CN102564668B - 旋转传感器的位置确定和确定扭矩的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及旋转传感器的位置确定和确定扭矩的方法。具体地，一种动力系包括联接到传动系的变速器。一种用于监控动力系中的扭矩的方法包括监控来自配置成监控传动系的第一和第二位置的相应旋转位置的第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出、使用第一和第二旋转传感器的位置标识符确定第一和第二位置之间的位置关系、从第一和第二旋转传感器之间的位置关系导出扭转角、计算对应于该扭转角的传动系扭矩的大小、以及根据传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系。

Description

旋转传感器的位置确定和确定扭矩的方法
技术领域
本发明涉及检测汽车动力系的扭矩输出。
背景技术
本节陈述只是提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
车辆驾驶性能的一个考虑是传动系输出和车辆对该输出的响应。传动系输出能够被称作扭力，通称扭矩。扭矩是从内燃机或其它扭矩源例如电动机产生的扭力来推进车辆。在车辆或带有驱动轮的其它车辆的情况下，扭矩可以通过变速器进行传递、被差速器分解并且提供给车轮以向车辆提供牵引力。
扭矩信息可用于多种传动系控制方案，例如，离合器填充时间检测、发动机扭矩估计、换档平稳等等，这些对车辆驾驶性能有帮助。因此，扭矩信息能被用于传动系的附加控制。例如，在加速和减速期间，车辆乘客可能察觉到扭矩传递的变化，例如在换档期间。能够采用控制换档的控制方案来最小化换档期间的扭矩波动。一种闭环控制方案能用于换档，允许控制模块根据给定RPM水平下发动机应当产生的扭矩量估计当前传动比下在产生的扭矩量。然而，这是理论扭矩，并且不一定代表着在传递的实际扭矩。能够发明一种根据专用扭矩传感器进行发动机和变速器控制的控制方案。专用扭矩传感器能够检测在传递的扭矩的实际量并且提供该实际扭矩信息给控制模块用于根据当前状态确定换档方案。然而，在成品车辆中使用专用扭矩传感器增大了成本、零件容量、配线复杂性、质量和可靠性问题。
发明内容
一种传动系包括与传动系统相连的变速器。一种用于监控传动系中的扭矩的方法，包括监控来自构造成监控传动系的第一和第二位置的相应旋转位置的第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出、使用第一和第二旋转传感器的位置标识符确定第一和第二位置之间的位置关系、从第一和第二旋转传感器之间的位置关系导出扭转角、计算对应于该扭转角的传动系扭矩大小、以及根据传动系扭矩的计算大小控制车辆动力系。
本发明还提供了以下方案：
1. 一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出，所述第一旋转传感器和第二旋转传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系。
2. 如方案1所述的方法，其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系包括对位于所述第一和第二旋转传感器上的位置标识符做出标记以用于所述传动系的轴元件上的组装。
3. 如方案1所述的方法，其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系包括执行学习时段，其中在零扭矩下学习所述位置标识符的位置和位置关系。
4. 如方案1所述的方法，其中，从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角包括计算所述第一和第二旋转传感器之间的旋转角差值。
5. 如方案1所述的方法，其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系包括确定修正因子。
6. 如方案1所述的方法，其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系包括识别第一和第二旋转传感器的每个上的单个位置标识符。
7. 如方案1所述的方法，其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二轴位置之间的位置关系包括识别所述第一和第二旋转传感器的每个上的多个位置标识符。
8. 如方案1所述的方法，其中，从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角包括识别所述第一和第二旋转传感器的每个的采样窗口期间的相应的初始相位角和相应的结束相位角。
9. 如方案1所述的方法，其中，监控来自所述第一旋转传感器和所述第二旋转传感器的信号输出包括选择采样窗口，在所述采样窗口中感测至少一个全信号。
