汽车电动助力转向（Electric Power Steering，EPS）系统在提供转向助力、减轻驾驶员操纵负担的同时，也能够提高汽车转向性能和驾驶舒适性，进而提高汽车的主动安全性。目前，EPS系统在国内外已经成为很多车型的标配，但在EPS系统开发过程中，EPS控制参数的确定主要依赖调试人员的实车主观感觉，同时转向性能与EPS控制参数之间存在多参数和多性能的相互影响，在一个工况匹配好的控制参数，在另一个工况可能不适用，导致EPS控制参数实车调试和标定周期较长且效果不理想。因此，理清转向性能与EPS控制参数的影响关系，获得满足转向性能要求的EPS控制参数取值，为EPS控制参数实车调试和标定提供理论指导，能够有效加快EPS系统匹配进度，缩短EPS系统开发周期。结合国家高技术研究发展计划（863计划）课题―电动汽车底盘及整车控制关键技术‖（课题编号：2012AA110904）和吉林省重大科技专项―奔腾混合动力轿车电动助力转向系统匹配与开发‖（编号：20106001），本文搭建EPS系统与车辆模型联合仿真平台，通过模型仿真手段进行EPS控制参数与转向性能的灵敏度分析，理清转向性能与EPS控制参数间的敏感性关系，并在灵敏度分析研究结果基础上优化EPS控制参数，确定获得理想转向性能时的EPS控制参数。同时，考虑到EPS可以主动输出力矩，在EPS传统控制功能基础上，充分利用EPS系统现有传感器信号，开发EPS附加控制功能，在不增加EPS系统硬件成本情况下提高汽车转向性能。论文的具体研究内容如下：（1）搭建EPS系统与车辆模型联合仿真平台通过模型仿真手段从提高汽车转向性能角度对EPS系统进行研究，实现以车辆性能预测为基础开发EPS系统，能够有效节约EPS系统开发费用，缩短EPS系统研发周期。车辆模型是仿真平台的重要组成部分，为了实现对车辆系统的高精度描述，车辆模型选用CarSim商用软件；同时，为了方便对EPS系统的研究，基于Matlab/Simulink建立EPS系统模型，搭建EPS系统与车辆模型联合仿真平台。联合仿真平台的参数来源是保证模型精度的重要环节，为此基于K&C试验台对某车型车辆参数和EPS总成特性进行测试，并对EPS总成特性的测试方法进行详细描述。（2）基于转向性能的EPS控制参数灵敏度分析作为电子技术与转向系统相结合的产物，EPS系统在提高汽车转向性能方面有很大潜力。但在EPS系统开发过程中，对转向性能与EPS控制参数的影响关系认识不十分明确，EPS控制参数的确定主要依赖调试人员的主观感觉，导致EPS系统开发周期较长。因此，理清转向性能与EPS控制参数间的敏感性关系，掌握转向性能评价指标与EPS控制参数的影响关系，能够为EPS控制参数实车调试和标定提供理论依据和指导。本文对EPS控制参数与转向性能灵敏度分析时，确定了考察的转向性能及具体评价指标，给出了灵敏度分析的EPS控制参数及变化水平，最后基于Isight软件确定出EPS控制参数与转向性能的灵敏度关系。（3）基于转向性能的EPS控制参数优化在EPS控制参数与转向性能灵敏度分析研究结果基础上，筛选确定对转向性能敏感性较高的EPS控制参数作为优化对象，基于转向性能优化确定获得理想转向性能时的EPS控制参数，对加快EPS系统匹配进度，指导EPS系统开发有重要意义。基于转向性能优化EPS控制参数时，确定了汽车转向性能的优化目标，并在EPS控制参数与转向性能灵敏度分析研究结果基础上，确定优化的控制参数及约束条件。同时，针对转向性能与EPS控制参数间存在的耦合现象，建立转向性能的综合评价指标进行多目标优化，确定出满足各转向性能要求的EPS控制参数取值。（4）开发EPS附加控制功能充分利用EPS系统现有传感器信号，在不增加系统硬件成本基础上，开发EPS附加控制功能，实现以附加软件形式提高汽车转向性能，进而掌握EPS附加控制功能的核心技术，缩小国内EPS产品与国外同类产品的差距。针对无转角传感器情况下EPS汽车回正控制实现困难问题，提出无转角传感器下的EPS主动回正控制方法，基于卡尔曼滤波估计轮胎回正力矩，以此为基础确定回正控制补偿电流，改善汽车回正性能；同时，提出EPS衰减转向盘冲击力矩控制方法，采用高通滤波处理方法区分有用路感信息和路面冲击力矩，并在估计的路面干扰力矩基础上，确定路面冲击补偿控制电流，衰减路面冲击产生的转向盘冲击力矩，提高EPS汽车抗路面冲击性能，进而提高驾驶的舒适性。（5）搭建永磁同步电机EPS试验平台，对优化后的汽车转向性能和EPS附加控制功能进行实车试验验证采用矢量控制方法进行永磁同步电机的底层驱动控制，开发永磁同步电机EPS原型控制器，并针对国内某品牌车型进行EPS实车改装，搭建永磁同步电机EPS实车试验平台。以优化确定的EPS控制参数为基础，结合主观评价人员的主观评价结果，调整确定EPS原型控制器中的控制参数，并进行EPS转向性能客观评价试验，验证优化后EPS样车的转向性能。同时，针对开发的EPS附加控制功能设定试验工况，验证无转角传感器下的EPS主动回正控制和EPS衰减转向盘冲击力矩控制方法的实车控制效果。本文取得的创新性成果如下：（1）针对EPS系统开发过程中，对EPS控制参数与转向性能的关系不明确，控制参数的确定主要依赖调试人员的实车主观感觉，调试周期较长的现象，基于转向性能客观评价指标对EPS控制参数进行灵敏度分析及优化。确定EPS控制参数与转向性能评价指标的影响关系，在此基础上筛选确定对转向性能敏感性较高的EPS控制参数进行优化，确定满足转向性能要求的EPS控制参数取值，指导EPS控制参数的实车调试和标定，提高实车调试和标定效率。（2）助力特性是EPS基本助力控制实现的关键，体现的是EPS助力大小和方向随驾驶员手力和车速的变化规律。多点折线拟合曲线助力特性在折线型助力特性的基础上，通过增加节点数量，能够达到曲线型助力特性的效果，具有很好的实际应用价值。针对多点折线拟合曲线助力特性多个助力调节特征点设计难的问题，对多点折线拟合助力特性进行转矩区域划分，确定EPS助力特性具体转矩区域与转向性能的灵敏度关系，指导EPS助力特性参数的设计。（3）充分利用EPS系统现有传感器信号，开发EPS附加功能控制算法，在不增加EPS系统硬件成本基础上，以附加软件形式提高汽车转向性能。针对无转角传感器的EPS汽车回正难解决问题，在准确估计轮胎回正力矩基础上，进行无转角传感器下的EPS主动回正控制，改善汽车回正性能；同时，开发EPS衰减转向盘冲击力矩控制方法，提高EPS汽车的抗路面冲击性能，进而提高驾驶的舒适性。