專利名稱：基于扭矩傳感器的車輛方向確定的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及方向確定，更具體地涉及車輛方向確定。
背景技術：
這里提供的背景描述是為了總地示出公開背景的目的。本發(fā)明人在該背景技術部分中所描述的內容，以及其描述不會以其它方式被認為是提交時的現(xiàn)有技術的方面，既不明確地也不含蓄地認為是抵觸本公開的現(xiàn)有技術。
速度-方向傳感器已被車輛控制系統(tǒng)用以確定車輛的方向。然而，傳統(tǒng)的速度-方向傳感器并不能像期望的那樣快速地確定車輛方向，在啟動時和低速時尤為如此。此外，傳統(tǒng)的速度-方向傳感器產生基于頻率的信號，這些信號需要進行濾波和調理，這會減慢傳感器的故障檢測。

發(fā)明內容
一種車輛控制系統(tǒng)，其包括扭矩傳感器、車輛方向模塊及控制模
塊。所述扭矩傳感器基于傳動系統(tǒng)的裝置產生的扭矩確定傳動系統(tǒng)扭
矩信號。所述車輛方向模塊基于所述傳動系統(tǒng)扭矩信號確定車輛方向
是否包括前進方向和后退方向其中之一。所述控制模塊基于所述車輛方向對車輛進行控制。
一種操作車輛控制系統(tǒng)的方法，該方法包括基于由傳動系統(tǒng)的裝置產生的扭矩確定傳動系統(tǒng)扭矩信號；基于所述傳動系統(tǒng)扭矩信號確定車輛方向是否包括前進方向和后退方向其中之一；以及基于所述車輛方向對車輛進行控制。
從以下提供的詳細說明將會清楚本公開的其它應用領域。應當理解，這些詳細描述及具體實施例僅用于說明之目的，并不意圖限制本公開的范圍。


從詳細說明和附圖將會更充分地理解本公開，在附圖中圖1是根據(jù)本公開原理的車輛的示例性實施方式的功能框圖；圖2是根據(jù)本公開原理的發(fā)動機控制模塊的示例性實施方式的功能框圖3是繪出根據(jù)本公開原理的發(fā)動機控制模塊所執(zhí)行的示例性步驟的流程圖；以及
圖4是繪出根據(jù)本公開原理的發(fā)動機控制模塊所執(zhí)行的另一組示例性步驟的流程圖。
具體實施例方式
實質上，下面的描述僅僅是示意性的，而絕不意圖限制本公開及其應用或使用。為清楚起見，圖中使用相同的附圖標記來表示相似的元件。用在本文中時，短語"A、 B和C中至少之一"應當解釋為是指使用非排他性邏輯"或，，的邏輯(A或B或C)。應當理解，在不改變本公開原理的情況下，可以以不同的順序執(zhí)行方法中的步驟。
用在本文中時，術語"模塊"指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一種或多種軟件或固件程序的處理器(共享、專用或群組的)和存儲器、組合邏輯電路和/或提供所述功能的其它合適部件。
本公開的車輛包括扭矩傳感器，其用于快速且準確地確定車輛方向。該扭矩傳感器安裝在傳動系統(tǒng)的裝置上，并測量由該裝置產生的扭矩。該車輛還包括車輛方向確定模塊，其基于傳動系統(tǒng)產生的扭矩確定車輛方向。車輛方向在車輛實際運動之前纟皮確定并且是接近瞬時的。此外，除速度-方向傳感器以外還可使用扭矩傳感器，從而可使用這些傳感器相互診斷故障和/或精度(僅作為示例)。
現(xiàn)在參照圖1，示出了車輛100的示例性實施方式的功能框圖。車輛100包括發(fā)動機102、進氣口 104、進氣歧管106、氣缸108、燃料系統(tǒng)110、點火系統(tǒng)112、曲軸114以及聯(lián)接裝置116。車輛100還包括變速器118、傳動軸120、差速器122、車軸124、車輪126以及發(fā)動機控制模塊128。車輛100還包括駕駛員輸入模塊130以及扭矩傳感器132。
發(fā)動機102燃燒空氣/燃料混合物以產生驅動扭矩。僅作為示例，發(fā)動機102可包括內燃機、柴油機、均質充量壓燃式(HCCI)發(fā)動機以及/或者其它發(fā)動機?？諝馔ㄟ^進氣口 104和進氣歧管106被抽入發(fā)動機102中。
發(fā)動機102內的空氣被分配到氣缸108中。盡管圖1繪出了六個氣缸，但是應理解發(fā)動機102可包括其它氣缸或較少氣缸。例如，構想具有4、 5、 6、 10、 12和16個氣缸的發(fā)動^L。
燃料系統(tǒng)110可在中心位置將燃料噴射到進氣歧管106中或者可在多個位置將燃料噴射到進氣歧管106中。另選的是，燃料系統(tǒng)110可將燃料直接噴射到氣缸108中?？諝庠跉飧?08中與噴射的燃料混合而形成空氣/燃料混合物。
氣缸108內的活塞(未示出)對空氣/燃料混合物進行壓縮?？諝?燃料混合物可以任何合適方式點燃。僅作為示例，若發(fā)動機102包括柴油機和/或HCCI發(fā)動機，則在低發(fā)動機負栽及低至中等發(fā)動機速度(RPM)下，壓縮產生的熱量點燃空氣/燃料混合物。在其它發(fā)動機系統(tǒng)中，點火系統(tǒng)112經由火花塞(未示出)點燃空氣/燃料混合物?？諝?燃料混合物的燃燒驅動活塞向下，從而驅動曲軸114并產生驅動扭矩。
