转向控制装置、转向控制系统、转向控制方法及转向控制程序与流程

本发明涉及在线控转向技术中控制方向盘的转向控制装置、转向控制系统、转向控制方法及转向控制程序。

背景技术：

现在已开发了将方向盘和车轮在机械方面分离的线控转向技术(SBW：Steer-By-Wire)。线控转向不需要方向盘和车轮之间的机械接合，而根据与驾驶员的方向盘操作对应的电信号使马达工作来控制车轮的朝向。线控转向能够在不平坦的路面上等使车轮持续保持驾驶员所指示的角度而无需握持方向盘。但是，由于方向盘和车轮没有机械连接，因而从地面传递的与车辆的速度和/或车轮的角度对应的力不会传递到方向盘，使驾驶员产生不协调感而不易操作。因此，有根据车辆的速度等行驶状态的信息对方向盘附加虚拟的力的技术(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－232676号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

另一方面，近年来开发了紧急转向规避支持系统(Autonomous Emergency Steering System，自动应急操控系统)。紧急转向规避支持系统是例如当在车辆的前方突然出现障碍物的情况下自动控制车辆的行驶方向来避免冲突的系统。将这样的在自动控制车辆行驶方向的情况下与驾驶员的转向操作无关地控制车辆行驶方向的模式称为强制自动转向模式。强制自动转向模式被强制应用，与驾驶员的操作无关。

在如专利文献1所记载的转向控制装置那样使用线控转向技术的车辆中，方向盘和车轮未进行机械连接，而以虚拟的方式向方向盘传递力，因而在与应用手动控制车辆的行驶方向的模式(以下，称为手动转向模式)同样地对方向盘附加力时，驾驶员不能注意到已进入强制自动转向模式。

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，通过方向盘通知驾驶员已应用了强制自动转向模式的情况。

用于解决问题的手段

本发明的转向控制装置具有与方向盘状态量对应地控制交通工具的行驶方向的手动转向模式、和自动控制所述行驶方向的强制自动转向模式，所述方向盘状态量表示设于所述交通工具中的方向盘的操作量，所述转向控制装置按照所述手动转向模式或者所述强制自动转向模式控制附加给所述方向盘的方向盘控制量，其特征在于，所述转向控制装置具有：转向模式选择单元，其切换所述手动转向模式和所述强制自动转向模式；以及方向盘控制量计算单元，其在通过所述转向模式选择单元选择了所述手动转向模式的情况下，根据表示所述交通工具的行驶状态的信息，计算附加给所述方向盘的方向盘控制量，在通过所述转向模式选择单元选择了所述强制自动转向模式的情况下，根据表示所述行驶状态的信息，计算与在所述手动转向模式时计算出的方向盘控制量不同大小的方向盘控制量。

本发明的转向控制系统具有设于交通工具中的方向盘、转向控制单元和方向盘控制量附加单元，所述转向控制单元具有与表示所述方向盘的操作量的方向盘状态量对应地控制所述交通工具的行驶方向的手动转向模式、和自动控制该行驶方向的强制自动转向模式，所述转向控制单元按照所述手动转向模式或者所述强制自动转向模式计算附加给所述方向盘的方向盘控制量，所述方向盘控制量附加单元根据在所述转向控制单元计算出的方向盘控制量，对所述方向盘附加方向盘控制量，其特征在于，所述转向控制单元具有：转向模式选择单元，其切换所述手动转向模式和所述强制自动转向模式；以及方向盘控制量计算单元，其在通过所述转向模式选择单元选择了所述手动转向模式的情况下，根据表示所述交通工具的行驶状态的信息，计算附加给所述方向盘的方向盘控制量，在通过所述转向模式选择单元选择了所述强制自动转向模式的情况下，根据表示所述行驶状态的信息，计算与在所述手动转向模式时计算出的方向盘控制量不同大小的方向盘控制量。

本发明的转向控制方法的特征在于，该转向控制方法包括：转向模式选择步骤，选择与方向盘状态量对应地控制交通工具的行驶方向的手动转向模式、和自动控制所述行驶方向的强制自动转向模式，所述方向盘状态量表示设于所述交通工具中的方向盘的操作量；方向盘控制量计算步骤，在通过所述转向模式选择步骤选择了所述手动转向模式的情况下，根据表示所述交通工具的行驶状态的信息，计算附加给所述方向盘的方向盘控制量，在通过所述转向模式选择步骤选择了所述强制自动转向模式的情况下，根据表示所述行驶状态的信息，计算与在所述手动转向模式时计算出的方向盘控制量不同大小的方向盘控制量；以及方向盘控制量附加步骤，根据在所述方向盘控制量计算步骤计算出的方向盘控制量，控制对所述方向盘附加方向盘控制量的方向盘控制量附加单元。

本发明的转向控制程序的特征在于，该转向控制程序使计算机执行以下步骤：转向模式选择步骤，选择与方向盘状态量对应地控制交通工具的行驶方向的手动转向模式、和自动控制所述行驶方向的强制自动转向模式，所述方向盘状态量表示设于所述交通工具中的方向盘的操作量；方向盘控制量计算步骤，在通过所述转向模式选择步骤选择了所述手动转向模式的情况下，根据表示所述交通工具的行驶状态的信息计算附加给所述方向盘的方向盘控制量，在通过所述转向模式选择步骤选择了所述强制自动转向模式的情况下，根据表示所述行驶状态的信息计算与在所述手动转向模式时计算出的方向盘控制量不同大小的方向盘控制量；以及方向盘控制量附加步骤，根据在所述方向盘控制量计算步骤计算出的方向盘控制量，控制对所述方向盘附加方向盘控制量的方向盘控制量附加单元。

