電動助力轉向裝置的制作方法

本發明涉及一種電動助力轉向裝置，其具有自動轉向控制功能(自動駕駛模式、駐車輔助模式等)和手動轉向控制功能，將電動機產生的輔助力賦予給車輛的轉向系統。本發明尤其涉及一種電動助力轉向裝置，其具備使電動機的控制方式在控制電動機輸出扭矩的扭矩控制方式與控制轉向的轉向角的位置/速度控制方式之間切換的功能。

并且，本發明還涉及一種電動助力轉向裝置，其單獨設定從扭矩控制(通常控制)到自動轉向的位置/速度控制的漸變處理時間(漸變時間)和從位置/速度控制到扭矩控制的漸變處理時間(漸變時間)。

背景技術：

具備電動機控制裝置并且利用電動機的旋轉力對車輛的轉向系統施加轉向輔助力(輔助力)的電動助力轉向裝置(eps)，將電動機的驅動力經由減速裝置由諸如齒輪或皮帶之類的傳送機構，向轉向軸或齒條軸施加轉向輔助力。為了正確地產生轉向輔助力的扭矩，現有的電動助力轉向裝置進行電動機電流的反饋控制。反饋控制調整電動機外加電壓，以便使轉向輔助指令值(電流指令值)與電動機電流檢測值之間的差變小，一般來說，通過調整pwm(脈沖寬度調制)控制的占空比(dutyratio)來進行電動機外加電壓的調整。

如圖1所示，對電動助力轉向裝置的一般結構(柱軸助力式)進行說明。轉向盤(方向盤)1的柱軸(轉向軸)2經過減速齒輪3、萬向節4a和4b、齒輪齒條機構5、轉向橫拉桿6a和6b，再通過輪轂單元7a和7b，與轉向車輪8l和8r連接。另外，在柱軸2上設有用于檢測出轉向盤1的轉向扭矩的扭矩傳感器10，對轉向盤(方向盤)1的轉向力進行輔助的電動機20通過減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對用于控制電動助力轉向裝置的控制單元(ecu)30進行供電，并且，經過點火開關11，點火信號被輸入到控制單元30中。控制單元30基于由扭矩傳感器10檢測出的轉向扭矩ts和由車速傳感器12檢測出的車速vs，進行輔助(轉向輔助)指令的轉向輔助指令值的運算，由通過對轉向輔助指令值實施補償等而得到的電壓控制值vref來控制供應給電動機20的電流。此外，轉向角傳感器14并不是必須的，也可以不設置轉向角傳感器14，也可以從與電動機20相連接的旋轉傳感器處獲得轉向角。

另外，用于收發車輛的各種信息的can(controllerareanetwork，控制器局域網絡)40被連接到控制單元30，車速vs也能夠從can40處獲得。此外，用于收發can40以外的通信、模擬/數字信號、電波等的非can41也可以被連接到控制單元30。

在這樣的電動助力轉向裝置中，盡管控制單元30主要由cpu(也包含mpu、mcu等)構成，但該cpu內部由程序執行的一般功能如圖2所示。

參照圖2對控制單元30的功能和動作進行說明。如圖2所示，來自扭矩傳感器10的轉向扭矩ts和來自車速傳感器12的車速vs被輸入到電流指令值運算單元31中。電流指令值運算單元31基于轉向扭矩ts和車速vs并利用輔助圖(assistmap)等來運算出電流指令值iref1。運算出的電流指令值iref1在加法單元32a與來自用于改善特性的補償單元34的補償信號cm相加；相加后得到的電流指令值iref2在電流限制單元33中被限制了最大值；被限制了最大值的電流指令值irefm被輸入到減法單元32b中以便對其和電動機電流檢測值im進行減法運算。

pi控制單元35對在減法單元32b得到的減法結果i(＝irefm－im)進行pi(比例積分)控制；經過pi控制后得到的電壓控制值vref被輸入到pwm控制單元36中以便運算出占空比；通過被運算出占空比的pwm信號經過逆變器37來對電動機20進行pwm控制。電動機電流檢測器38檢測出電動機20的電動機電流值im，檢測出的電動機電流值im被反饋輸入到減法單元32b。