10. 如方案9所述的方法，其中，所述采样窗口包括在所述至少一个全信号之前的局部信号和所述至少一个全信号之后的局部信号。
11. 一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
在采样窗口内监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号，在所述采样窗口中感测至少一个全信号，所述传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置，所述第一旋转传感器位于邻近变速器的变速器输出构件上，所述第二旋转传感器位于相对于所述第一旋转传感器的远端的变速器输出构件上；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系。
12. 如方案11所述的方法，其中，所述采样窗口包括至少一个全信号。
13. 如方案12所述的方法，其中，所述采样窗口包括在所述至少一个全信号之前的局部信号和所述至少一个全信号之后的局部信号。
14. 如方案11所述的方法，其中，从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角包括识别所述第一和第二旋转传感器的每个的采样窗口期间的相应的初始相位角和相应的结束相位角。
15. 如方案11所述的方法，其中，从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角包括计算所述第一和第二旋转传感器之间的相位角。
16. 如方案11所述的方法，其中，计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小包括所述传动系的刚度系数。
17. 如方案11所述的方法，其中，从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角包括计算相位修正。
18. 如方案11所述的方法，其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二传动系位置之间的位置关系包括对所述位置标识符做出标记。
19. 如方案11所述的方法，其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二传动系位置之间的位置关系包括学习所述位置标识符的位置。
20. 一种用于监控动力系中的扭矩的系统，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述系统包括：
第一旋转传感器，其监控第一位置处所述传动系的旋转；
第二旋转传感器，其监控第二位置处所述传动系的旋转；
所述第一和第二旋转传感器的每个都提供相应的位置标识符，其对所述传动系进行标记；
控制器，其
监控来自所述第一旋转传感器和所述第二旋转传感器的信号；
使用所述位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系。
附图说明
现在将通过举例的方式参照附图描述一个或多个实施例，其中：
图1是根据本发明的包括内燃机和电动机/发电机（或多个）的车辆混合动力系统的示意图；
图2是根据本发明的旋转传感器的示意图，其示出了带齿的元件和传感器；
图3是示例性数据的曲线图，其示出了在特定时间段上从旋转传感器感测的齿检测；
图4是示例性数据的曲线图，其示出了在特定时间段上从多个旋转传感器感测的齿检测；
图5描述了根据本发明实施例的用于从旋转传感器数据计算扭矩的示例性控制方案；以及
图6是根据本发明的在加速和减速过程中在车辆工作期间的本发明实施例的工作获得的曲线数据，指示了随时间变化的计算的扭矩和测量的扭矩。
具体实施方式
现在参照这些图，其中，这些展示只是为了图解某些示例性实施例，而不是为了限制这些实施例，图1示意性地示出了包括内燃机10和电动机/发电机（或多个）12的混合动力系统26。应当注意，该混合动力传动系是本发明的举例并且将不会看作限制，因为本文考虑不同类型的车辆动力系，其包括混合动力传动系和非混合动力传动系。发动机10能够连接到变速装置14以传递牵引扭矩给车辆的传动系统16。在一个实施例中，传动系统16包括差速齿轮装置18，其机械地连接到第一半轴20和第二半轴21，其机械地连接到第一车轮22和第二车轮23。差速齿轮装置18连接到混合动力系统26的输出构件24。通过第一和第二车轮22、23，传动系统16在变速器14和路面之间传递牵引力。
混合动力系统26包括储能装置（ESD）28，例如蓄电池，其储存电能并且电连接到一个或多个电动机/发电机（或多个）12以在它们之间传递动力。变速器功率变换器控制模块（TPIM）30安置在ESD 28与电动机/发电机（或多个）12之间并且用来把电池电源从直流电转换成交流电和复原。电动机/发电机（或多个）12将储存能量转换为机械动力以及将机械动力转换为能够储存在ESD 28中的能量。发动机10把燃料转换为机械动力。
