重型商用车目前普遍采用的液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering System,HPS)存在路感差、能耗高等问题,不利于车辆行驶安全性和燃油经济性的提升。电动助力转向系统(Electric Power Steering System,EPS)具有随速可变助力特性、节能、环保的优点,却受整车电源的功率限制,无法应用于重型商用车。为此,从解决整车电源功率限制的角度,提出了一种基于复合电源的商用车EPS系统,为了保证各电源模式下的控制性能以及电源模式间切换的稳定性,本文重点研究复合电源EPS的多模式切换控制策略。本文的主要研究内容为:(1)根据目标车型的整车技术参数重新匹配了电动循环球转向系统总成的传动比、助力电机电流;结合商用车液压助力特性曲线的优点,并根据商用车转向阻力矩的变化特性,设计了反比例函数型的转向系统助力特性曲线;建立了电动循环球转向系统的数学模型,推导了系统的状态空间方程;建立了二自由度整车模型,在MATLAB/Simulink中搭建了整车操稳性仿真模型。(2)分析了整车电源和超级电容的电源特性,根据转向电机和其它电气负载的功率需求匹配了超级电容,建立了复合电源的数学模型;建立了半桥式双向DC-DC变换器的数学模型,设计了半主动式复合电源系统的拓扑结构,基于MATLAB/Simscape搭建了复合电源系统的电力系统模型;制定了复合电源系统的功率分配策略,仿真验证了功率分配策略的合理性。(3)建立了复合电源系统的混杂自动机模型,实现对复合电源系统电源模式的精准识别和快速切换;根据不同电源模式下的电源特性,针对性地设计了模糊PID控制器、自抗扰控制器和滑模控制器三种局部控制器;设计了基于模糊监督控制器的多模式切换控制器,在复合电源系统电源模式切换时控制局部控制器进行对应的切换,保证多模式切换过程的平稳性。(4)设定典型行驶工况对复合电源EPS多模式切换控制策略进行验证,结果表明混杂自动机模型准确地对复合电源系统的电源模式进行了识别与切换,不同电源模式下的局部控制器都能够快速稳定地跟踪目标量,模糊监督控制器也有效保证了系统切换过程中的稳定性;进行了转向轻便性、方向盘中心区操稳性和转向系统能耗的仿真,结果表明,相比原车的HPS,复合电源EPS的转向轻便性提高了24.13%,高速转向路感提升了45.79%,总能耗下降了58.09%。(5)研发了复合电源EPS系统样机,基于dSPACE构建了多模式切换控制系统的快速控制原型,搭建了复合电源EPS系统的试验平台;对复合电源EPS系统进行了助力特性试验、输入输出试验和功能试验,结果表明复合电源EPS系统符合行业技术指标,助力特性试验的结果也验证了多模式切换控制系统的有效性。综上所述,本文提出的复合电源EPS的多模式切换控制策略,为复杂模式下的稳定性控制问题提供了有力的借鉴,为EPS在重型商用车领域的推广应用奠定了坚实的基础,构建的基于复合电源的EPS系统有效提升了商用车的行驶安全性和燃油经济性。