发明效果

根据本发明，当在交通工具的行驶中切换为强制自动转向模式的情况下，对方向盘附加与在手动转向模式下附加的方向盘控制量不同大小的方向盘控制量，因而能够通过方向盘使驾驶员意识到已切换为强制自动转向模式的情况。

附图说明

图1是实施方式1的转向控制系统的结构图。

图2是实施方式1的转向控制系统中使用的方向盘的示例。

图3是实施方式1的转向控制装置的结构图。

图4是实施方式1的手动转向模式时的行驶方向量和方向盘状态量的对应关系的示例。

图5是用于说明方向盘状态量再设定单元的动作的图。

图6是实施方式1的转向控制系统的动作流程图。

图7是对实施方式2的转向控制系统的动作进行说明的图。

图8是对实施方式3的转向控制系统的效果进行说明的图。

具体实施方式

实施方式1

下面，使用图1～图6说明实施方式1的转向控制系统。图1是实施方式1的转向控制系统的结构图。实施方式1的转向控制系统由方向盘1、方向盘状态量检测单元2、方向盘控制量附加单元3、行驶方向控制单元4、外部信息取得单元5、车速检测单元6a、加速度检测单元6b、行驶方向检测单元7及转向控制装置8(转向控制单元8)构成。

方向盘1是输入行驶方向的接口，通过由驾驶员进行操作能够控制后述的行驶方向控制单元4。另外，方向盘1不限于汽车的方向盘。图2是实施方式1的转向控制系统中使用的方向盘的示例。方向盘1既可以是如图2的(a)所示的普通的汽车的转向轮，也可以是如图2的(b)所示的船的舵，还可以是如图2的(c)所示形状的装置。并且，方向盘1不限于这些，也可以是如图2的(d)～(f)那样的杆形状及移动部件形状的装置。即，方向盘1只要是能够以旋转量或者移动量等操作量表示驾驶员期望的行驶方向的装置即可，其形状及造型不限于图2记载的样式。在以下的说明中，以车辆为例进行说明，但本发明的转向控制系统也能够应用于船舶、飞机等，只要是控制行驶方向的交通工具即可。

方向盘状态量检测单元2是检测由驾驶员操作的方向盘1的方向盘状态量的单元。方向盘状态量是表示方向盘1的操作量的信息。例如，在本实施方式的转向控制系统搭载于汽车的情况下，如图2的(a)所示，方向盘状态量用信息θ[rad]表示，在该信息θ[rad]中设表示直行的方向盘状态(中立的位置)为0，设右转为正向。另外，在是如图(e)(f)那样的方向盘的情况下，用从中立的位置向右的移动距离θ[m]表示。

方向盘控制量附加单元3是依照来自后述的转向控制装置8的信号对方向盘1附加方向盘控制量的单元。方向盘控制量是为控制方向盘而附加的力或者转矩。例如马达或者如下的摩擦单元(未图示)等相当于方向盘控制量附加单元3，该摩擦单元通过夹持与方向盘1连接的轴(未图示)产生摩擦由此产生方向盘控制量。用来自转向控制装置8的信号表示的方向盘控制量是为控制方向盘而附加的力或者转矩，但如果是摩擦单元(未图示)则用正的值表示，如果是马达，则按照旋转方向表示为正负的转矩。在是如图2的(a)～(d)所示的旋转式方向盘的情况下，成为以朝向远离驾驶员的方向的矢量为轴向右旋转的方向盘控制量为正、以朝向远离驾驶员的方向的矢量为轴向左旋转的方向盘控制量为负的方向盘控制量，如果是图2的(e)(f)所示那样的可以在左右方向上移动的方向盘，则能够将从驾驶员观察时附加于右侧的方向盘控制量表示为正，将附加于左侧的方向盘控制量表示为负。方向盘控制量附加单元3根据上述的方向盘控制量的信息对方向盘1附加方向盘控制量。另外，方向盘控制量只要能够识别方向盘控制量附加单元3附加给方向盘1的方向盘控制量，则怎样定义都可以。

行驶方向控制单元4是控制车辆的行驶方向的单元。并且，行驶方向控制单元4由马达41、轴42、臂43及车轮44构成。马达41根据来自转向控制装置8的信号进行驱动，在轴42的轴向上驱动该轴42。并且，车轮44经由臂43和轴42而连接，根据轴42的位移向左右改变朝向。

外部信息取得单元5是检测车辆距周围物体的距离、路面状态等作为外部信息的单元。例如，由电波式测距装置(Radio Detecting and Ranging或Radar)、光学式测距装置(Light Detection and Ranging或LIDAR)、声波式测距装置(Sound Navigation and Ranging或SONAR)等测量的距周围物体的距离的信息、或者摄像机等摄像单元拍摄的图像信息，属于该外部信息。另外，外部信息取得单元5也可以并用上述装置中的多种装置。

车速检测单元6a是测定车辆的对地速度的单元。例如，在速度表的速度计测中使用的转速传感器等属于车速检测单元。

加速度检测单元6b是检测车辆的前后方向及上下方向的加速度的传感器。

行驶方向检测单元7是检测由行驶方向控制单元4控制的车辆的行驶方向量的单元。在此，行驶方向量是表示由行驶方向控制单元4控制的行驶方向的变化量的信息。例如，行驶方向量是指设汽车直行时的前轮的状态为0且右转为正的前轮的朝向的旋转量。

转向控制装置8根据从方向盘状态量检测单元2取得的方向盘状态量，控制行驶方向控制单元4而变更车辆的行驶方向。并且，转向控制装置8根据车辆的车速、加速度、行驶方向量及方向盘状态量等信息，控制方向盘控制量附加单元3而对方向盘1附加方向盘控制量。另外，在以下的说明中，将包括车辆的车速、加速度、行驶方向量及方向盘状态量中的至少一项的信息统称为行驶状态信息。下面，使用图3详细说明转向控制装置8的结构。图3是实施方式1的转向控制装置的结构图。另外，转向控制装置8能够通过利用铜线进行的电气通信、利用光纤进行的光通信、利用天线进行的无线通信等，从各个单元取得信息，但也可以使用通过齿轮等进行机械方式的连接来计测部件的旋转量和/或推移量的单元取得信息。