电动机/发电机（或多个）12优选地包括三相交流电机（或多个），具有定子、转子和分解器（或多个）32。电动机/发电机（或多个）12的电动机定子接地到变速箱的外部，并且包括定子铁心，有线圈绕组从定子铁心伸出。电动机/发电机（或多个）12的转子（或多个）固定成把通过变速器14的扭矩经由轴15传递给传动系统16。
分解器（或多个）32优选为包括具有分解器定子和分解器转子的可变磁阻装置。分解器（或多个）32适当地安置和组装在电动机/发电机（或多个）12上。分解器（或多个）32的相应的定子（或多个）连接到电动机/发电机（或多个）12的定子（或多个）上。分解器转子连接到电动机/发电机（或多个）12的转子上。分解器（或多个）32信号地且操作性地连接到TPIM 30并且检测和监控分解器转子相对于分解器定子的旋转位置，从而提供电动机/发电机（或多个）12的实际旋转位置。另外，对从分解器（或多个）32输出的信号进行解译以提供电动机/发电机（或多个）12的转速。当纯电动模式提供扭矩给传动系统16时，分解器能够类似于旋转传感器提供旋转信息。
作为从燃料或储存在ESD 28内的电位能的能量转换的结果，产生了来自发动机10的输入扭矩和来自电动机/发电机（或多个）12的电动机扭矩。ESD 28经由DC传输导线34高电压直流耦合到TPIM 30。传输导线34提供了ESD 28与TPIM 30之间的可换向的电流流动。TPIM 30响应于电动机扭矩请求经过传输导线36往返于电动机/发电机（或多个）12传输电力以满足扭矩指令。根据ESD 28是在充电还是放电而往返于ESD 28传输电流。
来自发动机10的机械动力能够经由轴13传递到变速器14。来自电动机/发电机（或多个）12的机械动力能够传递到变速器14。来自传动系统16的机械动力能够通过输出构件24经由变速器14传递到发动机10和低转速大扭矩机械（或多个）16。利用发动机10与电动机/发电机（或多个）12联合传递扭矩给传动系统16，由此通过第一和第二车轮22、23提供牵引扭矩。传递的机械动力能够是用于车辆推进的牵引扭矩形式和用于与再生制动功能有关的车辆制动的反作用扭矩形式。正如将对本领域普通技术人员显而易见的，可以使用其它的混合动力配置例如串联式混合动力、并联式混合动力或复合混合动力驱动，非混合动力配置和电动车辆。
第一输出旋转传感器38安置在输出构件24上，优选为在变速器14附近。在第一实施例中，第一旋转传感器39安置在一个半轴上与第一输出旋转传感器38相对的远端。意识到，第一输出旋转传感器38旋转地与第一旋转传感器相连，与输出构件24和差速器18面对面。在第二实施例中，另外的一个第二旋转传感器42安置在另一个半轴上与第一输出旋转传感器相对的远端。意识到，第一输出旋转传感器38旋转地与第二旋转传感器相连，与输出构件24和差速器18面对面。为了描述方便，第一旋转传感器39对应于第一半轴20，第二旋转传感器42对应于第二半轴21。第一和第二旋转传感器39、42优选为安置成接近对应的第一和第二车轮22、23。在又一个第三实施例中，作为对第一或第二实施例的替代，第二输出旋转传感器40安置在与第一输出旋转器38相对的远端，但是仍然在输出构件24上（例如接近差速器18）。因此，意识到，在所有实施例中，第一输出旋转传感器38旋转地与至少一个另外的远端安置的旋转传感器相连。第一输出旋转传感器38、第一旋转传感器39、第二旋转传感器42和第二输出旋转传感器通常可信号地连接到控制模块5以向其提供信号。当混合动力系统26正以纯电动模式工作时，分解器32能够提供第一旋转传感器38的输出旋转信息，此时，计算与此有关的传输损耗。控制模块5信号地且操作性地连接到发动机10和TPIM 30用于在提供它们之间的通讯和对它们的控制。
第一和第二输出旋转传感器38、40和第一和第二旋转传感器39、42的每个都是能从它们获得转速的旋转位置传感器。在传动系统的恒定或稳态旋转期间，来自这些旋转传感器的信号基本上是周期性的。一种示例性旋转传感器可以包括固定到旋转元件例如旋转轴上的由铁磁材料制造的齿轮，其经过霍尔效应传感器。经过霍尔效应装置的每个齿都产生电流，其能够在数量上、根据持续时间、停歇以及幅度进行辨别。全信号对应于齿时间间隔（即从齿的起点或终点到相邻齿的同类起点或终点）。局部信号对应于齿时间间隔的一部分。因为齿轮上的齿数目是已知的，能够通过计数采样窗口内产生的全和局部信号来计算速度。其它的示例性传感器是产生周期信号的无轴承轮组、轮组脉冲发生器、光学和类似的齿轮旋转传感器。
