本发明属于混联式混合动力客车整车控制策略领域，特别是涉及一种逻辑门限值控制策略。
背景技术：
现有的整车控制策略，在设计时往往受到其控制规则和方法简单、易实现性的影响，从而简化控制对象和优化控制方法，造成整车控制策略存在控制目标单一、控制方法不全面和实用性不好等问题；因此开发更加全面、实用、高效的整车控制策略，更好的实现混合动力客车安全、可靠、节能和环保的优越性能，仍是目前亟待解决的难题。
混合动力客车整车控制策略，本质上是一种控制能量的分配与管理、优化动力系统工作的方法，它能够从驾驶者根据实际行驶的路况对加速踏板或制动踏板等部件做出的反映出发，计算车辆行驶所需要的能量，然后通过合理的规划机械传动和电力传动来管理功率流，对动力源进行能量输出分配，协调各部件的工作，以完成预期的控制目标，如最少的燃油消耗量、最小的排放和优良的驾驶性能等。
随着混合动力技术条件的不断发展，混联式混合动力客车已经变成国内新能源汽车研究的重点车型，在城市交通拥堵和环境污染严重的现状下，更好的推动城市客车实现节能减排，具有很大的实际发展价值。
本发明以国内一款同轴混联式混合动力公交客车为研究对象，在对其混合动力系统分析的基础上，提出一种混联式混合动力客车逻辑门限值控制策略，到目前为止，尚未见到与本发明相关的研究报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于为了更好的实现混联式混合动力客车安全、可靠、节能、环保的优越性能，实现整车控制的全面、实用和高效，提出一种混联式混合动力客车逻辑门限值控制策略。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
一种混联式混合动力客车逻辑门限值控制策略，其特征在于，包括以下步骤：
1)选用驾驶者对加速/制动踏板的操作、电源的荷电状态soc、当前车速和整车需求转矩等作为整车控制的基本参数；
2）根据步骤1）中参数确定不同的工作模式；
3）根据步骤1）中参数确定自动离合器及发动机状态；
4）根据步骤1）中参数确动力系统各总成部件之间的转矩分配；
5）根据所设计制定的控制规则在matlab软件中为此整车逻辑门限值控制策略搭建相对应的simulink模型并生成控制文件。
根据权利要求1所述的一种混联式混合动力客车逻辑门限值控制策略，其特征在于，所述步骤1）中驾驶者有踩下加速踏板或踩下制动踏板两种操作，电源荷电状态soc设有上下限值，soc_high和soc_low分别代表所设置的超级电容电量的上下限值，并设置soc_high=0.8，soc_low=0.4；当前车速有控制值，根据发动机的怠速转速设定；整车需求转矩由当前主驱动电机的输出转矩和加速踏板的开度计算得到。
根据权利要求1所述的一种混联式混合动力客车逻辑门限值控制策略，其特征在于，所述步骤2）中的工作模式有纯电机驱动模式、isg电机发电且电机驱动模式、发动机单独驱动模式、联合驱动模式、发动机驱动并发电模式和再生制动模式6种工作模式。
根据权利要求1所述的一种混联式混合动力客车逻辑门限值控制策略，其特征在于，所述步骤3）中自动离合器有分离/闭合两种状态，规定“0”代表分离状态，“1”代表闭合状态，用clutch_stage表示离合器的状态；发动机有关闭/启动两种状态，规定“0”代表关闭状态，“1”代表启动状态，用engine_switch代表发动机的状态。
根据权利要求1所述的一种混联式混合动力客车逻辑门限值控制策略，其特征在于，所述步骤4）中转矩分配包括驱动转矩分配和再生制动转矩分配两种。
根据权利要求5所述的一种混联式混合动力客车逻辑门限值控制策略，其特征在于，对于驱动转矩，假设油门踏板开度为a(％)：
treq＝a×tmax＝a×(te_max+tm_max)
式中，treq为整车需求的驱动转矩(n·m)；tmax为当前车速下整车所能输出的最大转矩(n·m)；te_max为当前车速下发动机能够输出的最大转矩(n·m)；tm_max为当前车速下主驱动电机能够输出的最大转矩(n·m)；
对于再生制动转矩：
式中，tm_brake为主驱动电机输出的再生制动转矩(n·m)；-tm_max为当前车速下主驱动电机输出的最大负转矩(n·m)；a为制动踏板开度(％)。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
通过驾驶者对加速/制动踏板等的操作，根据预先设定好的规则对驾驶意图信息进行识别，确定工作模式以及自动离合器和发动机的状态，进而计算出所需驱动或制动转矩并进行分配；通过在cruise软件中试验仿真表明该策略能够在满足车辆行驶要求的条件下，保证超级电容具有良好的充-放电特性和电量平衡特性，实现转矩的良好分配，与实车运行数据相比，整车百公里油耗降低了5.57%。
