[發明專利]基于SOC的汽車電動助力轉向系統的助力特性曲線設計方法

有效

• 申請號: 201810010869.2
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108073554B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 武健;徐廣飛;吳海榮;王鋒波
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F17/17;B62D5/04
• 代理公司: 山東舜天律師事務所 37226
• 代理人: 李新海

1.一種基于SOC的汽車電動助力轉向系統的助力特性曲線設計方法，其特征在于：所述的助力特性曲線的設計考慮電池SOC的情況，在曲線設計過程中在原曲線型助力特性曲線的基礎上進行平滑處理，同時給EPS系統所需電流進行約束來保證電池即使在低電量的情況下也能夠有穩定持續的電流輸出，保證EPS整個助力過程的實現，曲線設計包括以下步驟：

步驟1)對電池的SOC進行估計；對電池的SOC進行估計是綜合利用電流積分法、開路電壓法、電池內阻法進行電池荷電狀態估計；

步驟2)對SOC40％的情況，對曲線形助力特性曲線進行加權移動平均法平滑處理，改善曲線型助力曲線的變化率，從而穩定電池的電流輸出；曲線形助力特性曲線的函數為：

其中，F(v)為不同速度對應的助力曲線系，F(v)為車速v的函數，v越快，F(v)越小，取v的指數遞減函數，G(T_d)為不同方向盤扭矩輸入時的助力曲線，為增函數，即方向盤的輸入扭矩越大，為了轉向輕便，助力扭矩也必須越大；

步驟3)對SOC40％的情況，對式(1)的曲線型助力特性曲線進行簡單移動平均法平滑處理；

步驟4)對利用手力矩計算目標電流過程中：

I_a＝ζT_d (2)

其中，對比例關系ζ進行變化處理，λ為變換系數，確定一定車速下的一助力曲線；

步驟5)對于不同階段不同車速下，通過關于速度的相關項得到不同車速下的完整助力特性曲線，即：

I＝e^-av·ζT_d； (3)

其中，I為各車速情況下的目標電流，e^-av為包含速度的矯正系數。

2.根據權利要求1所述的基于SOC的汽車電動助力轉向系統的助力特性曲線設計方法，其特征在于：所述的步驟1)對電池的SOC進行估計，電池的實際容量采用電池完整充電過程修正后的電流安時積分，使用過程中的SOC估計分為兩個部分，一個是放電過程SOC，一個是充電過程SOC；放電過程中，根據當前荷電狀態，在電池內阻曲線中讀取充電內阻RC，根據充電電流計算當前電池內芯電壓V_OC；根據充電關系可得：

V_OC＝V_C-R_C×I_C (4)

把計算出來的V_OC帶入修正的SOC-V_OC曲線，得到開路SOC估計值，記作SOC_OC；而此時的安時積分方法計算出的SOC值如下：

根據SOC_OC和SOC_AT綜合估計電池負荷狀態，采用如下方程：

SOC_C＝η₁×SOC_OC+η₂×SOC_AT (6)

式中，η₁和η₂為修正系數，根據鋰離子電池特征，電池在10％～90％容量區間，電壓變化很小，根據不同電池的特性，靈活設置修正系數，設定在電池容量10％～90％區間，設置安時積分占主導地位，η₁為0.2，η₂為0.8；電池容量10％和90％時，開路電壓估算占主導地位，設置η₁為0.8，η₂為0.2；

放電過程同理根據上述數據，計算出開路負荷狀態SOC_OC和安時積分計算出的負荷狀態SOC_AT，修正后的電池負荷狀態如下：

SOC_D＝η₃×SOC_OC+η₄×SOC_AT (7)。