聯(lián)接裝置116將曲軸U4連接至變速器118,并將來自曲軸114的驅動扭矩傳遞至變速器118。僅作為示例，聯(lián)接裝置116可包括離合器、扭矩變換器以及/或者其它聯(lián)接裝置。變速器118利用各種齒輪比之一在發(fā)動機102與傳動軸120之間傳遞扭矩。
傳動軸120將來自變速器118的驅動扭矩輸送至差速器122。差速器122利用該驅動扭矩而通過車軸124將扭矩供應至車輪126，車輪126可驅動車輛100。差速器122允許車輪126以不同速度轉動。
發(fā)動機控制模塊128基于各種發(fā)動機操作參數(shù)控制發(fā)動機102、燃料系統(tǒng)110和/或點火系統(tǒng)112的操作。發(fā)動機控制模塊128還可控制任何其它合適參數(shù)，例如經由節(jié)氣門進入發(fā)動機的氣流。發(fā)動機控制模塊128與發(fā)動機102、燃料系統(tǒng)IIO和點火系統(tǒng)112進行通訊。發(fā)動機控制模塊128還與基于例如加速器踏板位置產生駕駛員輸入信號的駕駛員輸入模塊130進行通訊。
發(fā)動機控制模塊128還與測量傳動軸120的扭矩(即，傳動軸扭矩)并相應產生傳動系統(tǒng)扭矩信號的扭矩傳感器132進行通訊。僅作為示例，扭矩傳感器132可包括至少一個^f茲力計，該^磁力計測量傳動軸120因驅動扭矩而變形時產生的磁通擾動。扭矩傳感器132可基于磁通擾動確定傳動軸120產生的扭矩。
盡管圖1繪出與發(fā)動機控制模塊128通訊的扭矩傳感器132,但是應當理解扭矩傳感器132可與車輛100的其它控制模塊通訊。僅作為示例，扭矩傳感器132可與變速器控制模塊、防抱死系統(tǒng)(ABS)控制模塊、車身控制模塊以及/或者任何其它合適的模塊或系統(tǒng)通訊。此外，盡管圖1繪出基于傳動軸120產生的扭矩生成傳動系統(tǒng)扭矩信號，但是應當理解扭矩傳感器132可基于傳動系統(tǒng)的任何合適部件產生的扭矩生成傳動系統(tǒng)扭矩信號。僅作為示例，扭矩傳感器132可基于車軸124、差速器122和/或傳動系統(tǒng)的任何其它合適部件產生的扭矩生成傳動系統(tǒng)扭矩信號。
現(xiàn)在參照圖2,示出了發(fā)動機控制模塊128的示例性實施方式的功能框圖。發(fā)動機控制模塊128包括駕駛員解釋模塊202、車輛方向確定模塊204以及扭矩控制模塊206。駕駛員解釋模塊202接收駕駛員輸入信號并基于駕駛員輸入確定待產生的發(fā)動機102的期望扭矩。
車輛方向確定模塊204接收傳動系統(tǒng)扭矩信號并基于傳動系統(tǒng)扭矩產生車輛方向信號。當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于相反扭矩大小(即，發(fā)動機102驅動車輛100)并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值為正時，確定車輛方向為前進方向。僅作為示例，所述相反扭矩可由車輛100內的摩擦、車輪126處的摩擦、重力、阻力、慣性以及/或者與發(fā)動機102的扭矩輸出相反的任何其它扭矩源而引起。所述相反扭矩可基于來自車輛100的各種傳感器(例如，速度傳感器)的信號確定并且/或者可基于模型
預先確定。當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值為負時，確定車輛方向為后退方向。
當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于相反扭矩大小(即，該相反扭矩驅動車輛IOO)并且傳動系統(tǒng)扭矩的l欠值為正時，確定車輛方向為后退方向。由于傳動系統(tǒng)扭矩大小不足以克服相反扭矩大小，因而確定車輛方向為后退方向。當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值為負時，確定車輛方向為前進方向。由于傳動系統(tǒng)扭矩大小足以克服相反扭矩大小，因而確定車輛方向為前進方向。
在另一實施方式中，當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值為正時，確定車輛方向為后退方向。當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值為負時，確定車輛方向為前進方向。當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值為正時，確定車輛方向為前進方向。當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值為負時，確定車輛方
向為后退方向。車輛方向確定模塊204基于該實施方式還是前述實施方式確定車輛方向取決于車輛動力系統(tǒng)的構造以及扭矩傳感器132的取向。
車輛方向確定模塊204將車輛方向輸出至扭矩控制模塊206。盡管圖2繪出將車輛方向輸出至扭矩控制模塊206，但是應當理解也可將車輛方向輸出至任何其它模塊或系統(tǒng)。此外，盡管圖2繪出車輛方向確定模塊204位于發(fā)動機控制模塊128中，但是應當理解車輛方向確定模塊204可位于任何合適位置，例如位于發(fā)動機控制模塊128外部或者位于接收傳動系統(tǒng)扭矩信號的任何其它系統(tǒng)或模塊內。