转向控制装置8具有转向模式选择单元81、行驶方向决定单元82、方向盘控制量计算单元83、偏离量计算单元84及方向盘状态量再设定单元85。另外，图3所示的转向模式选择单元81、行驶方向决定单元82、方向盘控制量计算单元83、偏离量计算单元84及方向盘状态量再设定单元85的功能，既可以由硬件实现，也可以通过使计算机执行规定的程序来实现。

转向模式选择单元81是切换手动转向模式和强制自动转向模式的单元。手动转向模式是对应于驾驶员对方向盘1的操作而控制行驶方向控制单元4的模式。另外，强制自动转向模式是与驾驶员对方向盘1的操作无关地，自动控制行驶方向控制单元4的模式。关于手动转向模式和强制自动转向模式的切换的判定，可以考虑各种方式。作为切换判定的一例，转向模式选择单元81在车辆行驶中从外部信息取得单元5接收表示距周围的障碍物的距离的外部信息，在判定为障碍物处于根据当前的车速和行驶方向量不能避开的距离中的情况下，从手动转向模式切换为强制自动转向模式。并且，当在从强制自动转向模式向手动转向模式的切换的判定中，例如通过后述的偏离量计算单元84判定为方向盘状态量与行驶方向量取得了对应的情况下，从强制自动转向模式切换为手动转向模式。转向模式选择单元81在切换了转向模式的情况下，将表示手动转向模式或者强制自动转向模式的转向模式信息输出给后述的行驶方向决定单元82及方向盘控制量计算单元83。根据转向模式选择单元81选择手动转向模式还是选择强制自动转向模式，后述的行驶方向决定单元82及方向盘控制量计算单元83的动作变化。

行驶方向决定单元82在手动转向模式下，从方向盘状态量检测单元2取得方向盘状态量，控制行驶方向控制单元4使车辆向对应的行驶方向前进。具体而言，在行驶方向决定单元82中，行驶方向量与方向盘状态量之间的对应关系已被程序化，行驶方向决定单元82通过从方向盘状态量检测单元2取得方向盘状态量的信息，能够决定行驶方向控制单元4的行驶方向量。因此，驾驶员通过操作方向盘1使方向盘状态量变化，能够决定行驶方向。图4是实施方式1的手动转向模式时的行驶方向量与方向盘状态量之间的对应关系的示例。图4的(a)是方向盘状态量与行驶方向量之间的对应关系的一例。如果设方向盘状态量为θ、行驶方向量为φ，则θ＝f₁(φ)、φ＝f₁^-1(θ)的关系成立。图4的(b)是方向盘状态量与行驶方向量之间的对应关系取决于其它参数(此处指从车速检测单元6a得到的对地速度)而决定的情况的一例，如果设方向盘状态量为θ、行驶方向量为φ、对地速度为v，则θ＝f₂(φ，v)、φ＝f₃(θ，v)的关系成立。其中，f₁()、f₂()、f₃()表示函数，^-1表示反函数。即，行驶方向决定单元82如果从方向盘状态量检测单元2取得方向盘状态量θ，则能够决定行驶方向量φ。另外，反之，如果从行驶方向取得单元7取得行驶方向量φ，也能够求出对应的方向盘状态量θ。在本实施方式中，行驶方向决定单元82也可以使用取决于方向盘状态量θ及行驶方向量φ之间的对应关系的其它n个参数。如果将这n个参数分别设为ρ₁、ρ₂、…、ρ_n，则θ＝F₁(φ，ρ₁，ρ₂，…，ρ_n)、φ＝F₂(θ，ρ₁，ρ₂，…，ρ_n)的关系成立。其中，F₁()表示根据行驶方向量计算方向盘状态量的函数，F₂()表示根据方向盘状态量计算行驶方向量的函数。例如，关于各个参数可以举出由加速度检测单元6b检测出的车辆的前后方向的加速度、车辆的上下方向的加速度、或者从方向盘状态量检测单元2得到的方向盘状态量等行驶状态信息。

另一方面，行驶方向决定单元82在强制自动转向模式下，根据从外部信息取得单元5取得的外部信息、由车速检测单元6a检测出的车速、或者从行驶方向控制单元4取得的行驶方向量等的行驶状态信息，控制行驶方向控制单元4。即，在车辆行驶中，掌握距周围的障碍物的距离并自动控制行驶方向控制单元4使得不发生碰撞。

方向盘控制量计算单元83在手动转向模式及强制自动转向模式下，根据行驶状态信息决定附加给方向盘1的方向盘控制量。在手动转向模式下，方向盘控制量计算单元83的方向盘控制量计算方法有各种方法，作为一例，方向盘控制量计算单元83从方向盘状态量检测单元2取得方向盘状态量、从车速检测单元6a取得有关车速的信息，作为行驶状态信息，根据预先设定的对应关系，决定附加给方向盘1的方向盘控制量。该方向盘状态量和车速以及方向盘控制量之间的关系，例如设为在方向盘状态量越大、车速越小时，方向盘控制量越大的关系。但是，方向盘状态量和车速以及方向盘控制量之间的关系不限于该例，只要设计者在方向盘控制量计算单元83中预先存储某种关系即可。另外，方向盘控制量计算单元83的方向盘控制量计算方法不限于与方向盘状态量和车速对应的方法，也可以与从车辆的偏航率检测单元(未图示)及加速度检测单元6b等取得的值对应地决定方向盘控制量。方向盘控制量计算单元83将所决定的方向盘控制量的信息作为方向盘控制量信息输出给方向盘控制量附加单元3。另外，方向盘控制量附加单元3从内部或者外部的电池(未图示)接收与方向盘控制量信息对应的驱动电流，对方向盘1附加方向盘控制量。如上所述，方向盘控制量计算单元83在手动转向模式时根据行驶状态信息决定方向盘控制量，将此时决定的方向盘控制量设为τ0[Nm]。该方向盘控制量τ0是根据车辆的行驶状态而变化的变量。