另外，補償單元34先在加法單元34-4將檢測出或估計出的自對準扭矩(sat)34-3與慣性補償值34-2相加，然后在加法單元34-5將在加法單元34-4得到的加法結果與收斂性控制值34-1相加，最后將在加法單元34-5得到的加法結果作為補償信號cm輸入到加法單元32a以便進行特性改善。

在這樣的電動助力轉向裝置中，近年出現了搭載了自動轉向輔助功能(自動駕駛、駐車輔助等)并且切換自動轉向控制和手動轉向控制的車輛。在這樣的搭載了自動轉向輔助功能的車輛中，基于來自攝相機(圖像)、距離傳感器等的數據來設定目標轉向角，并且進行使實際轉向角追隨目標轉向角的自動轉向控制。

在自動駕駛的場合，基于來自雷達、攝相機、超聲波傳感器等的信息來識別車輛周邊的環境，并且輸出能夠安全地誘導車輛的轉向角指令值。電動助力轉向裝置通過對實際轉向角進行位置控制以便使其追隨轉向角指令值，從而可以進行自動駕駛。

在具有現有周知的自動轉向控制功能和手動轉向控制功能的電動助力轉向裝置中，通過基于預先存儲好的車輛的移動距離與轉舵角(転舵角)之間的關系來對致動器(電動機)進行控制，從而自動地進行例如倒車駐車和縱隊駐車。也就是說，自動轉向控制裝置通過諸如全景式監控影像系統(aroundviewmonitor)、超聲波傳感器之類的定位傳感器來識別停車位，并且將轉向角指令值輸出到eps一側。eps通過對實際轉向角進行位置控制以便使其追隨轉向角指令值，從而將車輛誘導到停車位。

圖3示出了具有自動轉向控制功能的電動助力轉向裝置的控制系統。如圖3所示，來自定位傳感器(超聲波傳感器等)的各種數據被輸入到自動轉向指令裝置50中，自動轉向用轉向角指令值θtc經由can等被輸入到eps致動器功能內的位置/速度控制單元51中，自動轉向執行指令經由can等被輸入到eps致動器功能內的自動轉向執行判定單元52中。轉向扭矩ts也被輸入到自動轉向執行判定單元52中。來自eps傳感器的實際轉向角θr被輸入到位置/速度控制單元51中，自動轉向執行判定單元52的判定結果被輸入到扭矩指令值漸變切換單元54中。還有，eps傳感器的轉向扭矩ts被輸入到eps助力輔助功能內的扭矩控制單元53中，來自扭矩控制單元53的轉向輔助扭矩指令值tc被輸入到扭矩指令值漸變切換單元54中。來自位置/速度控制單元51的位置/速度控制扭矩指令值tp也被輸入到扭矩指令值漸變切換單元54中，按照自動轉向執行判定單元52的判定結果(自動轉向指令的啟動/關閉(on/off))來切換轉向輔助扭矩指令值tc和位置/速度控制扭矩指令值tp，然后，作為電動機扭矩指令值輸出，經由電流控制系統對電動機進行驅動控制。

就這樣，通常的助力輔助的場合成為扭矩控制系統，另一方面，諸如駐車輔助之類的自動駕駛的場合成為位置/速度控制系統。在輪流地切換扭矩控制和位置/速度控制的時候，存在因產生控制扭矩的變動而導致不能平滑地切換的問題和因為切換時的扭矩變動成為觸發(trigger)所以會產生并非想要的(unintended)自轉向(self-steering)的問題。

針對這樣的問題，在現有技術中，為了減少扭矩變動，采用使相互之間的控制扭矩逐漸發生變化的(漸變)方法。例如，在日本特開2004-17881號公報(專利文獻1)中，如圖4所示那樣，在自動轉向模式在時刻t0被解除的情況下，通過再次設定sθ＝off，并且在該時刻t0之后的規定時間δt內單調地減少角度控制比μ，使得即使在控制方式的切換時應該給電動機通電的電流的指令值也變得不會發生急劇的變化。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-17881號公報

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

然而，在切換扭矩控制和位置/速度控制的時候，不能充分地發揮效果。其原因為在像電動助力轉向裝置那樣的從轉向盤可以輸入外部干擾的系統的場合，位置/速度控制為了進行扭矩輔助以便抑制外部干擾，當切換到通常的助力輔助控制的時候，有時會發生朝反方向進行輔助的情況。