控制模块、模块、控制器、控制单元、处理器和类似术语意味着专用集成电路（ASIC）（或多个）中的一个或多个、电子电路（或多个）、执行一个或多个软件或固件程序的中央处理器（或多个）（优选为微处理器（或多个））和相关存储器（只读的、可编程只读的、随机存取的、硬盘驱动器等）、组合逻辑电路（或多个）、输入/输出电路（或多个）和装置、适当的信号加工和缓冲电路以及其它的提供所述功能的适当部件中的任何适用的一个或它们的组合。控制模块5具有一组控制算法，包括存储在存储器中且执行以提供期望功能的常驻软件程序指令和标准。优选地，在预定循环期间执行这些算法。算法由例如中央处理器执行，并且可操作成监控来自传感装置及其它网络控制模块的输入以及执行控制和诊断程序来控制致动器的工作。以定时间隔执行这些循环，例如在正在进行的发动机和车辆工作期间，每隔3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。可替代地，可以响应于事件的出现而执行算法。
控制模块5能够控制混合动力系统26响应于驾驶员扭矩请求产生扭矩。控制模块5联合控制发动机10、电动机/发电机（或多个）12和变速器14以产生驾驶员扭矩请求。控制模块5能够命令发动机10和电动机/发电机（或多个）12单独或组合产生请求的扭矩。变速器14受到控制以选择性地传输扭矩到传动系统16并且包括多个传动比，这些传动比用作扭矩乘数以获得最终的驾驶员扭矩请求。扭矩输出可用于响应于驾驶员扭矩请求使用适当的扭矩控制方案控制混合动力系统26的工作。
图2是旋转传感器例如第一和第二输出旋转传感器38、40的示意图，相应地描绘了带齿元件82和传感器84。带齿元件82位于旋转元件例如输出构件24上并且包括彼此等距间隔开的多个齿88。每个齿88与相邻齿隔开距离90并且具有上升边缘52和下降边缘56，在图2中假定逆时针旋转。传感器84位于带齿元件82的附近并且监控带齿元件82的单个齿88。采样窗口68被曲线表示成虚线，其中在特定采样时间段（在此例子中为25毫秒）内将检测一定数量的齿88，此时带齿元件82以已知速度旋转。
位置标识符86显示在采样窗口68内。位置标识符86是齿88中的一个，其在构造或放置上相对于带齿元件82上的其它齿88具有可识别的差异。所描绘的位置标识符86是形状与其余齿88相似的齿88，但是放置得更靠近前一齿88'且更远离后一齿88''，例如，在前一齿88'与位置标识符86之间的间距90'小于其余间距90，并且位置标识符86与后一齿88''之间的间距90''大于其余间距90。然而，位置标识符86还可以具有不同的形状，即，比其余齿88更宽、更短和更高，使传感器84能够检测与此相关的有区别的外形。
图3是相对于图2所示的，在指定时间段期间例如25毫秒内来自示例性旋转传感器的示例性数据的曲线图，该示例性旋转传感器配置成监控包括带齿元件的可旋转元件。示例性旋转传感器包括第一和第二输出旋转传感器38和40。示例性可旋转元件包括输出构件24、第一半轴20和第二半轴21。示例性带齿元件包括带齿元件82。当可旋转元件旋转时，带齿元件82旋转。当每个齿88经过旋转传感器时，产生输出信号50。全信号具有包括起点52、顶点54、终点56和停歇70的分布图。起点52与终点56之间的经过时间是信号持续时间72。单个输出信号50的终点56与相邻的下一输出信号50的起点52之间的经过时间是停歇70。组合的信号持续时间72与停歇70是信号周期60。
当可旋转元件以等速旋转时，出现周期性图形。当转速增大时，每个检测齿之间的信号持续时间72与停歇70减小，由此引起较短的信号周期。当转速增大时，特定采样窗口68期间检测到的齿数量增量也增大。当转速降低时，每个输出信号之间的信号持续时间72与停歇70增大，由此引起较长的信号周期。当转速降低时，特定采样窗口68期间检测到的齿数量也减少。
位置标识符86产生与其余齿88的形状类似的信号，然而它形成了小于其余停歇70的初始标识符停歇70'。位置标识符86具有与其余齿88的振幅和信号持续时间72相似的感测的分布。同样地，后一齿88″产生在标识符分布50'之后的后一标识符停歇70''，其长于其余停歇70。控制器5能够识别初始标识符停歇70'和后一标识符停歇70''这两者的变化，由此明确地定位位置标识符86以及由此定位输出构件24的旋转位置。控制器5因此能够计算修正因子以调整通过计算或齿轮滑脱可能引入的任何误差，因为控制器5能够识别带齿元件82的精确旋转位置。将意识到，尽管本描述包括短的初始停歇70'，但是初始停歇70'可以改为长的且后一停歇70''可以是短的。还将意识到，控制模块5能够检测关于由于邻接位置标识符86的这些停歇的不均称性质引起的向前或向后输出构件旋转的操作。
图4是示出在特定时间段（例如25毫秒）内来自多个旋转传感器（例如第一和第二输出旋转传感器38和40）的感测的齿检测的示例性数据的曲线。上面的曲线描述来自第一旋转传感器例如第一输出旋转传感器38的数据，下面的曲线描述来自第二旋转传感器例如第二输出旋转传感器40的数据。对作为固定到输出构件24上的第一和第二输出旋转传感器（例如38和40）做出标记，使得控制模块5具有在零扭矩状态下对相对于彼此的相应位置标识符86位置的基准。另外，控制模块5可以具有学习时段，其中，控制模块5定位位置标识符86的相对位置。在任一情况中，控制模块5记录两个位置标识符86之间的位置关系74。