另一方面，在强制自动转向模式下，方向盘控制量计算单元83计算与根据手动转向模式下的方向盘控制量的计算方法计算出的方向盘控制量不同的方向盘控制量，使方向盘控制量附加单元3进行附加。在本实施方式中，方向盘控制量计算单元83计算出在手动转向模式下计算出的方向盘控制量τ0的2倍的方向盘控制量2τ0，并使方向盘控制量附加单元3对方向盘1附加方向盘控制量。即，方向盘控制量计算单元83计算的方向盘控制量是以如下方式计算的：在手动转向模式和强制自动转向模式下车辆是相同行驶状态且接收到相同的行驶状态信息的情况下，使强制自动转向模式的方向盘控制量成为手动转向模式的方向盘控制量的2倍。通过这样构成，驾驶员在从手动转向模式切换为强制自动转向模式时，能够感觉到方向盘1的方向盘控制量的变化，通过方向盘1认识到已切换为强制自动转向模式的情况。在本实施方式中，方向盘控制量计算单元83在强制自动转向模式下，使方向盘控制量附加单元3附加手动转向模式计算出的方向盘控制量τ0的2倍的方向盘控制量，但也可以是附加手动转向模式计算出的方向盘控制量τ0的1/2的方向盘控制量。即使是这样构成时，驾驶员在从手动转向模式切换为强制自动转向模式时，也能够感觉到方向盘1的方向盘控制量的变化，通过方向盘1认识到已切换为强制自动转向模式的情况。并且，在本实施方式中，在强制自动转向模式下，只要能够对方向盘1附加比手动转向模式计算出的方向盘控制量τ0大或者小的方向盘控制量即可，也能够施加无限小的方向盘控制量例如0.01τ0或者锁定方向盘等。

偏离量计算单元84计算方向盘状态量和行驶方向量有无偏离及偏离量。具体而言，已经叙述了在手动转向模式下方向盘1的方向盘状态量与行驶方向控制单元4的行驶方向量之间具有对应的关系，而在强制自动转向模式时，行驶方向控制单元4的行驶方向量是与驾驶员的方向盘操作无关地决定的，因而不会成为如图4所示的方向盘状态量与行驶方向量之间的关系，方向盘状态量与行驶方向量可能产生偏离。将该偏离的大小定义为偏离量。偏离量计算单元84计算与行驶方向检测单元7检测出的行驶方向量对应的方向盘状态量、与方向盘状态量检测单元2取得的方向盘状态量的偏离及偏离量，判断有无偏离。

例如，在手动转向模式时具有如图4的(a)所示的方向盘状态量θ与行驶方向量φ之间的对应关系的情况下，方向盘状态量为θ＝f₁(φ)，要计算的偏离δ及有无偏离d能够表示为δ＝θ-f₁(φ)、d＝1(|δ|≥ε)、d＝0(|δ|<ε)。其中，ε是用于根据偏离δ判定有无偏离d的阈值。关于有无偏离d，1表示有偏离，0表示没有偏离。并且，偏离量计算单元84将有无偏离的信息输出给转向模式选择单元81。由此，转向模式选择单元81能够从偏离量计算单元84取得无偏离的信息，而从强制自动转向模式切换为手动转向模式。另外，偏离δ定义为“δ＝θ-f₁(φ)”(φ：行驶方向量，θ：方向盘状态量)，但只要能够定量地表达偏离的程度，则可以任意定义，例如也可以将偏离δ定义为δ＝f₁(φ)-θ。

方向盘状态量再设定单元85是在强制自动转向模式时重新设定方向盘状态量检测单元2的方向盘状态量的单元。图5是用于说明方向盘状态量再设定单元的动作的图。例如，图5所示的方向盘1的方向盘状态量是每2π[rad](360°)呈现相同的外观。在将本实施方式的转向控制装置8用于搭载了这样的方向盘1的车辆中的情况下，即使是方向盘状态量不同的情况时，也存在方向盘1的外观相同的情况。方向盘状态量再设定单元85在转向控制装置8受到的方向盘状态量呈相同的外观的情况下、即在图5的(b)的例子中方向盘旋转了2π[rad]+θ的情况下，呈现与图5的(a)相同的外观，因而将在转向控制装置8内部的存储单元(未图示)中存储的方向盘状态量重新设定为θ。转向控制装置8根据重新设定的方向盘状态量进行方向盘控制量的计算。另外，方向盘状态量再设定单元85也能够应用于图2的(b)所示的方向盘1，该方向盘是每π/4[rad]呈现相同的外观。这样，只要是旋转式的方向盘、且通过旋转以特定的周期呈现相同外观的方向盘1，就能够应用方向盘状态量再设定单元85的再设定。并且，方向盘状态量再设定单元85设于转向控制装置8内，对从方向盘状态量检测单元2接收到的方向盘状态量进行再设定，但也可以构成为设于方向盘状态量检测单元2内，对由方向盘状态量检测单元2检测出的方向盘状态量进行再设定。另外，在本实施方式中，方向盘状态量的再设定根据需要应用即可，并不一定必须应用。

下面，使用图6说明实施方式1的转向控制系统的动作(实施方式1的程序的处理步骤)。图6是实施方式1的转向控制系统的动作流程图。在以下的说明中，使用将强制自动转向模式时的方向盘控制量设为手动转向控制模式时的2倍的示例进行说明。