就這樣，盡管在現有技術中，為了減少扭矩變動，采用了使相互之間的控制扭矩逐漸發生變化的(漸變)方法，但在切換扭矩控制和位置/速度控制的時候，不能充分地發揮效果。

本發明是鑒于上述情況而完成的，本發明的目的在于提供一種電動助力轉向裝置，其在進行用來切換控制方式的漸變處理(fadeprocessing)的時候，通過逐漸改變扭矩控制的控制扭矩和位置/速度控制的指令值，使得能夠平滑地并且無自轉向(self-steeringless)地切換控制方式。

(二)技術方案

本發明涉及一種電動助力轉向裝置，其具有用于檢測出轉向扭矩的扭矩傳感器和用于控制用來將用來輔助轉向的輔助扭矩賦予給車輛的轉向系統的電動機的電動機控制裝置，本發明的上述目的可以通過下述這樣實現，即：具備基于所規定的切換契機使所述電動機的控制方式在控制電動機輸出扭矩的扭矩控制方式與控制所述轉向的轉向角的位置/速度控制方式之間切換的功能。

本發明的上述目的還可以通過下述這樣更有效地實現，即：所述所規定的切換契機為自動轉向指令的on/off；或，所述所規定的切換契機為由所述轉向扭矩的內部判定給出的切換指令的on/off；或，當自動轉向指令被啟動的時候，開始進行漸變處理，使位置/速度控制的漸變后轉向角指令值從實際轉向角逐漸變化到轉向角指令值，扭矩控制使所述輔助扭矩的程度從100％逐漸變化到0％，以所述位置/速度控制方式來工作；或，當自動轉向指令被關閉的時候，開始進行漸變處理，使位置/速度控制的漸變后轉向角指令值從轉向角指令值逐漸變化到實際轉向角，扭矩控制使所述輔助扭矩的程度從0％逐漸變化到100％，以所述扭矩控制方式來工作；或，根據指數曲線逐漸改變所述位置/速度控制的漸變后轉向角指令值，線性地逐漸改變所述輔助扭矩的程度；或，能夠自由地調節所述漸變處理的漸變特性；或，使從所述扭矩控制方式到所述位置/速度控制方式的第1漸變處理時間不同于從所述位置/速度控制方式到所述扭矩控制方式的第2漸變處理時間；或，所述第2漸變處理時間比所述第1漸變處理時間短；或，通過自動轉向執行判定單元來執行所述所規定的切換契機；或，所述自動轉向執行判定單元由運算單元、圖判定單元和診斷單元構成，所述運算單元輸入轉向角指令值，運算出角速度以及角加速度，所述圖判定單元通過使所述轉向角指令值、所述角速度和所述角加速度分別與車速相對應的判定圖來進行判定，所述診斷單元基于所述圖判定單元的判定結果來進行診斷；或，還設有用于對轉向盤的慣性和摩擦進行補償的外部干擾觀測器；或，所述外部干擾觀測器基于所述轉向系統的反轉模型的輸出與用于進行頻帶限制的低通濾波器的輸出之間的差來估計出外部干擾估計扭矩；或，所述轉向系統的慣性和摩擦的值分別等于或大于所述反轉模型的慣性和摩擦的值。

(三)有益效果

根據本發明的電動助力轉向裝置，因為使漸變后轉向角指令值從實際轉向角逐漸變化到轉向角指令值，并且對實際轉向角進行位置/速度控制以便使其追隨漸變后的轉向角指令值，所以能夠使位置/速度控制的扭矩指令值自動并平滑地發生變化，從而可以獲得對駕駛員來說是很平穩的手感。

還有，在進行從自動轉向切換到扭矩控制的漸變處理的時候，即使產生了過大的轉向扭矩變動，因為使漸變后轉向角指令值從轉向角指令值逐漸變化到實際轉向角，所以位置/速度控制自動地補償轉向扭矩變動。因此，能夠抑制像駕駛員失去對轉向盤的控制那樣的不好的狀況。

另外，因為設定從位置控制到扭矩控制的漸變處理時間以便使其變得比進行從通常轉向的扭矩控制到自動轉向的位置控制的漸變處理的漸變處理時間短，所以具有這樣的優點，即，在進行從扭矩控制到位置控制的漸變處理的時候，能夠使控制較為緩慢地轉變，這樣就不會使駕駛員感到不協調感；在進行從位置/速度控制到扭矩控制的漸變處理的時候，為了回避危險能夠迅速地傳達駕駛員的意思，在短時間內切換控制。