一旦建立位置关系74，控制模块5能够使用它作为检测这两个相应位置标识符86与其余齿88之间的旋转位置变化的基准并且根据需要做出适当的相位修正。旋转位置变化可以描述为扭转角，这是第一和第二输出旋转传感器例如38和40之间的角度，从这个角度能够确定通过旋转元件（例如输出构件24）传递的传动系扭矩的大小。将意识到，尽管本文详细描述了每个带齿元件82的单个位置标识符86，但是可以有多个位置标识符86位于单个带齿元件82上。
当位置标识符86在每个第一和第二输出旋转传感器38、40的采样窗口中不出现时，对于第一和第二输出旋转传感器38、40、42中的每一个，能够根据共同的采样窗口例如25毫秒的比较结果确定每个传感器的旋转角Θ。旋转角Θ是以度数角度计量的轴旋转幅度。能使用其它适当的度量例如弧度。通过比较来自两个旋转传感器例如输出旋转传感器38和第一旋转传感器40的旋转角Θ，能够确定它们之间的扭转角并且与计算扭矩值建立联系。能够通过确定分别为?init和?final的初始信号和最终信号的相位角?以及在采样窗口68内的中间信号的数量来计算旋转角Θ。通过知晓第一信号周期t1（从采样窗口68的起点到第一检测齿输出的终点测量的）、基准全信号周期（优选为下一或前一相邻信号周期-例如从第一全检测齿输出的起点到下一检测齿输出的起点测量的P1，或者可替代地，瞬时接近的下一或前一信号周期，或者暂时关闭全信号周期的平均）和所确定的传感器上的齿总数Nt通过下列方程式确定初始相位角?init。将意识到，初始信号周期t1可以只包含全信号周期的一部分。
      [1]
通过知晓最后信号周期t2（从最后检测齿输出的起点到采样窗口68的终点测量的）、基准全信号周期（优选为下一或前一相邻信号周期-例如从最后全检测齿输出的起点到最后检测齿输出的起点测量的P2，或者可替代地，瞬时接近的下一或前一信号周期，或瞬时接近的全信号周期的平均值）和所确定的传感器上的齿总数Nt通过下列方程式确定最终相位角?final。将意识到，最终信号周期t2可以只包含全信号周期的一部分。
      [2]
能够按照下列方程式计算特定传感器在采样窗口68期间的总旋转角Θr(i)，作为初始和最终相位角与中间相位角的总和：
      [3]
式中，i是采样窗口的指数，例如25毫秒，Nw(i)是检测的完整齿的数量，是中间相位角。因此，能够通过下列方程式计算自通过位置标识符确定的最近基准开始随时间累积的旋转。
      [4]
因为初始和最终相位角是使用采样窗口68的界限附近的全信号周期估计的，因此，会引入误差，因为采样窗口期间的信号周期会变化。因此，引入如下式的约束以确保前一采样窗口68的最终相位角与当前采样窗口68的初始相位角的总和等于全信号周期的旋转角。
      [5]
当在第一和第二输出旋转传感器38、40每一个的采样窗口中检测到位置标识符86时，传感器处旋转角能够如上所述与通过考虑初始和/或随后标识符停歇70’、70’’相似地计算。
旋转角Θ被确定为第一输出旋转传感器38的Θom和第二输出旋转传感器40的Θd。扭转角ΔΘ由Θom和Θd之间的差表示并且采用窗口期间输出构件24的扭矩变化能够通过下式确定：
      [6]
式中，Tom是输出构件24上的扭矩，Keq是第一输出传感器38和第二输出旋转传感器40之间的代表刚度，Θom是采样窗口期间位于输出构件24上的输出旋转传感器38处的旋转角，Θd是采样窗口期间位于输出构件24上的第二输出旋转传感器40处的旋转角。因为两个旋转传感器位于输出构件24上，系数Keq设为输出构件的刚性或Kom。本领域技术人员将认识到Keq依赖于特定传动系构造和旋转传感器的位置。
在控制模块5从两个输出旋转传感器38、40定位位置标识符的相对位置，位置关系74可用于修正扭转角中的基准。旋转角跟踪和通过位置标识符的基准修正能够被设计成最大化确定两个输出旋转传感器38、40之间的轴的绝对旋转角的精度，以估计传动系扭矩。
显然，能够利用来自旋转传感器的任何输出进行上面的旋转角计算。这个计算仅仅需要采样窗口内的一个中间全信号周期和局部初始和最终信号周期。显然，如上所述，局部初始和最终信号周期可以包括全信号周期。
能够根据所监控的具体车辆、车速或其它设计条件调整采样窗口68。在一个实施例中，根据车速调整采样窗口68。能够根据当前速度持续调整或以离散采样窗口增量调整采样窗口68。在这任一情况中，采样窗口68的尺寸形成为检测至少一个信号周期。一个信号周期是计算角旋转所必需的，因此是计算扭矩所必需的。因此，采样窗口68调整是基于速度，例如车速或轴转速，包括对提高和降低速度，都是对较低速使用较长的采样窗口，对较高速使用较短的采样窗口。
显然，方程式[6]根据旋转传感器的各自齿的角增量计算旋转。因为两个位置标识符86之间的位置关系74用于基准修正，计算的扭矩是绝对扭矩。位置标识符未知且位置关系已知，进行相对扭矩确定。关于相对扭矩确定的额外细节能够在共同拥有和共同待决的美国申请No 12/892,832（律师案号P007738-RD-MJL）中找到，其内容作为参考并入本文。