在ST1中，转向模式选择单元81以规定的时间间隔，从外部信息取得单元5取得外部信息、从车速检测单元6a取得车速的信息、从方向盘状态量检测单元2取得方向盘状态量，判定障碍物是否处于根据当前的车速和行驶方向量不能避开的距离内，在判定为不能避开障碍物时执行ST2的处理。另一方面，转向模式选择单元81在判定为能够避开障碍物时执行ST7的处理。

在ST2中，转向模式选择单元81在判定为不能避开障碍物的情况下，将表示切换为强制自动转向模式的转向模式信息输出给行驶方向决定单元82及方向盘控制量计算单元83。

在ST3中，行驶方向决定单元82取得表示强制自动转向模式的转向模式信息，自动控制车辆的行驶方向。具体而言，使用表示车辆的行驶状态的车速、加速度、行驶方向量等行驶状态信息，决定行驶方向，并作为行驶方向信息输出给行驶方向控制单元4。行驶方向控制单元4根据行驶方向信息使马达41驱动，而控制车轮44的朝向。

在ST4中，转向控制装置8在自动控制车辆的行驶方向的期间中，对方向盘1附加方向盘控制量。具体而言，从转向模式选择单元81取得了表示强制自动转向模式的转向模式信息的方向盘控制量计算单元83，使用表示车辆的行驶状态的车速、加速度、行驶方向量、及方向盘状态量等行驶状态信息，计算手动转向模式时的方向盘控制量τ0，再计算该值的2倍的方向盘控制量2τ0。另外，方向盘控制量等行驶状态信息被暂时存储在转向控制装置8内的存储单元(未图示)中。

在ST5中，方向盘控制量计算单元83将表示方向盘控制量2τ0的方向盘控制量信息输出给方向盘控制量附加单元3。方向盘控制量附加单元3根据方向盘控制量信息对方向盘1附加方向盘控制量2τ0。

在ST6中，偏离量计算单元84根据从行驶方向检测单元7得到的行驶方向量和从方向盘状态量检测单元2得到的方向盘状态量，计算有无偏离。在偏离量计算单元84判定为有偏离的情况下，转向控制装置8返回到ST2的动作。另一方面，在偏离量计算单元84判定为没有偏离的情况下，转向控制装置8执行ST7的动作。

在ST7中，转向模式选择单元81将表示手动转向模式的转向模式信息输出给行驶方向决定单元82及方向盘控制量计算单元83。

在ST8中，行驶方向决定单元82从方向盘状态量检测单元2取得方向盘状态量，根据如图4所示那样的对应关系确定行驶方向量。并且，将确定出的行驶方向量输出给行驶方向控制单元4，使控制行驶方向量。另一方面，方向盘控制量计算单元83根据行驶状态信息，计算方向盘控制量τ0，并作为方向盘控制量信息输出给方向盘控制量附加单元3。方向盘控制量附加单元3根据方向盘控制量信息对方向盘1附加方向盘控制量τ0。转向控制装置8在以上的操作结束后返回到ST1，再次进行转向模式的选择。

如上所述，实施方式1的转向控制系统当在交通工具的行驶过程中切换为强制自动转向模式的情况下，对方向盘1附加与在手动转向模式时附加的方向盘控制量不同大小的方向盘控制量，因而能够使驾驶员通过方向盘意识到已切换为强制自动转向模式的情况。

另外，在本实施方式的说明中，示出了方向盘控制量计算单元83在强制自动转向模式下使按照手动转向模式计算的方向盘控制量τ0成为2倍、1/2倍、0.01倍等的例子，但不限于此，只要将方向盘控制量设为与手动转向模式时不同的量，使驾驶员能够意识到已从手动转向模式切换为强制自动转向模式，则不限于这些数值。这对于以下的实施方式也一样。

在本实施方式的说明中，转向控制装置8在偏离量计算单元84判定为没有偏离的情况下，从强制自动转向模式切换为手动转向模式，但不限于此，也可以构成为，驾驶员按下设于车辆内的用于解除强制自动转向模式的开关，由此从强制自动转向模式切换为手动转向模式，或者还可以构成为，在驾驶员进行了预先设定的方向盘操作的情况下，从强制自动转向模式切换为手动转向模式。另外，作为从强制自动转向模式切换为手动转向模式的条件，除偏离量计算单元84判定为没有偏离以外，也能够将被判定为将来会发生冲突的障碍物距车辆有规定距离以上的距离或者不再识别到该障碍物，作为另一个条件。在该示例的情况下，转向模式选择单元81根据来自外部信息取得单元5的外部信息，在判定为被判定为将来会发生冲突的障碍物距车辆有规定距离以上的距离、或者不再识别到该障碍物的情况下，选择手动转向模式。

另外，还可以考虑在强制自动转向模式以外还存在多个转向模式的情况。例如，作为上述强制自动转向模式以外的转向模式有任意自动转向模式。任意自动转向模式是如下这样的转向模式：通过外部信息取得单元5检测车辆周围的物体的位置、路面的状态，计算使车辆避开物体并选取指向目的地的路径所需的行驶方向量，以成为与计算出的行驶方向量具有对应关系的方向盘状态量的方式，确定附加给方向盘1的方向盘控制量。例如，停车辅助系统(Parking Assist System)相当于任意自动转向模式。在本发明的说明中设为，任意自动转向模式与强制自动转向模式不同，通过驾驶员的方向盘操作被切换为手动转向模式。即使是在设定了该任意自动转向模式的状态下，也能够切换为在本实施方式中说明的强制自动转向模式。例如，在转向模式选择单元判定为未超越根据方向盘状态量决定的行驶方向量、不能避开与物体的冲突的情况下，能够从任意自动转向模式切换为强制自动转向模式。另外，在强制自动转向模式被解除的情况下，设定为在紧邻强制自动转向模式之前所选择的转向模式即可。如果这样构成，则例如在从任意自动转向模式切换为强制自动转向模式且强制自动转向模式被解除的情况下，能够自动切换为在紧邻强制自动转向模式之前所选择的任意自动转向模式。