附图说明
图1是本发明建立的逻辑门限值控制策略模型。
图2是本发明不同工作模式的切换控制流程图。
图3是本发明再生制动转矩分配控制流程图。
图4是本发明建立的输入信号前处理模块模型。
图5是本发明建立的转矩分配控制模块模型。
图6是混联式混合动力客车动力系统结构简图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实例，对本发明做进一步说明。
结合图6对照流程图2确定不同工作模式。若驾驶者踩下加速踏板，说明车辆有驱动或加速需求，那么根据加速踏板开度来计算整车需求转矩：
treq＝a×tmax＝a×(te_max+tm_max)
式中，treq为整车需求的驱动转矩(n·m)；tmax为当前车速下整车所能输出的最大转矩(n·m)；te_max为当前车速下发动机能够输出的最大转矩(n·m)；tm_max为当前车速下主驱动电机能够输出的最大转矩(n·m)。
将计算所得转矩与发动机最大/最小输出转矩（由查表得到）进行比较，并结合当前超级电容的soc来确定工作模式。
若整车需求转矩低于发动机的最小输出转矩，且超级电容soc处于中高水平，那么发动机无需启动，由主驱动电机单独驱动，即纯电机驱动模式；若此时soc<soc_low,那么，则需要控制发动机启动，由发动机带动isg对超级电容充电，然后由主驱动电机独自驱动车辆，即isg电机发电且电机驱动模式。
若整车需求转矩高于发动机的最小输出转矩但低于最大输出转矩，那么需要发动机启动，若soc水平很高，那么发动机只需输出转矩单独驱动车辆，即发动机单独驱动模式；若soc<soc_high,为了维持较好的电量平衡特性，发动机需多输出部分转矩进行充电，即发动机驱动并充电模式。
若整车需要转矩高于发动机的最大输出转矩，需要控制发动机和主驱动电机同时驱动车辆行驶，即联合驱动模式。
若驾驶者踩下制动踏板，说明车辆有制动减速需求，即再生制动模式；若无驱动信号也无制动信号，则车辆滑行。
根据所研究混合动力系统发动机的怠速转速为700r/min，换算成车速为21km/h，那么选取21km/h为车速条件的控制值，考虑到离合器从分离到结合的过程中存在一个滑移状态，设定车速在18~21km/h之间，离合器进行滑移，即滞回。
规定自动离合器有分离/闭合两种状态，规定“0”代表分离状态，“1”代表闭合状态，用clutch_stage表示离合器的状态；发动机有关闭/启动两种状态，规定“0”代表关闭状态，“1”代表启动状态，用engine_switch代表发动机的状态。
那么离合器与发动机这两个部件的状态控制规则为：
若车速≥21km/h,clutch_stage＝1,engine_switch＝1；
若21km/h≥车速≥18km/h,滞回；
若车速<18km/h且此时soc≥0.6(中高水平),clutch_stage＝0,engine_switch＝0；
若车速<18km/h且此时0.6>soc≥0.4,滞回；
若车速<18km/h且此时soc<0.4,clutch_stage＝0,engine_switch＝1；
驱动转矩分配规则：
当clutch_stage＝0(自动离合器分离)时：
若soc≥0.4，则tm＝treq，te＝tisg＝0；
若soc<0.4，则te＝-tisg＝te_max，tm＝treq；
当clutch_stage＝1(自动离合器闭合)时：
若treq≥te_max且soc≥0.4，则te＝te_max，tm＝treq-te_max,tisg＝0；
若treq≥te_max且soc<0.4，则te＝te_max，tm＝(treq-te_max)×0.5,tisg＝0；
若te_min≤treq<te_max且soc≥0.8，则te＝treq，tm＝tisg＝0；
若te_min≤treq<te_max且0.4≤soc<0.8，则te＝te_max，tm＝0，tisg＝treq-te_max；
若te_min≤treq<te_max且soc<0.4，则te＝te_max，tm＝0，tisg＝treq-te_max；
若treq<te_min且soc≥0.8，则te＝tisg＝0，tm＝treq；
若treq<te_min且0.4≤soc<0.8，则te＝te_min，tm＝0，tisg＝treq-te_min；