附圖說明

圖1是表示電動助力轉向裝置(柱軸助力式)的概要的結構圖。

圖2是表示電動助力轉向裝置的控制系統的結構示例的結構框圖。

圖3是表示具有駐車輔助模式(自動轉向)功能的電動助力轉向裝置的控制系統的結構示例的結構框圖。

圖4是表示現有的電動助力轉向裝置的動作系統的特性圖。

圖5是表示電動助力轉向裝置(單小齒輪助力式)的概要的結構圖。

圖6是表示電動助力轉向裝置(雙小齒輪助力式)的概要的結構圖。

圖7是表示電動助力轉向裝置(雙小齒輪助力式(變形示例))的概要的結構圖。

圖8是表示電動助力轉向裝置(齒條同軸助力式)的概要的結構圖。

圖9是表示電動助力轉向裝置(齒條偏移助力式)的概要的結構圖。

圖10是表示本發明的結構示例的結構框圖。

圖11是表示自動轉向執行判定單元的結構示例的結構框圖。

圖12是表示判定圖(轉向角指令值、角速度、角加速度)的示例的特性圖。

圖13是表示傳感器的安裝示例與本發明所使用的實際轉向角之間的關系的圖。

圖14是表示本發明的動作示例的流程圖。

圖15是表示自動轉向判定單元的動作示例的一部分的流程圖。

圖16是表示本發明的動作示例的時序圖。

圖17是用來說明本發明的效果(漸變處理)的特性圖。

圖18是用來說明本發明的效果(漸變處理)的特性圖。

圖19是表示本發明的另一個實施方式的動作示例的時序圖。

圖20是表示外部干擾觀測器的結構示例的結構框圖。

圖21是表示在設置了外部干擾觀測器的情況下的效果示例的特性圖。

具體實施方式

在電動助力轉向裝置中的現有的扭矩漸變控制中，在輪流地切換扭矩控制和位置/速度控制的時候，存在不能平滑地切換控制的問題和產生并非想要的自轉向的問題。因此，本發明通過逐漸改變扭矩控制的控制扭矩和位置/速度控制的指令值，來實現平滑地并且無自轉向地切換控制的處理。

本發明具備基于所規定的切換契機(例如，自動轉向指令)使電動機的控制方式在控制電動機輸出扭矩的扭矩控制方式與控制轉向的轉向角的位置/速度控制方式之間切換的功能，實現了平滑并且無自轉向的漸變處理。

另外，本發明設定從位置控制到扭矩控制的漸變處理時間(例如，20～100ms)以便使其變得比進行從通常轉向的扭矩控制到自動轉向的位置控制的漸變處理的漸變處理時間(例如，500～1000ms)短。因此，在進行從扭矩控制到位置/速度控制的漸變處理的時候，能夠使控制較為緩慢地轉變，這樣就不會使駕駛員感到不協調感；在進行從位置/速度控制到扭矩控制的漸變處理的時候，為了回避危險能夠迅速地傳達駕駛員的意思，在短時間內切換控制。

還有，本發明設有用于對轉向盤的慣性和摩擦進行補償的外部干擾觀測器，這樣就可以使駕駛員針對自動轉向易于進行轉向介入。

下面，參照附圖來詳細地說明本發明的實施方式。

盡管除了圖1所示的柱軸助力式電動助力轉向裝置之外，本發明還可以應用于在圖5中示出了其概要結構的單小齒輪助力式電動助力轉向裝置、在圖6中示出了其概要結構的雙小齒輪助力式電動助力轉向裝置、在圖7中示出了其概要結構的雙小齒輪助力式(變形示例)電動助力轉向裝置、在圖8中示出了其概要結構的齒條同軸助力式電動助力轉向裝置以及在圖9中示出了其概要結構的齒條偏移助力式電動助力轉向裝置，但下面對柱軸助力式電動助力轉向裝置進行說明。