另外，在本实施方式中，使手动转向模式时的方向盘控制量和强制自动转向模式时的方向盘控制量不同，然而当然也能够使手动转向模式时的方向盘控制量和强制自动转向模式时的方向盘控制量相同。通过这样构成，能够使手动转向模式时和强制自动转向模式时的转向感相同。

实施方式2

实施方式2的转向控制系统的特征在于，在强制自动转向模式中，判定方向盘1向由偏离量计算单元84计算的偏离量增大的方向或者减小的方向中的哪一个方向旋转，与其对应地确定附加给方向盘1的方向盘控制量。下面，说明实施方式2的转向控制系统。另外，在以下的说明中，对与图1及图3所示的结构相同的部分标注相同的标号，并省略说明。

在本实施方式中，偏离量计算单元84是必须的结构。在图3中，偏离量计算单元84在强制自动转向模式时以规定的时间间隔计算偏离量。将计算出的偏离量输出给方向盘控制量计算单元83。

方向盘控制量计算单元83在强制自动转向模式时，根据从偏离量计算单元84得到的偏离量和行驶状态信息，计算方向盘控制量信息。具体而言，方向盘控制量计算单元83取得方向盘状态量，判定方向盘1是否向偏离量增大的方向旋转。方向盘控制量计算单元83在判定方向盘1向偏离量增大的方向旋转的情况下，计算以手动转向模式计算的方向盘控制量τ0的2倍的方向盘控制量2τ0，将该方向盘控制量2τ0的信息作为方向盘控制量信息输出给方向盘控制量附加单元3。方向盘控制量附加单元3根据方向盘控制量信息对方向盘1附加方向盘控制量。

图7是用于说明实施方式2的转向控制系统的动作的图。在图7中，(a)、(b)示出与车辆A的行驶方向对应的方向盘1的状态。车辆A检测出障碍物X，在强制自动转向模式时将行驶方向变为(b)的方向。此时，与(b)中的车辆的行驶方向量对应的方向盘状态量是(b)所示的方向盘1的朝向。但是，实际上由于驾驶员操作了方向盘1，因而方向盘1的朝向未必与(b)为相同的方向。例如，在如(c)所示那样实际的方向盘状态是表示直行的方向的情况下，方向盘控制量计算单元83在使方向盘1向从(c)所示的方向盘状态成为(b)所示的方向盘状态的方向旋转的情况下，偏离量减小，在向相反的方向旋转时偏离量增大。在本实施方式中，在驾驶员向从(b)的方向盘1的方向盘状态量远去的方向操作方向盘1使偏离量增加的情况下，附加给方向盘1的方向盘控制量成为2倍。

以下示出偏离δ、方向盘状态量和方向盘控制量的关系例。在方向盘控制量附加单元3是马达的情况下，设手动转向模式时的方向盘控制量附加单元3附加的方向盘控制量为τ0[Nm]、强制自动转向模式时的方向盘控制量为τm时，方向盘状态量θ的一阶时间微分θ’、偏离量计算单元84计算出的偏离δ、以及要附加的方向盘控制量τm的关系如下：“如果θ’<0且δ<0，则τm＝2τ0”、“如果θ’<0且δ>0，则τm＝τ0”、“如果θ’>0且δ<0，则τm＝-τ0”、“如果θ’>0且δ>0，则τm＝-2τ0”。另一方面，在方向盘控制量附加单元3是摩擦单元的情况下，“如果θ’<0且δ<0，则τm＝2τ0”、“如果θ’<0且δ>0，则τm＝τ0”、“如果θ’>0且δ<0，则τm＝τ0”、“如果θ’>0且δ>0，则τm＝2τ0”。

另外，也可以构成为，方向盘控制量计算单元83取得方向盘状态量，在方向盘1向偏离量减小的方向旋转的情况下，计算以手动转向模式计算的方向盘控制量τ0的1/2的方向盘控制量1/2τ0，将该方向盘控制量1/2τ0的信息作为方向盘控制量信息输出给方向盘控制量附加单元3。

另外，本实施方式的转向控制系统也可以构成为，仅在向偏离量增大的方向操作了方向盘1时，把手动转向模式时的方向盘控制量τ0的2倍的值作为强制自动转向模式时的方向盘控制量，还可以仅在向偏离量减小的方向操作了方向盘1时，把手动转向模式时的方向盘控制量τ0的1/2作为强制自动转向模式时的方向盘控制量。另外，也能够应用于偏离量增大的情况及减小的情况双方。

另外，在本实施方式的转向控制系统中，按照方向盘1的操作方向决定比手动转向模式时的方向盘控制量增大或者减小的方向盘控制量，但也能够构成为，当在强制自动转向模式时向偏离量增大的方向操作了方向盘1的情况下，附加比向方向盘1的偏离量减小的方向操作了方向盘1的情况时大的方向盘控制量。例如，也可以构成为，在强制自动转向模式时，在向偏离量减小的方向操作了方向盘1的情况下，附加向偏离量增大的方向操作了方向盘1时的1/2的方向盘控制量，在向偏离量增大的方向操作了方向盘1的情况下，附加向偏离量减小的方向操作了方向盘1时的2倍的方向盘控制量。

这样，实施方式2的转向控制系统在向偏离量增大的方向操作了方向盘1的情况下，增大方向盘1的方向盘控制量，在向偏离量减小的方向操作了方向盘1的情况下，减小方向盘1的方向盘控制量，因而能够使驾驶员知道强制自动转向模式下控制的行驶方向。

