CN101865741B - 基于传动系扭矩传感器检测车辆移动的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于传动系扭矩传感器检测车辆移动的系统和方法，具体公开了一种基于车辆传动系上扭矩值的测量结果检测车辆移动的系统和方法。该系统包括用于测量车辆传动系上扭矩的扭矩传感器。控制模块利用该测得扭矩，和各种其它测得的车辆参数，来确定其情况是车辆移动可能发生或已经开始。当或者所述测得扭矩值超过阈值且变得趋近于零，或者在扭矩传感器输出信号中出现大噪音尖峰时，指示可能的车辆移动。

Description

基于传动系扭矩传感器检测车辆移动的系统和方法
技术领域
本发明涉及车辆感测系统，且更具体地，涉及一种通过测量车辆传动系上的扭矩来确定可能的车辆移动的系统和方法。
背景技术
本部分提供的背景技术是为了对本发明的发明背景进行一般说明。本背景技术部分所描述的本发明发明人的工作，以及本说明书中的不能作为申请日时现有技术的各个方面，都不能明确地或隐含地被认为是与本发明抵触的现有技术。
现在参照附图1，示出了发动机系统100的功能框图。发动机102产生车辆的驱动扭矩。在图示的示例中，虽然描述的是内燃机，但是，应当注意，任何扭矩产生装置都可以被使用，扭矩产生装置例如是，但不限于，电动机，柴油机或涡轮机。空气经进气歧管104被吸入发动机102。节气门106改变吸入到进气歧管104中的空气量。通过电子节气门控制(ETC)电机107控制节气门106的开度。空气与来自一个或多个燃料喷射器108的燃料混合形成空气和燃料(A/F)混合物。
A/F混合物在发动机102的一个或多个气缸(例如气缸110)中燃烧。在各种发动机系统中(例如发动机系统100)，燃烧由火花塞112提供的火花引发。将燃烧产生的排气从气缸排出至排气系统114。A/F混合物的燃烧产生扭矩。发动机102可将扭矩传递至变速器116，变速器可将扭矩传递至一个或多个车轮。
控制模块130基于一个或多个温度传感器提供的温度控制发动机102的扭矩输出等等。每个温度传感器都测量温度并可分布在整个发动机系统100的各个位置。仅作为示例，发动机系统100可以包括发动机冷却液温度(ECT)传感器118，进气空气温度(IAT)传感器120，油温(OT)传感器122，变速器油温传感器124，和/或环境空气温度传感器(未示出)。
此外，控制模块130还接收来自速度传感器(未示出)的信号以确定车辆是否正在移动。速度传感器有若干限制，这些限制包括不能检测车辆的低速移动，该限制有时与该传感器的采样频率有关。而且，速度传感器可能对发动机起动时的噪音或怠速期间的振动敏感。这种敏感导致速度传感器即使在车辆静止时也指示高速移动。
发明内容
一方面，本发明涉及一种检测车辆移动的系统。该系统包括用于检测车辆传动系上扭矩的扭矩传感器，和利用扭矩值确定可能的车辆移动的控制器。在一些实施方式中，扭矩传感器连接至车辆变速器的输出轴。该系统监测车辆传动系上的测得扭矩值。当该测得扭矩值超过扭矩值阈值且继之改变其大小和方向时，这种情况在车辆开始移动时会出现，该系统输出可能的车辆移动的指示。
另一方面，本发明涉及一种确定车辆移动的方法。该方法检测并测量车辆传动系上的扭矩值以确定可能的车辆移动。一旦测得扭矩值超过阈值，该方法就监测该扭矩值以确定可能的车辆移动。在某些车辆条件下，在车辆移动开始时该扭矩值变得趋近于零。在另一些车辆条件下，测得扭矩值的信号会表现出较大的噪音尖峰。无论上述那种情况，本发明的方法都会确定出或车辆已经开始移动，或该条件下车辆移动可能发生。
本发明进一步的应用范围将从此后提供的详细描述变得显而易见。应当理解详细描述和具体例子仅旨在举例说明目的，并且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
本发明将从详细描述和附图变得更加充分公开。其中：
图1是根据现有技术的发动机系统的功能框图；
图2是根据本发明一些实施方式的带有相关的车辆移动检测系统的发动机系统的功能框图；
图3是图示了车辆移动检测方法的示范性实施方式的步骤的流程图；而且
图4是根据本发明一些实施方式的示范性扭矩信号，变速器位置信号，和速度传感器信号的图示。
具体实施方式
