助扭矩计算单元221计算的第一辅助扭矩T_as1 ^*、通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h以及由轴力计算单元222计算的轴力F_ax基于由表达式(A)表示的理想模型来计算目标小齿轮角度θ_p ^*。

小齿轮角度反馈控制单元224具有与图3所示的第一实施方式中的转向角度反馈控制单元75相同的功能。小齿轮角度反馈控制单元224接收由目标小齿轮角度计算单元223计算的目标小齿轮角度θ_p ^*和由小齿轮角度计算单元211计算的实际小齿轮角度θ_p中的每一个。小齿轮角度反馈控制单元224执行PID控制(比例控制、积分控制或微分控制)作为小齿轮角度θ_p的反馈控制，使得实际小齿轮角度θ_p跟随目标小齿轮角度θ_p ^*。也就是说，小齿轮角度反馈控制单元224确定目标小齿轮角度θ_p ^*和实际小齿轮角度θ_p之间的偏差，并且计算第二辅助扭矩T_as2 ^*使得该偏差被消除。

布置处理单元225具有与图3所示的第一实施方式中的布置处理单元76相同的功能。布置处理单元225接收由扭矩反馈控制单元233计算的第一辅助扭矩T_as1 ^*、由小齿轮角度反馈控制单元224计算的第二辅助扭矩T_as2 ^*以及由主控制装置500计算的分配命令S_r。布置处理单元225根据分配命令S_r基于第一辅助扭矩T_as1 ^*和第二辅助扭矩T_as2 ^*计算辅助命令值T_as ^*。

通电控制单元213基于辅助命令值T_as ^*计算用于辅助马达202的电流命令值。此外，通电控制单元213接收通过电流传感器214检测到的电流值I_m。然后，通电控制单元213确定电流命令值和实际电流值I_m之间的偏差，并控制对辅助马达202的电力供应，使得该偏差被消除。由此，辅助马达202产生对应于辅助命令值T_as ^*的扭矩。即，执行对应于转向状态的转向辅助。

在控制装置201中，可以提供以下配置来代替轴力计算单元222的渐变处理单元222a，或者除了渐变处理单元222a之外还可以提供以下配置。如图9中的双点划线所示，控制装置201可以包括布置处理单元241。布置处理单元241具有与图6所示的第三实施方式中的布置处理单元90相同的功能。布置处理单元241接收由目标小齿轮角度计算单元223计算的目标小齿轮角度θ_p ^*、由主控制装置500计算的命令值S^*以及分配命令S_r。布置处理单元241根据分配命令S_r基于目标小齿轮角度θ_p ^*和命令值S^*计算最终目标小齿轮角度θ_p ^*。

因此，利用第六实施方式，可以获得以下效果。当驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能在开启状态和关闭状态之间切换时，通过由渐变处理单元222a对分配比S_r执行渐变处理来抑制最终轴力F_ax的快速变化。也就是说，抑制目标小齿轮角度θ_p ^*的快速变化、第二辅助扭矩T_as2 ^*的快速变化、辅助命令值T_as ^*的快速变化以及此外施加至方向盘11的辅助力的快速变化。因此，驾驶员不太可能由于辅助力的变化而有陌生感。此外，可以平滑地执行手动驾驶和驾驶辅助之间的切换或者手动驾驶和自动驾驶之间的切换。

在控制装置201包括布置处理单元241的情况下，也可以获得以下效果。也就是说，当驾驶辅助控制功能或自动驾驶控制功能在开启状态和关闭状态之间切换时，通过由布置处理单元241对分配比S_r执行渐变处理来抑制用于命令值S^*的分配比的快速变化和用于由目标小齿轮角度计算单元223计算的目标小齿轮角度θ_p ^*的分配比的快速变化。因此，抑制在小齿轮角度反馈控制单元224中使用的最终目标小齿轮角度θ_p ^*的快速变化，并且进一步抑制施加至方向盘11的辅助力的快速变化。因此，施加至方向盘11的辅助力逐渐地变化，由此驾驶员不太可能由于辅助力的变化而有陌生感。此外，可以平滑地执行手动驾驶和驾驶辅助之间的切换或者手动驾驶和自动驾驶之间的切换。

上述实施方式可以在被如下修改的同时被实施。在第一实施方式至第五实施方式中，可以在转向设备10中设置离合器。在这种情况下，如图1中的双点划线所示，转向轴12和小齿轮轴13通过离合器21联接。采用通过励磁线圈的电连接和断开来连接和断开动力的电磁离合器作为离合器21。控制装置50执行连接-断开控制以在连接和断开之间切换离合器21。当离合器21断开时，方向盘11和转动轮16之间的动力传递被机械地断开。当离合器21连接时，方向盘11和转动轮16之间的动力传递被机械地连接。

在第一实施方式至第五实施方式中，除了估计轴力F2之外或者代替估计轴力F2，可以使用下面描述的轴力(c1)至(c4)中的至少一个作为由轴力计算单元73计算的估计轴力。对于第六实施方式中的轴力计算单元222也是如此。