另外，在强制自动转向模式时，通过对方向盘1附加相对于手动转向模式时的方向盘控制量增大或者减小的方向盘控制量，能够使驾驶员意识到从手动转向模式切换为强制自动转向模式的情况。

实施方式3

下面，说明实施方式3的转向控制系统。实施方式3的转向控制系统的特征在于，具有在强制自动转向模式下检测驾驶员是否在操作方向盘1进行转向的转向检测单元(未图示)，在未操作方向盘1的情况下，将附加给方向盘1的方向盘控制量设为零，在最后停止转向操作时的方向盘状态量和行驶方向量相对应的状态下切换为手动。另外，在实施方式3的转向控制系统的说明中，对与图1及图3相同的结构标注相同的标号，并省略说明。另外，在本实施方式中，在强制自动转向模式时，以没有通过驾驶员的方向盘操作将强制自动转向模式解除为前提。

转向检测单元检测驾驶员是否操作了方向盘1进行转向。判定有无转向操作的具体的单元可以是各种结构，例如安装于方向盘1的触摸传感器等属于该单元。触摸传感器在驾驶员触摸到方向盘1时检测出有转向操作，反之检测出没有转向操作。在本实施方式中，以转向检测单元检测出没有转向操作为前提。

方向盘控制量计算单元83从转向检测单元取得有无转向操作的信息，在判定为没有转向操作的情况下，将方向盘控制量设为零。

下面，说明本实施方式的转向控制系统的效果。图8是用于说明实施方式3的转向控制系统的效果的图。在图8的说明中，各个(a)、(b)、(c)的方向盘状态示出了强制自动转向模式时的实际的方向盘状态。如图8所示，设为车辆A通过本实施方式的转向控制系统检测出障碍物X，在(a)所示的位置切换为强制自动转向模式。接着，驾驶员在(b)的位置在想要如(b)所示向左旋转方向盘1的时刻注意到是强制自动转向模式，将手从方向盘1松开。然后，驾驶员不操作方向盘1，使自动控制车辆的行驶方向，从(b)以后开始方向盘状态量和车辆的行驶方向量相对应的是(c)的位置。此时，偏离量计算单元84将有无偏离的信息输出给转向模式选择单元81。由此，转向模式选择单元81从偏离量计算单元84取得没有偏离的信息，从强制自动转向模式切换为手动转向模式。因此，能够在方向盘状态量和行驶方向量相对应的状态下切换为手动转向模式。因此，如果采用本实施方式的转向控制系统，能够确保在驾驶员最后停止转向操作时取得了方向盘状态量和行驶方向量的对应的状态下切换为手动转向模式。

另外，实施方式3的转向控制系统也可以构成为，在通过转向检测单元检测出没有对方向盘1进行转向操作的情况下，向使方向盘1返回到中立位置的方向附加方向盘控制量。此时，向返回到中立位置的方向附加的方向盘控制量，只要至少是在驾驶员没有对方向盘1进行转向操作的状态下能够移动的方向盘控制量(以下，设为方向盘控制量τ₂)即可。通过这样构成，具有确保在方向盘1从驾驶员最后停止转向操作时的方向盘状态自动返回到表示直行的方向盘状态、车辆的行驶方向也成为直行方向的状态下切换为手动转向模式的效果。另外，在该例的情况下，方向盘控制量附加单元3是如马达那样能够使方向盘1向右或者向左旋转的单元。

另外，实施方式3的转向控制系统也可以是，在通过转向检测单元检测出方向盘1没有被转向操作的情况下，向使从偏离量计算单元84得到的偏离量减小的方向、即如图4所示方向盘控制量和行驶方向量取得对应的方向附加方向盘控制量τ₂，控制方向盘控制量。通过这样构成，在强制自动转向模式时，方向盘1从驾驶员最后停止转向操作时的方向盘状态向对应于行驶方向的方向旋转，驾驶员能够通过方向盘状态认识到强制自动转向模式下决定的行驶方向。在该例的情况下，方向盘控制量附加单元3也是如马达那样能够使方向盘1向右或者向左旋转的单元。

在本实施方式中也能够应用方向盘状态量再设定单元85。即，方向盘状态量再设定单元85以使偏离量减小的方式重新设定转向控制装置8取得的方向盘状态量。例如，在图2的(a)所示的方向盘1向右旋转3π/2[rad(弧度)]、转向控制装置8将方向盘1控制在方向盘1的中立位置的情况下，方向盘状态量再设定单元85将从方向盘状态量检测单元2取得的方向盘状态量3π/2[rad]重新设定为-π/2[rad]。这样，通过应用方向盘状态量再设定单元85，能够减小方向盘控制量附加单元3使得方向盘1进行旋转的旋转量。例如，在图2的(a)所示的方向盘1向右旋转3π/2[rad]且转向控制装置8要将方向盘1控制在方向盘1的中立位置的情况下，与使方向盘1向左返回3π/2[rad]时相比，使方向盘1向右旋转π/2[rad]时的方向盘1的旋转量减小，能够在短时间内减小偏离量。

