[发明专利]复合电源EPS的能量动态控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种复合电源EPS的能量动态控制系统及方法，首先采集整车电器(除转向电机和超级电容)的实时工作电流，通过当前方向盘转矩和车速计算转向电机目标电流，通过发电机的额定电流与上面两电流之和的差值，判断超级电容的充电、放电状态。超级电容充电时，通过对充电电流的动态调整，使发电机处于最优工作区间，并基于当前的超级电容SOC限制其最大充电电流；超级电容放电时，通过对放电电流的动态调整，使发电机处于最优工作区间，并基于当前超级电容的SOC限制最大放电电流。基于此方法设计的超级电容充放电控制策略在满足EPS使用功能的前提下，可以使发电机在任何工况下都处于或者尽量靠近其最优工作区间，从而提升能源转化效率，降低能源消耗。

技术领域

本发明涉及汽车转向技术领域，尤其是用于商用车复合电源EPS的能量动态控制系统及方法。

背景技术

近年来，电动助力转向系统(Electric Power Steering，EPS)以其安全、节能、环保的优点广泛应用于乘用车和轻型商用车。EPS通过电机提供转向助力，助力大小由软件程序控制，可以方便地实现随速可变助力特性，有助于提高车辆的操纵稳定性，同时非转向工况下几乎不消耗电能，极大降低了能源消耗。由于具有上述的优点，转向系统的电动化，即电动助力转向(EPS)将是转向系统发展的方向。

EPS已成功应用于轻型商用车，然而重型商用车前轴载荷大，所需的转向功率较大，整车电源系统无法满足转向功率的需求，因而限制了EPS在重型商用车领域的应用。因此，研究适用于重型商用车的EPS新方案并解决新方案存在的科学问题和技术难题，具有重要的研究价值和现实意义。

超级电容作为一种新型的电源，具有充放电迅速，可实现大电流快速放电；动态性能好，循环效率高达90％～95％；控制简单、绿色环保等优点，因此，超级电容近年来较多的被用于发动机的启停辅助以及电动汽车的辅助电源等方面，以超级电容为辅助电源而构成的复合电源EPS的研究也在逐渐兴起。

作为电动助力转向系统应用的有效解决方案，国内外有部分学者已经对由超级电容配合整车电源而构成的复合电源EPS做过相关的研究。中国专利(CN103003134B)提出了一种检测具有主电源和辅助电源的EPS电源输出故障的系统及方法，实现对EPS尺寸和成本的降低；中国专利(CN103818329B)提出了一种由主电源对超级电容充电，并在恶劣路况转向时超级电容配合主电源提供驱动电流的方法；专利(JP2003320942A)提出了一种利用电容作为辅助电源的复合电源的电动助力转向系统，在低速工况时提供助力，以此减小主电源的容量并提高系统的适应性；专利(JP2007223510A)提出了一种延长辅助电源的工作时间，并且可较为方便的进行控制的电动助力转向辅助电源控制设备。以上专利均没有从能量分配和系统工作效率方面，对复合电源电动助力转向系统的设计与控制方法进行设计与改进。

发明内容

为了解决由于整车电源与超级电容能量调控不合理，导致转向助力不均衡和能源浪费的问题，本发明提供了一种复合电源EPS的能量动态控制系统及方法，针对运用超级电容的复合电源电动助力转向系统，以能量均衡和提升能源转化效率为出发点，进行了控制策略与方法的改进，通过对电流的动态控制，以达到高效、节能的目的，为基于复合电源的EPS在重型商用车上的应用提供了一种合理有效的解决方案。

一种复合电源EPS的能量动态控制系统及方法，包括以下步骤：

步骤1：采集整车用电器(除转向电机和超级电容)的实时用电电流I_EB，转向助力电机的目标助力电流I_M；

步骤2：通过计算发电机额定电流I_D与(I_EB+I_M)的差值I，判定超级电容的充电、放电状态；

步骤3：计算出此时超级电容的SOC；