[发明专利]基于SOC的汽车电动助力转向系统的助力特性曲线设计方法

说明书

本发明公开了一种基于SOC的汽车电动助力转向系统的助力特性曲线设计方法，考虑电池SOC的情况，将SOC分成三类，分别为SOC40％、40％SOC70％及SOC70％；对SOC40％的情况，对应于曲线形助力特性曲线进行分段处理，对40％SOC70％的情况，进行二次指数平滑处理；对SOC70％的情况，进行一次指数平滑处理。本发明通过考虑电动助力汽车电池能量管理的基础上合理设计助力特性曲线，能够显著提升助力转向性能，避免由于手力矩的变化快或大的手力矩操作导致的助力电机供电不连续，进而引发转向困难等，保证电池在各种电量阶段都能够产生稳定的电能输出使通过助力特性曲线计算的转向助力稳定，在保证助力稳定安全的同时最大程度的提高助力性能，节约能源。

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及电动助力转向系统以及能量管理系统，尤其是一种考虑电池SOC情况下的助力特性曲线设计。

背景技术

EPS的助力特性曲线是指电动机的助力电流与方向盘输入扭矩、车辆行驶速度、前轮气压、前轴轴重等参数之间的关系，一般情况下考虑方向盘输入扭矩、车辆行驶速度这两个主要参数即可满足控制要求。EPS的助力特性曲线是EPS软件系统的关键技术。助力特性曲线决定了控制器(ECU)按照什么样的目标去控制助力电流的大小，去满足不同行驶工况下对助力扭矩的要求。基本的助力特性曲线大致分为：直线型、折线型、曲线型。能够基本满足设计需求，但助力的实际效果较差，于是，出现对助力特性曲线的改进设计，其中，具有参数可调式的曲线型助力特性曲线设计，通过设定的参数对曲线型助力特性曲线进行形状的变化，能够使曲线随时可变。具有双斜率平滑助力曲线，可以根据小助力区和大助力区的不同手感要求对曲线参数进行独立标定，具有助力平顺、参数功能独立、易于调试的优点，能更好地满足驾驶员在转向手感方面的期望。以上设计仅仅从曲线本身出发，没有考虑电池电量对于车辆助力产生的影响，在手力矩变化较大以及手力矩较大时，电池很有可能无法提供满足要求的EPS电流，EPS系统会突然断电，转向助力系统会瞬间不起作用，严重影响驾驶安全。

申请号为200810202069.7的中国专利，公开了“具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向系统”；其存在参数调整使曲线设计周期长，同时，无法联系车辆的实际情况，从而根据车辆的实际情况进行曲线调整。

申请号为201010600546.2的中国专利，公开了“具有双斜率平滑助力曲线的电动助力转向系统，”其存在折线分段进行双斜率平滑处理的过程中无法保证助力曲线的实际应用效果，即是否能保证电池电量的持续供给等。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于SOC的汽车电动助力转向系统的助力特性曲线设计方法。

一种基于SOC的汽车电动助力转向系统的助力特性曲线设计方法，所述助力特性曲线的设计考虑电池SOC的情况，在曲线设计过程中在原曲线型助力特性曲线的基础上进行平滑处理，同时给EPS系统所需电流进行约束来保证电池即使在低电量的情况下也能够有稳定持续的电流输出，保证EPS整个助力过程的实现，曲线设计包括以下步骤：

步骤1)运用卡尔曼滤波理论对电池的SOC进行估计；将SOC分成三类，分别为SOC40％、40％SOC70％及SOC70％；

步骤2)对SOC40％的情况，对应于曲线形助力特性曲线进行分段处理，共分为5段5个区，分别为：助力区1是助力死区，助力区2是小助力区，助力区3是中助力区，助力区4是大助力区，助力区5是饱和区；对助力特性曲线的5段分别进行曲线平滑处理，助力区2即手力矩T₁T_dT₂，应用一次指数平滑处理；中阻力区3即T₂T_dT₃，应用二次指数平滑处理；大助力区4即T₃T_dT₄，应用三次指数平滑处理，改善曲线型助力曲线的变化率，从而稳定电池的电流输出；

步骤3)对40％SOC70％的情况，对曲线型助力特性曲线进行二次指数平滑处理；