另外，关于本实施方式的转向检测单元以触摸传感器为例进行了说明，但也可以构成为在方向盘1安装发光器及受光器，如果受光器未感测到发光器发出的光，则视为有转向操作，反之视为没有转向操作。或者，转向检测单元也可以是在驾驶员操作方向盘1时施加给方向盘1的力(驾驶员转向量)达到阈值以上时检测为方向盘1被转向操作的单元。具体而言，在方向盘1是旋转形式的转向轮的情况下(例如图4的(a)～(c))，如果将设右转为正的朝向的旋转量θ[rad]作为方向盘状态量，将以远离驾驶员的方向的矢量为轴右转为正的方向盘控制转矩τm[Nm]作为方向盘控制量，将远离驾驶员的方向的矢量为轴右转的朝向为正的驾驶员转向转矩τ_d[Nm]作为驾驶员转向量，则计算出驾驶员转向量为“τ_d＝I(d²θ/dt²)-τm-τ_f”。其中，I[kgm²]表示在方向盘1中由转向轮及轴构成的可动部的转动惯量，τ_f[Nm]表示通过方向盘的轴和/或齿轮等产生的摩擦转矩。并且，在方向盘1是左右移动的移动部件的情况下，如果将朝右为正的位移量θ[m]作为方向盘状态量，将朝右为正的方向盘控制力F_m[N]作为方向盘控制量，并将朝右为正的驾驶员转向力F_d[N]作为驾驶员转向量，则计算出驾驶员转向量为“F_d＝m(d²θ/dt²)-F_m-F_f”。其中，m[kg]表示在方向盘1中由移动部件及与移动部件连接的部件构成的可动部的质量，F_f[N]表示通过方向盘的轴和/或齿轮等产生的摩擦力。这样能够实现如下的结构：计算驾驶员转向量，如果驾驶员转向量的大小为阈值以上，则视为有转向操作，反之则视为没有转向操作。另外，在此根据τ_f和F_f考虑摩擦，但在摩擦的影响小至能够忽视的程度的情况下，在上式中能够省略τ_f和F_f的项。并且，通过考虑摩擦的影响在内计算方向盘控制量(τ_m和/或F_m)，也能够省略上式中的τ_f和/或F_f的项。

在本实施方式中同样可以应用多个转向模式。例如构成为，在从任意自动转向模式切换为强制自动转向模式且偏离量计算单元84检测出没有偏离的情况下，将强制自动转向模式解除，自动切换为在紧邻强制自动转向模式之前选择的任意自动转向模式。任意自动转向模式通过驾驶员的方向盘操作被切换为手动转向模式，因而具有在车辆的行驶方向和方向盘状态量取得对应的状态下驾驶员能够在任意的时机切换为手动转向模式的效果。另外，也可以构成为，在强制自动转向模式时，将偏离量计算单元84检测出没有偏离作为切换的必须条件，根据其它条件从强制自动转向模式切换为任意自动转向模式。即，也可以是在强制自动转向模式时偏离量计算单元84未检测出没有偏离，就不切换为任意自动转向模式。通过这样构成，能够在确保安全的状态下从强制自动转向模式切换为任意自动转向模式。

如上所述，实施方式3的转向控制系统在驾驶员不再进行方向盘1的转向操作时起将方向盘1的方向盘控制量在为零或者中立位置的方向上附加方向盘控制量，在偏离量计算单元84检测出没有偏离的情况下，从强制自动转向模式切换为任意自动转向模式，因而能够在取得了方向盘状态量和行驶方向量之间的对应的状态下切换为手动转向模式，能够在强制自动转向模式结束后没有不协调感地继续运转。

实施方式1～3的转向控制系统是如上这样构成的，但在上述说明中，交通工具包括车辆、船舶、飞机等由驾驶员利用方向盘1控制方向的交通工具。

在实施方式1～实施方式3的转向控制系统中，将方向盘状态量设为表示方向盘1的操作量的信息，如图2的(a)所示，将表示直行的方向盘状态(中立的位置)设为0，并用右转为正的朝向的信息θ[rad]表示。但是，关于方向盘状态量，也可以是设左转为正的朝向，将表示直行的方向盘状态设为0，利用旋转量的大小和表示左右的1比特的数据的组合来表示方向盘状态量。另外，不仅包含方向盘1的旋转量，也能够将旋转速度包含在方向盘状态量中。在这种情况下，将旋转量和旋转量的一阶时间微分的组合作为方向盘状态量。另外，也能够在方向盘1内部设置将旋转运动转换为直线运动的机构(齿轮等)，将转换后的直线运动中的位移量作为方向盘状态量。

在实施方式1～实施方式3的转向控制系统中，关于行驶方向量，以表示直行的前轮的状态为0、右转为正的前轮的旋转量为例进行了说明，但只要是在至少设直行为0的情况下表示车辆的行驶方向的量即可。例如，关于前轮有两轮以上且进行前轮的朝向的旋转量不同的控制的车辆，行驶方向量也可以设为与车辆的行驶方向的变化量一致的特定的前轮的旋转量，也可以设为如偏航率、曲率那样的其它物理量。另外，对于除前轮外也控制后轮的朝向的旋转量和/或减震器的强度的车辆，也可以使用偏航率和曲率作为行驶方向量。在飞机中，控制马达的输出、机翼的角度、方向舵的朝向等的装置属于行驶方向控制单元4。在这种情况下，行驶方向量能够使用例如偏航率等。另外，在船舶中，控制螺旋桨的朝向和船舵板的朝向的装置属于行驶方向控制单元4。在这种情况下，行驶方向量同样能够使用偏航率等。除偏航率以外，也能够将表示直行、右转及左转的数据与旋转半径的组合作为行驶方向量。这样，行驶方向控制单元4可以是控制车辆的行驶方向的任意结构，行驶方向量可以是表现车辆的行驶方向的变化量的任意数据。

有无偏离d使用阈值ε，根据“δ＝θ-f₁(φ)、d＝1(|δ|≥ε)、d＝0(|δ|<ε)”来判定有无偏离，用被量化的规定数的数值代表方向盘状态量，此外，也可以在此基础上，在θ和f₁(φ)是相同值的情况下计算为没有偏离，反之则计算为有偏离，此外，也可以事先对θ和f₁(φ)的组合保存有无偏离的数据图，参照该数据图进行计算，只要能够表现有无偏离，怎样定义都可以。

标号说明

1方向盘；2方向盘状态量检测单元；3方向盘控制量附加单元；4行驶方向控制单元；5外部信息取得单元；6a车速检测单元；6b加速度检测单元；7行驶方向检测单元；8转向控制装置；41马达；42轴；43臂；44车轮。