圖10示出了本發明的結構示例。如圖10所示，轉向扭矩ts被輸入到扭矩控制單元102中，并且還被輸入到自動轉向執行判定單元120中，來自扭矩控制單元102的轉向輔助扭矩指令值tc被輸入到扭矩漸變單元103中。還有，來自can等的轉向角指令值θtc被輸入到自動轉向執行判定單元120中，在自動轉向執行判定單元120中經過運算處理后得到的轉向角指令值θt被輸入到轉向角指令值漸變單元100中，來自轉向角指令值漸變單元100的漸變后轉向角指令值θm與實際轉向角θr一起被輸入到位置/速度控制單元101中。扭矩漸變后的轉向輔助扭矩指令值tg和來自位置/速度控制單元101的位置/速度控制扭矩指令值tp被輸入到加法單元104中，在加法單元104得到的加法結果被作為電動機扭矩指令值輸出。電動機扭矩指令值被輸入到電流控制系統130中，經由電流控制系統130對電動機131進行驅動控制。

自動轉向執行判定單元120輸出作為判定(診斷)結果的自動轉向指令的on/off(啟動/關閉)，自動轉向指令的on/off被輸入到扭矩漸變單元103和轉向角指令值漸變單元100中。

自動轉向執行判定單元120為如圖11所示那樣的結構，轉向角指令值θtc被輸入到運算單元121中，運算單元121基于轉向角指令值θtc運算出角速度ωtc和角加速度αtc。角速度ωtc和角加速度αtc被輸入到使用判定圖來進行判定的圖判定單元122中，轉向角指令值θtc和車速vs也被輸入到圖判定單元122中。圖判定單元122具備具有圖12(a)所示那樣的特性a1或b1的轉向角指令值θtc用的判定圖#1、具有圖12(b)所示那樣的特性a2或b2的角速度ωtc用的判定圖#2和具有圖12(c)所示那樣的特性a3或b3的角加速度αtc用的判定圖#3。

關于轉向角指令值θtc的判定圖#1的特性為這樣的特性，即，當車速vs小于低速的車速vs1的時候，轉向角指令值θtc為一定值θtc0，當車速vs等于或大于車速vs1的時候，轉向角指令值θtc像特性a1或特性b1那樣減少。關于角速度ωtc的判定圖#2的特性為這樣的特性，即，當車速vs小于低速的車速vs2的時候，角速度ωtc為一定值ωc0，當車速vs等于或大于車速vs2的時候，角速度ωtc像特性a2或特性b2那樣減少。還有，關于角加速度αtc的判定圖#3的特性為這樣的特性，即，當車速vs小于低速的車速vs3的時候，角加速度αtc為一定值αc0，當車速vs等于或大于車速vs3的時候，角加速度αtc像特性a3或特性b3那樣減少。判定圖#1～#3的特性均可以被調節，它們也可以為線性地減少的特性。

圖判定單元122判定轉向角指令值θtc是否超過判定圖#1的特性值范圍，判定角速度ωtc是否超過判定圖#2的特性值范圍，并且還判定角加速度αtc是否超過判定圖#3的特性值范圍。判定結果md被輸入到診斷單元123中，診斷單元123根據基于時間、次數的診斷的結果來輸出自動轉向指令的on/off，并且，自動轉向指令的on/off被輸入到輸出單元124中。輸出單元124只有在自動轉向指令被啟動(on)的時候輸出轉向角指令值θt。

盡管轉向角指令值θt與實際轉向角θr一起被輸入到轉向角指令值漸變單元100中，但在本發明中如下所述那樣計算出實際轉向角θr。

關于具備扭力桿23的機構，例如圖13所示那樣的傳感器被安裝在柱軸2(2a(輸入一側)、2b(輸出一側))上，檢測出操舵轉向角。也就是說，作為角度傳感器的霍爾ic傳感器21和扭矩傳感器輸入一側轉子的20°轉子傳感器22被安裝在柱軸2的轉向盤1一側的輸入軸2a上。霍爾ic傳感器21輸出296°周期的as_is角度θh。沒有被安裝在扭力桿23上而是被安裝在轉向盤1一側的20°轉子傳感器22輸出20°周期的柱軸輸入一側角度θs，柱軸輸入一側角度θs被輸入到轉向角運算單元132中。還有，扭矩傳感器輸出一側轉子的40°轉子傳感器24被安裝在柱軸2的輸出軸2b上，40°轉子傳感器24輸出柱軸輸出一側角度θo，柱軸輸出一側角度θo被輸入到轉向角運算單元132中。柱軸輸入一側角度θs和輸出柱軸輸出一側角度θo均在轉向角運算單元132中被運算成絕對角度，轉向角運算單元132輸出絕對角度的柱軸輸入一側的轉向角θr以及柱軸輸出一側的轉向角θr1。