本发明的系统和方法所依据的原理是：可以通过车辆传动系上输出扭矩的变化来确定车辆的移动。在静止状态，可预计车辆向车辆传动系施加扭矩。该静止输出扭矩的值依赖于车辆条件。例如，当车辆方位为上坡并且其驻车时，可预计扭矩传感器上的扭矩值与斜坡角度、车辆质量、和由本文所描述的质量加速度系统的摩擦部件引起的损失量有关。
可以利用扭矩传感器来检测车辆的移动。扭矩传感器可以测量传动系上的扭矩方向和大小，并且利用该测得扭矩值来确定车辆移动。在一些实施方式中，扭矩传感器与变速器的输出轴相连接。对于每个可能的车辆条件，都存在可由扭矩传感器测量的预计静止输出扭矩(“ESOT”)。该预计静止输出扭矩值可基于装有扭矩传感器的特定车辆来标定。各种车辆条件包括，但不限于，变速器处于驻车、驱动、倒车、空档状态；车辆的方位，例如，上坡、下坡、或水平；发动机的开或停；制动器的开或关；动力系附件负载的有或无；车辆有负载或无负载以及负载的数量。
现在参照附图2，示出了根据本发明一些实施方式的带有示范性车辆移动检测系统200的发动机系统100的功能框图。车辆移动检测系统200包括扭矩传感器202和控制模块204。控制模块204可以包括在控制模块130上运行的计算机程序或应用，如图2所示。可选择地，控制模块204可包括独立于控制模块130的控制模块。
向控制模块204的输入包括从扭矩传感器202的输出。而且向控制模块204的输入还可以包括，例如，制动器的位置，变速杆位置，变速器输入速度传感器(TISS)的输出，变速器输出速度传感器(TOSS)的输出，车辆方位和海拔高度(例如，通过GPS系统或类似装置获得)。上述输入的每一个都可被控制模块204所利用以确定车辆移动，如下面更充分地描述。
现在参照附图3，示出了流程图，其图示了根据本发明一些实施方式的检测车辆移动的方法300。该方法开始于步骤302。在步骤304确定车辆变速杆的位置，例如驻车、驱动、倒车或空档。在步骤306，确定车辆的方位。车辆的方位可以包括，例如，上坡状态、下坡状态、或位于水平路面上状态，以及倾斜角度。
该方法接着在步骤308中基于车辆条件确定扭矩阈值。在该示范性的实施方式中，车辆条件基于变速杆的位置和车辆的方位。如人们所预料的，扭矩阈值随着车辆条件而变化。对于每种车辆条件的扭矩阈值可以在车辆系统开发时进行标定。在一些实施方式中，扭矩阈值组存储在控制模块204可访问的查询表中。在这种方式下，控制模块204利用车辆条件作为所关注的扭矩阈值的索引，如上所述，该车辆条件包括变速杆位置和车辆方位。
然后在步骤310测量扭矩值。在步骤312，将测得扭矩值与在步骤308中得到扭矩阈值作比较。如果测得扭矩值小于该扭矩阈值，方法300返回并从步骤304开始。然而，如果测得扭矩值大于该扭矩阈值，方法300进行到步骤314，在步骤314中确定测得扭矩值是否改变了方向。如果测得扭矩值还没有改变方向，方法300返回到步骤304。如果测得扭矩值已经改变了方向，方法300进行到步骤316，在步骤316中指示可能存在车辆移动。因此，可以向控制模块204和/或控制模块130报警使其注意可能的车辆移动并可以采取适当的动作。该方法结束在步骤318。
表1列出了各种车辆条件下的变速器输出轴上的扭矩传感器的输出。表1中所示出的车辆条件仅仅是车辆条件的举例并不包括所有的可能车辆条件。在表1中，车辆不移动且制动器工作。对于每种车辆条件，可以确定预计静止输出扭矩(“ESOT”)值。该ESOT值依赖于所关注的车辆。例如，当驻车并且处于上坡方位时，可以测得车辆传动系上的ESOTP1。ESOTP1是克服车辆上的使车辆后退(或在本例中是下坡方向)的力的扭矩值。在水平路面上驻车时，预期在车辆传动系上测不到扭矩值。在车辆的变速杆处于空档时也是如此，无论车辆的方位如何。表1
  车辆条件   上坡   下坡   水平路面
  驻车   ESOTP1   ESOTP2   0
  驱动   ESOTD1   ESOTD2   ESOTD3
  倒车   ESOTR1   ESOTR2   ESOTR3
  空档   0   0   0
在制动器被释放且车辆还没移动时车辆传动系上的测得扭矩值列于表2中。在各个存在测得ESOT值的情况中，上述测得扭矩值不同于上述ESOT，测得扭矩值的方向变成反向且该扭矩大小趋近于零。在ESOT值为零的情况中(即，当车辆空档或在水平路面上驻车时)，由于车辆还没移动，没有扭矩值变化。表2
  车辆条件   上坡   下坡   水平路面
  驻车   ＞ESOTP1   ＜ESOTP2   0
  驱动   ＞ESOTD1   ＜ESOTD2   ＞ESOTD3