图5描述根据本发明实施例的用于从旋转传感器数据计算扭矩的示例性控制方案。当车辆开始加速时，第一和第二输出旋转传感器例如38、40分别产生第一速度数据44和第二速度数据48，其一起称作速度数据95。第一速度数据44输出到计时器100和第一速度缓冲器110。第二速度数据48输出到计时器100和第二速度缓冲器115。计时器100在105处监控速度数据95。如果速度数据95没有包含除前一局部信号周期（对应于前一齿88’）和下一局部信号周期（对应于随后齿88’’）之外的至少一个全信号周期，计时器100就继续监控120。计时器100在105处确定主采样时间，使得速度数据95包括第一和第二旋转传感器38、40每个的完全感测的齿，即，开始点52、顶峰54和结束点56，并且输入到计算框140。
当计时器100检测到完整的感测的齿125时，计时器100切换第一开关130和第二开关135分别到第一速度缓冲器110和第二速度缓冲器115。当如上所述地检测到位置标识符86时，来自第一速度缓冲器110和第二速度缓冲器115的缓冲数据传到计算框140用于计算轴的相对位置然后计算绝对扭矩145。当已经确定计算误差使得位置标识符86异相时，计算框140还计算相位修正。计算扭矩145输出以用于响应于操作者扭矩请求使用适当的扭矩控制方案由控制模块5控制混合动力系统26。
图6是在车辆运行期间在一系列加速和减速内从本发明实施例的操作获取的曲线数据，表明随时间变化的计算扭矩150和测量扭矩155。车辆加速然后通过解除节流而减速。车辆在一系列快速节流应用和提高过程之后再加速直到出现向下滑行。然后车辆加速并且保持匀速。贯穿于整个车辆测试，计算扭矩150紧密地匹配测量扭矩155的，导致计算扭矩150与测量扭矩155之间的紧密相关性。
将对本领域技术人员显而易见的是，尽管本文描述的是后轮驱动车辆传动系，但是本发明不局限于此。选择后轮驱动布置是为了方便解释正确功能，并且旨在用于其它动力系配置中，包括但不限于前轮驱动、全轮驱动和四轮驱动。
本发明已经描述了某些优选实施例及其改型。在阅读和理解说明书的基础上可以想到其它更多的改型和变化。因此，本发明不意图限制为作为设想为实施本发明的最佳方式所公开的特定的一个（或多个）实施例，而是将包括落入所附权利要求书范围的所有实施例。

Claims (17)

1.一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出，所述第一旋转传感器和第二旋转传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系；
其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系包括对位于所述第一和第二旋转传感器上的位置标识符做出标记以用于所述传动系的轴元件上的组装。
2.一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出，所述第一旋转传感器和第二旋转传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系；
其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系包括执行学习时段，其中在零扭矩下学习所述位置标识符的位置和位置关系。
3.一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出，所述第一旋转传感器和第二旋转传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系；
其中，从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角包括计算所述第一和第二旋转传感器之间的旋转角差值。
4.一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出，所述第一旋转传感器和第二旋转传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系；
其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系包括确定修正因子。
5.一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出，所述第一旋转传感器和第二旋转传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系；
其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系包括识别第一和第二旋转传感器的每个上的单个位置标识符。