盡管在本發明中將柱軸輸入一側的轉向角θr作為實際轉向角來進行說明，但也可以將柱軸輸出一側的轉向角θr1作為實際轉向角來使用。

在這樣的結構中，參照圖14以及圖15的流程圖和圖16的時序圖對其動作示例進行說明。

在自動轉向指令沒有被啟動的情況下(步驟s1)，實施輔助扭矩的程度為100％的通常轉向，也就是說，實施扭矩控制(步驟s15)。然后，通過自動轉向執行判定單元120在時刻t2自動轉向指令被啟動的話(步驟s1)，則從該時刻t2起，開始進行eps的漸變處理(步驟s2)。此時，自動轉向執行判定單元120輸出自動轉向指令的on/off，轉向角指令值漸變單元100使位置/速度控制的漸變后轉向角指令值θm從實際轉向角θr逐漸變化到轉向角指令值θt(步驟s3)。還有，在通常控制的扭矩控制中，通過扭矩漸變單元103使扭矩程度從100％逐漸變化到0％(步驟s4)，之后，重復進行上述動作直到漸變處理結束為止(步驟s5)。此外，漸變區間(漸變時間)內的位置/速度控制的指令值漸變和扭矩控制的程度漸變的順序是任意的。

在這樣的漸變處理結束的時刻t3之后，從扭矩控制切換到自動轉向(位置/速度控制)，繼續進行自動轉向(步驟s6)。

然后，自動轉向指令被關閉(off)的話(時刻t4)，或者，駕駛員在自動轉向中操縱轉向盤，轉向扭矩ts超過某個閾值，自動轉向指令被關閉的話(時刻t4)，自動轉向結束(步驟s10)，開始進行漸變處理(步驟s11)。在這種情況下，自動轉向執行判定單元120也輸出自動轉向指令的off，因此，轉向角指令值漸變單元100使位置/速度控制的漸變后轉向角指令值θm從轉向角指令值θt逐漸變化到實際轉向角θr(步驟s12)，扭矩漸變單元103使扭矩程度從0％逐漸變化到100％(步驟s13)。繼續進行該漸變處理直到時刻t5為止(步驟s14)。在漸變處理結束的時刻t5之后，從自動轉向切換到通常轉向的扭矩控制(步驟s15)。

此外，盡管在圖16中，將位置/速度控制的轉向角指令值漸變特性設定為指數曲線，將扭矩控制的扭矩漸變設定為直線(線性)，但可以根據手感對它們自由地進行調節。還有，圖16的從時刻t3到時刻t4的期間為自動轉向區間，示出了偏差為0。

自動轉向執行判定單元120的動作示例如圖15的流程圖所示那樣，自動轉向執行判定單元120內的運算單元121輸入來自can等的轉向角指令值θtc(步驟s20)，基于轉向角指令值θtc運算出角速度ωtc和角加速度αtc(步驟s21)。角速度ωtc和角加速度αtc被輸入到圖判定單元122中，車速vs也被輸入到圖判定單元122中(步驟s22)，圖判定單元122首先判定與車速vs相對應的轉向角指令值θtc是否在圖12(a)所示的判定圖#1的特性值范圍內，也就是說，首先判定與車速vs相對應的轉向角指令值θtc是否位于圖12(a)的特性線的下側(步驟s23)，與車速vs相對應的轉向角指令值θtc在判定圖#1的特性值范圍內的話，則接下來判定與車速vs相對應的角速度ωtc是否在圖12(b)所示的判定圖#2的特性值范圍內，也就是說，接下來判定與車速vs相對應的角速度ωtc是否位于圖12(b)的特性線的下側(步驟s24)。然后，與車速vs相對應的角速度ωtc在判定圖#2的特性值范圍內的話，則接下來判定與車速vs相對應的角加速度αtc是否在圖12(c)所示的判定圖#3的特性值范圍內，也就是說，接下來判定與車速vs相對應的角加速度αtc是否位于圖12(c)的特性線的下側(步驟s25)。所有的判定對象都在特性范圍內的話，則自動轉向執行判定單元120啟動自動轉向指令(步驟s31)，將轉向角指令值θtc作為轉向角指令值θt輸出到轉向角指令值漸變單元100(步驟s32)。