  倒车   ＜ESOTR1   ＞ESOTR2   ＜ESOTR3
  空档   0   0   0
表3是图表，说明了当车辆从表2中所测量的静止位置开始移动时车辆传动系上的测得扭矩值。如上所述，在每种存在测得ESOT的情况中，上述测得扭矩值都变得趋向于零(“CTZ”)。换句话说，施加在车辆传动系上的扭矩已经克服了摩擦系数并且，因此，已经驱使车辆开始移动。虽然所述测得扭矩值的绝对值减小，但是所述测得扭矩值的方向也变得相反。在上述表2中所示的没有测得扭矩值的情况中，表3中的测得扭矩值表现出大噪音尖峰(“BNS”)，该大噪音尖峰可能由例如传动系脉动、颠簸路面和车轮摩擦改变所引起。在两种情况中，该扭矩传感器在空档或水平路面驻车时具有大噪音尖峰的测量结果指示了可能的车辆移动。而且，在表1-3中所示的所有其它车辆条件中，一旦测得扭矩值超过了扭矩值阈值(确切地说是，测得扭矩的绝对值，也称作扭矩大小)且该扭矩的方向变成反向，就指示了可能的车辆移动。表3
  车辆条件   上坡   下坡   水平路面
  驻车   CTZ   CTZ   BNS
  驱动   CTZ   CTZ   CTZ
  倒车   CTZ   CTZ   CTZ
  空档   BNS   BNS   BNS
预计扭矩值阈值的标定在逐个车辆的基础上确定。车辆原型试验可以用于确定给定车辆类型的扭矩值阈值，然后这可以外推或推广至该车辆的生产单元。在一些实施方式中，预计扭矩值阈值被保守地设置，使得对可能的车辆移动的指示不太可能出错。
预计扭矩值阈值，如图3中步骤312所示，是该方法的余下步骤的门槛值。如果测得扭矩值从未超过预计扭矩值阈值，那么本发明的系统和方法将不会指示可能的车辆移动，即，该系统和方法在汽车空档或在水平路面上驻车时没有检测到大噪音尖峰，或者如果阈值没有被超过，其它车辆条件下的扭矩值变得趋近于零也不会指示车辆移动。而且，打算使本发明的系统和方法不操作，除非车辆是静止的或者直到车辆变为静止。因此，如果变速器输出速度传感器指示了车辆速度，那么控制模块204不会尝试确定可能的车辆移动。在各种实施方式中，控制模块204会持续地执行本发明的方法并在适当的时候输出可能的车辆移动的指示。在这些实施方式中，控制模块130如果已经意识到车辆的移动，例如，当TOSS大于零时，它可以忽略可能的车辆移动的该指示。
控制模块204，独立于控制模块130或与控制模块130一起，可以利用对可能的车辆移动的确定来采取校正动作。这些动作可以包括，例如，自动应用车辆制动器，关闭远程起动装置，禁止空档怠速，应用变矩器离合或改变变矩器的耦合系数(K-系数)以禁止变速器移动，和/或诊断。车辆也可以执行其它形式的干预，上面所列出的仅是举例。本发明的系统和方法与用速度传感器直接测量相比允许更早检测低速下的可能的车辆移动。因此，任何利用输出速度传感器测量结果实现其功能的车辆系统或控制方法都可以得益于本发明的系统和方法。
现在参照附图4，图示了示范性的扭矩信号、变速器位置信号和速度传感器信号的图示400。扭矩信号410指示在时刻0和t2之间在扭矩传感器上是零负载，并带有主要由噪音引起的小变化。变速器位置信号420指示在时刻0的车辆驻车条件，其在时刻t1突然变到驱动条件。在时刻t2，扭矩信号410开始指示扭矩传感器上的扭矩增加。扭矩信号410在时刻t3超过了扭矩阈值440。扭矩信号410继续上升直到时刻t4，在该时刻扭矩信号410改变方向。如上更全面所述，在超过扭矩阈值440之后扭矩信号410方向的改变可以指示可能的车辆移动。只在时刻t5速度传感器信号430才指示非零的速度值，并且在由扭矩传感器信号410所提供的可能的车辆移动的指示和该速度传感器信号之间存在时间差450。因此，可利用扭矩传感器信号410，按如上所述，来提供比单独使用速度传感器信号430更快的可能的车辆移动指示。
本领域技术人员现在可以从前述说明了解到，本发明的广泛教导能够以各种不同形式实施。所以，虽然本发明包括具体示例，但是本发明的真实范围不限于此，因为本领域技术人员在学习附图、说明书和所附权利要求之后将会显而易见到其它的改进。

Claims (22)

1.一种用于检测车辆移动的系统，包括：
扭矩传感器，其检测车辆传动系上的扭矩值；和