扭矩控制模塊206接收期望扭矩和車輛方向。扭矩控制模塊206基于期望扭矩和車輛方向控制發(fā)動機102、燃料系統(tǒng)110以及點火系統(tǒng)112中的至少一個。扭矩控制模塊206還可基于車輛方向控制任何其它合適的發(fā)動機系統(tǒng)或參數(shù)，例如進入發(fā)動機102的氣流。
僅作為示例，當車輛不運動時期望扭矩和相反扭矩自然應當平衡或為零(考慮到滯后和損耗)。然而，車輛方向可為后退方向(例如，由于車輛IOO在山上向后運動)。在這樣的情況下，相反扭矩大于驅動扭矩。因此，扭矩控制模塊206可增大由燃料系統(tǒng)110噴射的燃料量以及/或者進入發(fā)動機102的氣流，從而增大驅動扭矩以匹配相反扭矩(從而例如防止車輛IOO在山上向后運動)。扭矩控制模塊206還可發(fā)起診斷，設定診斷標志，使燈(例如，發(fā)動機檢驗燈)發(fā)亮，并且/或者執(zhí)行任何其它合適的補救動作。
現(xiàn)在參照圖3，示出了繪出發(fā)動機控制模塊128所執(zhí)行的示例性步驟?？刂崎_始于步驟302。在步驟304中，確定期望扭矩。在步驟306中，確定傳動系統(tǒng)扭矩。
在步驟308中，控制確定傳動系統(tǒng)扭矩大小是否大于相反扭矩大小(例如，相反扭矩可以為預定值)。如果是，則控制繼續(xù)步驟310。如果為否，則控制繼續(xù)步驟312。在步驟310中，控制確定傳動系統(tǒng)扭矩是否大于零。如果是，則控制繼續(xù)步驟314。如果為否，則控制繼續(xù)步驟316。
在步驟312中，控制確定傳動系統(tǒng)扭矩是否大于零。如果是，則 控制繼續(xù)步驟316。如果為否，則控制繼續(xù)步驟314。在步驟314中， 確定車輛方向為前進方向?？刂评^續(xù)步驟318。
在步驟316中，確定車輛方向為后退方向。控制繼續(xù)步驟318。在 步驟318中，基于期望扭矩和車輛方向對發(fā)動機102、燃料系統(tǒng)110和 點火系統(tǒng)112中的至少一個進行控制?？刂品祷夭襟E304。
現(xiàn)在參照圖4,示出了繪出發(fā)動機控制模塊128所執(zhí)行的另選示例 性步驟的流程圖?？刂崎_始于步驟402。在步驟404中，確定期望扭矩。 在步驟406中，確定傳動系統(tǒng)扭矩。
在步驟408中，控制確定傳動系統(tǒng)扭矩大小是否大于相反扭矩大 小(例如，該相反扭矩為預定值)。如果是，則控制繼續(xù)步驟410。如 果為否，則控制繼續(xù)步驟412。在步驟410中，控制確定傳動系統(tǒng)扭矩 是否大于零。如果是，則控制繼續(xù)步驟414。如果為否，則控制繼續(xù)步 驟416。
在步驟412中，控制確定傳動系統(tǒng)扭矩是否大于零。如 是，則 控制繼續(xù)步驟416。如果為否，則控制繼續(xù)步驟414。在步驟414中， 確定車輛方向為后退方向?？刂评^續(xù)步驟418。
在步驟416中，確定車輛方向為前進方向?？刂评^續(xù)步驟418。在 步驟418中，基于期望扭矩和車輛方向對發(fā)動機102、燃料系統(tǒng)110和 點火系統(tǒng)112中的至少一個進行控制?？刂品祷夭襟E404。
各種形式實施。^ ^此，、盡管本公開包括i體實施例，但是由于本領域 技術人員通過對附圖、說明書以及所附權利要求的研究將會清楚其它 變型，因而本公開的實際范圍不應當受此限制。
權利要求
1.一種車輛控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括扭矩傳感器，該扭矩傳感器基于傳動系統(tǒng)的裝置產生的扭矩確定傳動系統(tǒng)扭矩信號；車輛方向模塊，該車輛方向模塊基于所述傳動系統(tǒng)扭矩信號確定車輛方向是否包括前進方向和后退方向其中之一；以及控制模塊，該控制模塊基于所述車輛方向對車輛進行控制。
2. 如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中所述控制模塊包括發(fā)動機 控制模塊、變速器控制模塊、防抱死系統(tǒng)控制模塊及車身控制模塊中 的至少一個。
3. 如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中所述傳動系統(tǒng)的所迷裝置 包括傳動軸和車軸其中之一。
4. 如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于 相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值大于零時，所述車輛方向模塊 選擇前進方向；當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng) 扭矩的數(shù)值小于零時，所述車輛方向模塊選擇后退方向。
5. 如權利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中所述相反扭矩由車輛內的 摩擦、車輛的車輪處的摩擦、重力以及車輛的慣性而引起。