6.一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出，所述第一旋转传感器和第二旋转传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系；
其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定第一和第二轴位置之间的位置关系包括识别所述第一和第二旋转传感器的每个上的多个位置标识符。
7.一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出，所述第一旋转传感器和第二旋转传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系；
其中，从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角包括识别所述第一和第二旋转传感器的每个的采样窗口期间的相应的初始相位角和相应的结束相位角。
8.一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号输出，所述第一旋转传感器和第二旋转传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系；
其中，监控来自所述第一旋转传感器和所述第二旋转传感器的信号输出包括选择采样窗口，在所述采样窗口中感测至少一个全信号。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述采样窗口包括在所述至少一个全信号之前的局部信号和所述至少一个全信号之后的局部信号。
10.一种用于监控动力系中的扭矩的方法，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述方法包括：
在采样窗口内监控来自第一旋转传感器和第二旋转传感器的信号，在所述采样窗口中感测至少一个全信号，所述传感器配置成监控传动系的第一和第二位置的相应的旋转位置，所述第一旋转传感器位于邻近变速器的变速器输出构件上，所述第二旋转传感器位于相对于所述第一旋转传感器的远端的变速器输出构件上；
使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系；
其中，所述采样窗口包括在所述至少一个全信号之前的局部信号和所述至少一个全信号之后的局部信号。
11.如权利要求10所述的方法，其中，从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角包括识别所述第一和第二旋转传感器的每个的采样窗口期间的相应的初始相位角和相应的结束相位角。
12.如权利要求10所述的方法，其中，从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角包括计算所述第一和第二旋转传感器之间的相位角。
13.如权利要求10所述的方法，其中，计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小包括所述传动系的刚度系数。
14.如权利要求10所述的方法，其中，从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角包括计算相位修正。
15.如权利要求10所述的方法，其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定第一和第二传动系位置之间的位置关系包括对所述位置标识符做出标记。
16.如权利要求10所述的方法，其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定第一和第二传动系位置之间的位置关系包括学习所述位置标识符的位置。
17.一种用于监控动力系中的扭矩的系统，所述动力系包括联接到传动系的变速器，所述系统包括：
第一旋转传感器，其监控第一位置处所述传动系的旋转；
第二旋转传感器，其监控第二位置处所述传动系的旋转；
所述第一和第二旋转传感器的每个都提供相应的位置标识符，其对所述传动系进行标记；
控制器，其
监控来自所述第一旋转传感器和所述第二旋转传感器的信号；
使用所述位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系；其中，使用所述第一和第二旋转传感器的位置标识符确定所述第一和第二位置之间的位置关系包括对位于所述第一和第二旋转传感器上的位置标识符做出标记以用于所述传动系的轴元件上的组装；
从所述第一和第二旋转传感器之间的所述位置关系导出扭转角；
计算对应于所述扭转角的传动系扭矩的大小；以及
根据所述传动系扭矩的计算的大小控制车辆动力系。
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