(c1)基于横向加速度和横摆角速度中的至少一个计算的估计轴力

(c2)通过轴力传感器检测到的轴力

(c3)通过轮胎力传感器检测到的轮胎力，或基于轮胎力计算的轮胎轴力

(c4)通过将以下值相加而获得的估计轴力：通过将估计轴力F2、混合轴力F3和估计轴力F4乘以单独设置的预定分配比而得到的值。

在第一实施方式至第六实施方式中，力(c1)至(c4)、估计轴力F2和理想轴力F1中的一个可以用作最终轴力F_ax。

在第一实施方式至第六实施方式中，主控制装置500可以计算附加扭矩命令值代替附加角度命令值作为命令值S^*。在这种情况下，第一实施方式至第五实施方式中的转向反作用力命令值计算单元52和第六实施方式中的辅助命令值计算单元212可以将附加扭矩命令值转换成附加角度命令值，并且可以使用转换后的附加角度命令值。转向反作用力命令值计算单元52和辅助命令值计算单元212中的每一个都设置有将附加扭矩命令值转换成附加角度命令值的转换单元。

在第一实施方式至第五实施方式中，可以采用不包括图3所示的布置处理单元76的配置作为转向反作用力命令值计算单元52。在这种情况下，由转向角度反馈控制单元75计算的第二转向反作用力命令值T₂ ^*被用作转向反作用力命令值T^*。此外，在第六实施方式中，可以采用不包括图9所示的布置处理单元225的配置作为辅助命令值计算单元212。在这种情况下，由小齿轮角度反馈控制单元224计算的第二辅助扭矩T_as2 ^*被用作辅助命令值T_as ^*。

在第一实施方式中，可以不针对由分配计算单元83计算的混合轴力F3，而是针对用于理想轴力F1或估计轴力F2的计算的状态变量，即作为目标小齿轮角度θ_p ^*的目标转向角度θ^*或转动马达41的电流值I_b，来执行由轴力计算单元73的渐变处理单元84计算的自动驾驶率DR_a的乘法。对于由第二实施方式中的增益计算单元86计算的增益G_f也是如此。以上描述可以类似地应用于第六实施方式中的轴力计算单元222。

Claims (5)

1.一种转向设备(10)，其特征在于包括：

包括转动轴的转向机构，通过所述转动轴使转动轮转动；

马达，其被配置成将驱动力施加至所述转向机构；以及

控制器(50；200)，其被配置成基于根据转向状态计算的命令值来控制所述马达，其中，

所述控制器(50；200)包括第一计算电路(81，82，83)、第二计算电路(84)和第三计算电路(85)，

所述第一计算电路(81，82，83)被配置成根据所述转向状态计算要反映在所述命令值中的作用于所述转动轴的轴力，

所述第二计算电路(84)被配置成：通过对当安装在车辆上的主控制器干预转向控制时所生成的分配命令的值执行渐变处理，计算指示所述主控制器对转向控制的干预程度的值，使得所述值相对于时间逐渐变化，以及

所述第三计算电路(85)被配置成：通过将由所述第二计算电路(84)计算的指示干预程度的值反映在由所述第一计算电路(81，82，83)计算的轴力中，计算要反映在所述命令值中的最终轴力。

2.根据权利要求1所述的转向设备(10)，其特征在于：

所述第二计算电路(84)被配置成计算自动驾驶率，作为指示所述主控制器对转向控制的干预程度的值；以及

所述第三计算电路(85)被配置成：通过将所述自动驾驶率或与所述自动驾驶率对应的增益反映在由所述第一计算电路(81，82，83)计算的轴力中，计算要反映在所述命令值中的最终轴力。

3.根据权利要求1或2所述的转向设备(10)，其特征在于：

所述控制器(50；200)包括第四计算电路(74；223)、第五计算电路(91，93)、第六计算电路(92，94，95)和第七计算电路(75，224)，

所述第四计算电路(74；223)被配置成：基于所述转向状态和由所述第三计算电路(85)计算的最终轴力，计算根据方向盘的操作而旋转的轴的目标旋转角度，

所述第五计算电路(91，93)被配置成：通过对所述分配命令的值执行渐变处理，计算用于当所述主控制器干预转向控制时所生成的主命令值的第一分配比和用于由所述第四计算电路(74；223)计算的目标旋转角度的第二分配比，使得所述第一分配比和所述第二分配比相对于时间逐渐变化，

第六计算电路(92，94，95)被配置成：使用从所述第一分配比和所述主命令值获得的值以及从所述第二分配比和由所述第四计算电路(74；223)计算的目标旋转角度获得的值，计算所述轴的最终目标旋转角度，以及

所述第七计算电路(75，224)被配置成：通过反馈控制来计算要反映在所述命令值中的命令值分量，以使得所述轴的实际旋转角度与由所述第六计算电路(92，94，95)计算的所述轴的最终目标旋转角度一致。

4.根据权利要求1或2所述的转向设备(10)，其特征在于：

所述转向机构包括与方向盘(11)的操作共同旋转的转向轴(12)，所述方向盘和所述转动轴之间的动力传递被隔离；以及

所述马达是反作用马达(31)，所述反作用马达(31)产生转向反作用力作为被施加至所述转向轴(12)的驱动力，所述转向反作用力是转向方向的相反方向上的扭矩。

5.根据权利要求1或2所述的转向设备(10)，其特征在于：

所述转向机构包括轴，所述轴与方向盘(11)的操作共同旋转，并且所述轴用作所述方向盘(11)和所述转动轴之间的动力传递路径；以及

所述马达是辅助马达(202)，所述辅助马达(202)产生转向辅助力作为施加至所述轴或所述转动轴的驱动力，所述转向辅助力是与转向方向相同的方向上的扭矩。

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