6. 如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于 相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值大于零時，所述車輛方向模塊 選擇后退方向；當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng) 扭矩的數(shù)值小于零時，所述車輛方向模塊選擇前進方向。
7. 如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于 相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值大于零時，所述車輛方向模塊 選擇后退方向；當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng) 扭矩的數(shù)值小于零時，所述車輛方向模塊選擇前進方向。
8. 如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于 相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值大于零時，所述車輛方向模塊 選擇前進方向；當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng) 扭矩的數(shù)值小于零時，所述車輛方向模塊選擇后退方向。
9. 如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中該控制系統(tǒng)包括扭矩控制 模塊，該扭矩控制模塊基于所述車輛方向對發(fā)動機產生的扭矩進行控制。
10. 如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括扭矩控制模塊，該扭矩控制模塊基于所述車輛方向對發(fā)動機、燃料系統(tǒng)和點火系統(tǒng)中的至少 一個進行控制。
11. 一種操作車輛控制系統(tǒng)的方法，該方法包括基于傳動系統(tǒng)的裝置產生的扭矩確定傳動系統(tǒng)扭矩信號；基于所述傳動系統(tǒng)扭矩信號確定車輛方向包括前進方向和后退方向其中之一；以及基于所述車輛方向對車輛進行控制。
12. 如權利要求11所述的方法，還包括當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值大于零時，選擇前進方向；以及當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值小于零時，選擇后退方向。
13. 如權利要求11所述的方法，還包括當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值大于零時，選擇后退方向；以及當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值小于零時，選擇前進方向。
14. 如權利要求11所述的方法，還包括當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值大于零時，選擇后退方向；以及當傳動系統(tǒng)扭矩大小大于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值小于零時，選擇前進方向。
15. 如權利要求11所述的方法，還包括當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值大于零時，選擇前進方向；以及當傳動系統(tǒng)扭矩大小小于相反扭矩大小并且傳動系統(tǒng)扭矩的數(shù)值小于零時，選擇后退方向。
16. 如權利要求11所述的方法，還包括基于所述車輛方向對發(fā)動機產生的扭矩進行控制。
17. 如權利要求11所述的方法，還包括基于所述車輛方向對發(fā)動機、燃料系統(tǒng)以及點火系統(tǒng)中的至少 一個進行控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于扭矩傳感器的車輛方向確定。一種車輛控制系統(tǒng)，其包括扭矩傳感器、車輛方向模塊及控制模塊。所述扭矩傳感器基于傳動系統(tǒng)的裝置產生的扭矩確定傳動系統(tǒng)扭矩信號。所述車輛方向模塊基于所述傳動系統(tǒng)扭矩信號確定車輛方向是否包括前進方向和后退方向其中之一。所述控制模塊基于所述車輛方向對車輛進行控制。
文檔編號B60W30/18GK101683850SQ20091017801
公開日2010年3月31日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權日2008年9月23日
發(fā)明者M·P·波爾特爾, R·B·德盧戈斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司