控制器，当所述扭矩值超过预计扭矩值阈值且继之改变其大小和方向时所述控制器确定可能的车辆移动。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述扭矩传感器可操作地连接至所述车辆的变速器的输出轴。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器基于所述扭矩值的变化确定可能的车辆移动。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器基于所述扭矩值的突然变化确定可能的车辆移动。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器基于大于预计扭矩值阈值的所述扭矩值的脉动确定可能的车辆移动。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述预计扭矩值阈值基于车辆条件。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述车辆条件包括驻车、驱动、倒车或空档。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器基于所述扭矩值在方向上的突然变化确定可能的车辆移动，该方向与静止状态中的负载扭矩值的方向相反。
9.如权利要求1所述的系统，其中当所述扭矩值超过预计扭矩值阈值时，所述控制器基于所述扭矩值在方向上的突然变化确定可能的车辆移动，该方向与静止状态中的负载扭矩值的方向相反。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器通过检测所述扭矩传感器输出信号中的尖峰来基于所述扭矩值确定可能的车辆移动，该尖峰的大小大于预计噪音阈值。
11.一种确定车辆移动的方法，包括：
检测车辆传动系上的扭矩值；并且
当所述扭矩值超过预计扭矩值阈值且继之改变其大小和方向时确定可能的车辆移动。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述扭矩值包括扭矩大小和扭矩方向，并且基于扭矩值确定可能的车辆移动的步骤包括确定车辆状态，基于所述车辆状态确定预计扭矩值阈值，和将所述扭矩值与所述预计扭矩值阈值相比较，其中如果所述扭矩值大于所述预计扭矩值阈值并且所述扭矩大小减小，那么可能的车辆移动就被确定。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述扭矩值包括所述车辆变速器输出轴上扭矩的测量结果。
14.如权利要求11所述的方法，其中基于扭矩值确定可能的车辆移动的步骤包括基于所述扭矩值的变化确定可能的车辆移动。
15.如权利要求11所述的方法，其中基于扭矩值确定可能的车辆移动的步骤包括基于所述扭矩值的突然变化确定可能的车辆移动。
16.如权利要求11所述的方法，其中基于扭矩值确定可能的车辆移动的步骤包括基于大于预计扭矩值阈值的所述扭矩值的脉动确定可能的车辆移动。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述预计扭矩值阈值基于车辆条件。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述车辆条件包括驻车、驱动、倒车或空档。
19.如权利要求11所述的方法，其中基于扭矩值确定可能的车辆移动的步骤包括基于所述扭矩值在方向上的突然变化确定可能的车辆移动，该方向与静止状态中的负载扭矩值的方向相反。
20.如权利要求11所述的方法，其中基于扭矩值确定可能的车辆移动的步骤包括当所述扭矩值超过预计扭矩值阈值时，基于所述扭矩值在方向上的突然变化确定可能的车辆移动，该方向与静止状态中的负载扭矩值的方向相反。
21.如权利要求11所述的方法，其中基于扭矩值确定可能的车辆移动的步骤包括检测所述扭矩值中的尖峰，该尖峰的大小大于预计噪音阈值。
22.一种用于检测车辆移动的系统，包括：
扭矩传感器，其检测车辆传动系的输出上的扭矩值，其中所述扭矩值包括扭矩大小和扭矩方向；和
控制器，其通过确定车辆状态、根据所述车辆状态确定预计扭矩值阈值和将所述扭矩值与所述预计扭矩值阈值相比较来基于所述扭矩值确定可能的车辆移动，其中如果所述扭矩值大于所述预计扭矩值阈值且所述扭矩大小减小，那么可能的车辆移动就被确定。
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