還有，在上述步驟s23中與車速vs相對應的轉向角指令值θtc沒有在圖12(a)所示的判定圖#1的特性值范圍內的時候，在上述步驟s24中與車速vs相對應的角速度ωtc沒有在圖12(b)所示的判定圖#2的特性值范圍內的時候，在上述步驟s25中與車速vs相對應的角加速度αtc沒有在圖12(c)所示的判定圖#3的特性值范圍內的時候，診斷單元123將變成該范圍外的次數與所規定的次數閾值進行比較，或者，將變成該范圍外的時間與所規定的時間閾值進行比較(步驟s30)。并且，在等于或小于閾值的情況下，轉移到上述步驟s31，啟動自動轉向指令。還有，在次數或時間超過閾值的情況下，關閉自動轉向指令(步驟s33)，切斷轉向角指令值θt以便使其不輸出(步驟s34)。

此外，可以適當地變更上述步驟s23～步驟s25的順序。

如圖17所示那樣，當自動轉向指令被啟動的時候(時刻t10)，開始進行漸變處理。漸變后轉向角指令值θm從實際轉向角θr逐漸變化到轉向角指令值θt。因為對實際轉向角θr進行位置/速度控制以便使其追隨漸變后轉向角指令值θm，所以能夠使位置/速度控制的扭矩指令值平滑地發生變化，從而可以獲得對駕駛員來說是很平穩的手感。此外，圖17(b)示出了位置的偏差出現在扭矩。

另一方面，如圖18所示那樣，在進行從自動轉向切換到扭矩控制的漸變處理的時候(時刻t20)，即使在時刻t21之后產生了過大的轉向扭矩變動，因為使漸變后轉向角指令值θm從轉向角指令值θt逐漸變化到實際轉向角θr，所以位置/速度控制自動地補償過大的轉向扭矩變動。因此，也變得不會發生像駕駛員失去對轉向盤的控制那樣的狀況。也就是說，在本發明中，如圖18(a)所示那樣，因為對實際轉向角θr進行位置/速度控制以便使其追隨漸變后轉向角指令值θm，所以峰值的發生會延遲，根據漸變后轉向角指令值θm與實際轉向角θr之間的差分來生成位置/速度控制扭矩指令值tp，從而平滑地收斂。然而，在現有技術的控制中，如圖18(a)的虛線所示那樣，因為從扭矩的峰值起開始進行漸變，所以沒有平滑地收斂。還有，對扭矩(加速度)進行兩次積分后得到的位置θr成為像圖18(a)所示的虛線那樣的軌跡，轉向盤會更大地動作起來。

另外，在本發明的另一個實施方式中，如圖19所示那樣，設定從位置/速度控制到扭矩控制的漸變處理時間(100ms)以便使其變得比進行從通常轉向的扭矩控制到自動轉向的位置/速度控制的漸變處理的漸變處理時間(1000ms)短。因此，在進行從扭矩控制到位置/速度控制的漸變處理的時候，能夠使控制較為緩慢地轉變，這樣就不會使駕駛員感到不協調感；在進行從位置/速度控制到扭矩控制的漸變處理的時候，為了回避危險能夠迅速地傳達駕駛員的意思，在短時間內切換控制。

還有，在本發明中，如圖20所示那樣，在位置/速度控制單元101內設有外部干擾觀測器150，外部干擾觀測器150對轉向盤的慣性和摩擦進行補償，以便使得駕駛員的轉向盤手動輸入不受妨礙。還有，外部干擾觀測器150基于電動機的電流來估計出駕駛員的扭矩輸入，還作為高速檢測出手動輸入的扭矩傳感器發揮功能。

圖10的位置/速度控制單元101由圖20所示的位置/速度反饋控制單元170和外部干擾觀測器150構成。也就是說，位置/速度控制單元101的輸入為漸變后轉向角指令值θm，位置/速度控制單元101的輸出為位置/速度控制扭矩指令值tp，狀態反饋變量成為轉向角θr和轉向角速度ωr。位置/速度反饋控制單元170由用于求出漸變后轉向角指令值θm與轉向角θr之間的轉向角偏差的減法單元171、用于對轉向角偏差進行位置控制的位置控制器172、用于求出來自位置控制器172的角速度與轉向角速度ωr之間的速度偏差的減法單元173和用于對速度偏差進行速度控制的速度控制器174構成，速度控制器174的輸出被加法輸入到外部干擾觀測器150內的減法單元154中。還有，外部干擾觀測器150由用傳遞函數“(j2·s+b2)/(τ·s+1)”表示的控制對象的轉向的反轉模型(inversionmodel)151、用于輸入位置/速度控制扭矩指令值tp并進行頻帶限制的低通濾波器(lpf)152、用于求出外部干擾估計扭矩td＊的減法單元153和用于通過減法來輸出位置/速度控制扭矩指令值tp的減法單元154構成。此外，低通濾波器152的傳遞函數為“1/(τ·s+1)”。

