1.一种基于功率需求的重型商用车EPS复合电源的匹配方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:对重型商用车进行道路试验,采集数据并处理得到完成单次转向所需的最长时间tdmax以及两次转向间隔的最短时间tjmin;
步骤2:仿真与试验得出转向阻力矩随车速变化的解析式T=f(v),并根据该解析式求得临界转向车速vc与临界转向功率Pseps;
步骤3:根据原地转向阻力距求得转向助力电机所需输出的极限转向功率PMmax;
步骤4:综合所求的tdmax、tjmin、Pseps、PMmax,基于放电需求计算得到超级电容组容值C的范围,基于充电需求确定超级电容组的容值;
步骤5:计算超级电容组的充电限制功率P充limit、放电限制功率P放limit,并结合整车电器最大用电负荷Ploadmax、临界转向功率Pseps匹配整车电源的输出功率PS。
2.根据权利要求1所述的一种基于功率需求的重型商用车EPS复合电源的匹配方法,其特征在于,所述步骤1中道路试验采集数据并且处理数据的具体步骤如下:步骤1.1:在选定的试验车辆上装备车速仪及测力方向盘,采集某一运营周期内的方向盘转角、车速、时间;
步骤1.2:根据转角-时间历程图,得出单次转向所需的时间td以及前一次转向完成至下一次转向开始的间隔时间tj;
步骤1.3:根据车速-时间历程图,统计得出低于临界车速vc下,单次转向所需的最长时间tdmax,两次转向完成的最短间隔时间tjmin,若间隔时间与其前后两次完成转向所需的时间相加之和小于tdmax,则此间隔时间不予考虑。
3.根据权利要求1所述的一种基于功率需求的重型商用车EPS复合电源的匹配方法,其特征在于,所述步骤2中临界车速vc与临界转向功率Pseps通过以下步骤获得:步骤2.1:结合原地转向阻力矩、前轮定位参数引起的回正力矩和轮胎/路面低速转向的摩擦力矩综合计算出汽车的低速转向阻力矩;针对某款小型车辆,搭建转向系统模型进行低速转向阻力矩的仿真,通过与实车试验对比,对模型进行验证与优化;
步骤2.2:由优化后的模型仿真得到重型商用车的低速转向阻力矩,并采用最小二乘法拟合得到转向阻力矩随车速变化的解析式步骤2.3:对解析式T=f(v)求导得出转向阻力矩随车速的变化率,以变化率极大值对应的车速作为临界转向车速vc;
步骤2.4:根据转向阻力矩与车速的解析式T=f(v),得出临界车速vc下的转向阻力矩并计算临界转向功率 其中ωm为助力电机的额定转速,ηr为转向器的传动效率,Gr为转向器传动比,ηm为电机及其减速机构的传动效率,Gm为电机传动比,Fz为前轴载荷,L为轮胎接地印记圆的直径,c为主销偏距,β为主销内倾角,θh为转向盘转角,Gs为转向系统的传动比。
4.根据权利要求1所述的一种基于功率需求的重型商用车EPS复合电源的匹配方法,其特征在于,所述步骤3中极限转向功率PMmax的获取过程为:由原地转向半经验公式计算出原地转向阻力矩 此时转向电机所需输出的转矩最大,计算此工况下转向电机所需提供的功率,即为极限转向功率PMmax, 其中f为轮胎与地面
的滑动摩擦系数,G1为前轴载荷,p为轮胎胎压,ωm为助力电机的额定转速,ηr为转向器的传动效率,Gr为转向器传动比,ηm为电机及其减速机构的传动效率,Gm为电机传动比。
5.根据权利要求1所述的一种基于功率需求的重型商用车EPS复合电源的匹配方法,其特征在于,所述步骤4中超级电容组容值C,通过以下步骤获得:步骤4.1基于放电需求计算得出超级电容组的容值C的范围:
其中N为超级电容组的单体个数,Csc为超级电容单体的容值,Uscmax、Uscmin分别为超级电容单体高效放电区间的最高电压与最低电压;
步骤4.2确定超级电容组的容值C;
选取超级电容组容值范围内的最小值为初始值C0,验证C0是否满足充电需求,即:其中R0为超级电容组C0的内阻;若上式成立,则证明该超级电
容组可以在规定的时间内完成充电,因此该超级电容组满足EPS所需的充放电需求;若上式不成立,即该超级电容组不符合充放电需求,则在容值范围内重新选择超级电容组的容值。
6.根据权利要求1所述的一种基于功率需求的重型商用车EPS复合电源的匹配方法,其特征在于,所述整车电源输出功率PS通过以下步骤获得:步骤5.1:计算超级电容组的充电限制电流I充limit与放电限制电流I放limit:其中,Uscmid为超级电容单体电压区间的中值, Rc为选定的超级电容组的电阻,η充、η放分别为所选定的超级电容组充、放电的效率;
步骤5.2:根据I充limit、I放limit计算超级电容组的充电限制功率P充limit与放电限制功率P放limit:步骤5.3:匹配整车电源输出功率PS:
即可求出整车电源输出功率PS的范围,考虑成本因素,选择PS范围内的最小值为所匹配的整车电源输出功率。
7.根据权利要求1所述一种基于功率需求的重型商用车EPS复合电源的匹配方法,其特征在于,所述复合电源包括整车电源、超级电容组以及DC/DC变换器,超级电容组与DC/DC变换器串联后再与整车电源并联,整车电源作为主要电源,超级电容器与双DC/DC变换器串联构成辅助电源。
8.根据权利要求7所述一种基于功率需求的重型商用车EPS复合电源的匹配方法,其特征在于,所述复合电源有两种供电模式:当车速低于临界车速vc转向时,系统处于复合电源供电模式,整车电源和超级电容组共同为转向助力电机提供转向功率;当车速高于临界车速vc时,系统处于整车电源供电模式,其中,转向工况下,整车电源单独为转向助力电机提供转向功率,直行工况下,整车电源给超级电容充电。