[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

权利要求书

1.一种基于SOC的汽车电动助力转向系统的助力特性曲线设计方法，其特征在于：所述的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)对电池的SOC进行估计；对电池的SOC进行估计是综合利用电流积分法、开路电压法、电池内阻法进行电池荷电状态估计；

步骤2)对SOC40％的情况，对曲线形助力特性曲线进行加权移动平均法平滑处理，改善曲线型助力曲线的变化率，从而稳定电池的电流输出；曲线形助力特性曲线的函数为：

其中，F(v)为不同速度对应的助力曲线系，F(v)为车速v的函数，v越快，F(v)越小，取v的指数递减函数，G(T_d)为不同方向盘扭矩输入时的助力曲线，为增函数，即方向盘的输入扭矩越大，为了转向轻便，助力扭矩也必须越大；

步骤3)对SOC40％的情况，对式(1)的曲线型助力特性曲线进行简单移动平均法平滑处理；

步骤4)对利用手力矩计算目标电流过程中：

I_a＝ζT_d (2)

其中，对比例关系ζ进行变化处理，λ为变换系数，确定一定车速下的一助力曲线；

步骤5)对于不同阶段不同车速下，通过关于速度的相关项得到不同车速下的完整助力特性曲线，即：

I＝e^-av·ζT_d； (3)

其中，I为各车速情况下的目标电流，e^-av为包含速度的矫正系数。

2.根据权利要求1所述的基于SOC的汽车电动助力转向系统的助力特性曲线设计方法，其特征在于：所述的步骤1)对电池的SOC进行估计，电池的实际容量采用电池完整充电过程修正后的电流安时积分，使用过程中的SOC估计分为两个部分，一个是放电过程SOC，一个是充电过程SOC；放电过程中，根据当前荷电状态，在电池内阻曲线中读取充电内阻RC，根据充电电流计算当前电池内芯电压V_OC；根据充电关系可得：

V_OC＝V_C-R_C×I_C (4)

把计算出来的V_OC带入修正的SOC-V_OC曲线，得到开路SOC估计值，记作SOC_OC；而此时的安时积分方法计算出的SOC值如下：

根据SOC_OC和SOC_AT综合估计电池负荷状态，采用如下方程：

SOC_C＝η₁×SOC_OC+η₂×SOC_AT (6)

式中，η₁和η₂为修正系数，根据锂离子电池特征，电池在10％～90％容量区间，电压变化很小，根据不同电池的特性，灵活设置修正系数，设定在电池容量10％～90％区间，设置安时积分占主导地位，η₁为0.2，η₂为0.8；电池容量10％和90％时，开路电压估算占主导地位，设置η₁为0.8，η₂为0.2；

放电过程同理根据上述数据，计算出开路负荷状态SOC_OC和安时积分计算出的负荷状态SOC_AT，修正后的电池负荷状态如下：

SOC_D＝η₃×SOC_OC+η₄×SOC_AT (7)。