若treq<te_min且soc<0.4，则te＝te_min，tm＝0，tisg＝treq-te_min。式中，treq为整车需求的驱动转矩(n·m)；te_max为当前发动机的最大输出转矩(n·m)；te_min为当前发动机的最小输出转矩(n·m)；te为发动机目标工作转矩(n·m)；tm为主驱动电机目标工作转矩(n·m)；tisg为isg目标工作转矩(n·m)。
结合图6对照流程图3及所研究混联式混合动力客车实际运行情况，只有当车速高于10km/h且soc值小于其上限值时，采用再生制动模式进行能量回收，此时主驱动电机输出负转矩，作为发电机工作为超级电容充电，其它状态不进行能量回收。
为了更好的保持超级电容的电量平衡，可以采用发动机辅助发电的方式达到更好的充电效果；若再生制动时，超级电容的soc<soc_low,那么不仅利用主驱动电机输出负转矩来发电，而且启动发动机带动isg发电，以提高为超级电容充电的速度，快速提高其soc值。
再生制动转矩分配规则为：
当0.4≤soc<0.8时，无需启动发动机辅助发电：
若制动踏板开度a≥50％，则tm_brake＝-tm_max；
若制动踏板开度a<50％，则tm_brake＝-tm_max×a×0.2；
当soc<0.4时，启动发动机和isg辅助发电：
若制动踏板开度a≥50％，则tm_brake＝-tm_max，te＝te_min，tisg＝-te_min；
若制动踏板开度a<50％，则tm_brake＝-tm_max×a×0.2，te＝te_min，tisg＝-te_min；
式中，tm_brake为主驱动电机输出的再生制动转矩(n·m)；-tm_max为当前车速下主驱动电机输出的最大负转矩(n·m)；a为制动踏板开度(％)；te_min为当前发动机的最小输出转矩(n·m)；te为发动机目标工作转矩(n·m)；tisg为isg目标工作转矩(n·m)。
根据所设计的转矩分配方案和控制规则，在matlab中搭建逻辑门限值整车控制策略的simulink模型，如图1所示，该模型由输入信号前处理模块和转矩分配控制模块组成，整个控制策略的输入控制信号为当前车速、超级电容soc、主驱动电机转速、加速（油门）踏板开度和制动（刹车）踏板开度；输出控制信号为发动机输出、主驱动电机输出、isg电机输出、发动机开关状态和自动离合器状态，此模型可实现对发动机、主驱动电机、isg电机和自动离合器等四个部件的控制。
输入信号前处理模块是转矩分配之前的信号处理，主要对输入信号进行一定的计算或查表处理，得到转矩分配模块中用到的一些转矩变量，并完成自动离合器和发动机的状态判定控制；如图4所示，输入信号前处理模块包括自动离合器/发动机控制模块、转矩计算模块两部分。
自动离合器/发动机控制模块是根据当前车速和超级电容soc判断下一刻离合器的分离/闭合状态和发动机的启动/关闭状态，为动力系统转矩分配做装备；主要包括车速条件判定模式和soc条件判定模式，完全按照前面介绍过的控制规则进行搭建。
转矩计算模块根据当前主驱动电机的输出转矩和加速踏板开度，计算得到车辆行驶所需的转矩，并通过一系列查表计算得到当前发动机的最大/最小输出转矩、主驱动电机的最大输出转矩和isg的最大输出转矩等参数，并将这些转矩参数传送到后续的模块进行转矩分配；其中5个查表模块（look_up模块）的数据来源是发动机、主驱动电机和isg电机的万有特性数据。
如图5所示，转矩分配控制模块包括车辆工作模式判定模块、驱动转矩分配模块、再生制动转矩分配模块、滑行控制模块和驻车控制模块。
工作模式判定模块是根据当前车速、加速/制动踏板开度等信号对驾驶者意图进行判断，确定车辆的工作运行模式；当客车加速踏板开度不为零，即存在加速信号时，车辆运行在驱动模式下，则进行驱动转矩的分配；当客车制动踏板开度不为零，即存在制动信号时，车辆运行在制动模式下，则进行再生制动转矩的分配；当加速踏板和制动踏板均没有动作，即不存在加速信号或制动信号时，则根据车速判断当前车辆状态，若车速不为0，那么车辆处于滑行控制模式下，否则停车。
驱动转矩分配模块和再生制动转矩分配模块是整个逻辑门限值控制策略的核心，分别体现了前面所设计的驱动转矩分配规则和再生制动转矩分配规则；这两个模块中又分别包括了对发动机、主驱动电机额isg电机三个动力部件的控制模块，分别控制三者的转矩输出；滑行控制模块是根据当前车速和超级电容soc判断是否需要进行再生制动能量回收，若需要，则控制主驱动电机输出负转矩回收能量。
应该理解，本发明并不局限于上述具体实施例中混联式混合动力客车逻辑门限值控制策略，凡是熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出等同变形或修改，这些等同的变形或修改均包含在本申请权利要求所限定的范围内。