成為控制對象的轉向系統160由用于將未知的外部干擾扭矩td與位置/速度控制扭矩指令值tp相加的加法單元161、用傳遞函數“1/(j1·s+b1)”表示的轉向系統162和用于對來自轉向系統162的角速度ωr進行積分(1/s)并輸出轉向角θr的積分單元163構成。轉向角速度ωr被反饋到位置/速度反饋控制單元170，并且還被輸入到積分單元163中，轉向角θr被反饋到位置/速度反饋控制單元170。

傳遞函數的j1為轉向系統162的慣性，b1為轉向系統162的摩擦，j2為反轉模型151的慣性，b2為反轉模型151的摩擦，τ為所規定的時間常數，它們具有下述式1以及式2的關系。

式1

j1≧j2

式2

b1≧b2

外部干擾觀測器150基于轉向的反轉模型151的輸出與lpf152的輸出之間的差來估計出未知的外部干擾扭矩td，作為估計值求出外部干擾估計扭矩td＊。外部干擾估計扭矩td＊被減法輸入到減法單元154中，通過減法單元154從速度控制器174的輸出中減去外部干擾估計扭矩td＊，就可以進行穩健的位置/速度控制。然而，穩健的位置/速度控制會產生即使實施了駕駛員的介入但轉向盤停不下來的矛盾。為了改善這種情況，通過作為轉向的反轉模型151輸入分別小于或等于實際的轉向系統162所具有的慣性j1和摩擦b1的慣性j2和摩擦b2，以便能夠從表面上看起來駕駛員感覺到的轉向盤的慣性和摩擦變小。因此，能夠使駕駛員針對自動轉向易于進行轉向介入。

還有，通過監控外部干擾觀測器150的外部干擾估計扭矩td＊，就可以檢測出駕駛員的轉向扭矩，以便替代扭矩傳感器。尤其在扭矩傳感器為數字信號的情況下，由于通信遲延等的影響，有時駕駛員的轉向介入的檢測會延遲。與扭矩傳感器相同，在外部干擾估計扭矩td＊持續了一定時間超過閾值的情況下，則判斷為進行了轉向介入，這樣就可以進行漸變處理。

圖21(a)以及圖21(b)示出了設置了外部干擾觀測器150的場合的有關從位置/速度控制到扭矩控制的漸變處理中的角度以及扭矩的特性。駕駛員朝與基于自動駕駛的轉向角指令值θt的方向相反的方向轉向轉向盤，自動轉向被關閉(開始進行漸變處理)的話，則松手。圖21示出了慣性和摩擦為j1＞j2并且b1＞b2的場合和慣性和摩擦為j1＝j2并且b1＝b2的場合的此時的外部干擾觀測器150的特性。圖21(a)示出了設置了外部干擾觀測器150的場合的實際轉向角θr的變化示例，圖21(b)示出了設置了外部干擾觀測器150的場合的轉向扭矩ts以及位置/速度控制扭矩指令值tp的變化示例。

通過設置外部干擾觀測器150，能夠獲得更加平滑的轉向感，并且，可以進行高速的控制切換。還有，通過減小慣性和摩擦，就可以容易地進行轉向介入。

附圖標記說明

1-轉向盤(方向盤)；2-柱軸(轉向軸或方向盤軸)；10-扭矩傳感器；12-車速傳感器；20、131-電動機；30-控制單元(ecu)；40-can；41-非can；50-自動轉向指令裝置；51、101-位置/速度控制單元；52、120-自動轉向執行判定單元；53-扭矩控制單元；54-扭矩指令值漸變切換單元；100-轉向角指令值漸變單元；102-扭矩控制單元；103-扭矩漸變單元；121-運算單元；122-圖判定單元；123-診斷單元；130-電流控制系統；150-外部干擾觀測器。