专利名称：用于变速器控制的gps高度数据的系统和方法
技术领域：
本发明公开涉及一种变速器控制系统，且更特别地涉及用于基于 来自车栽信息服务系统的高度数据来控制变速器的方法和系统.
背景技术：
这部分的阐述仅仅提供了与本公开有关的背景信息并且可能不 构成现有技术。
车辆制造商现在在他们的车辆中合并了GPS接收器的使用以作 为车辆和中央通信接收位置之间的车栽通信的一部分。车栽通信系
统在各种环境中自动地定位车辆并为车辆驾驶员提供帮助。这种信
息的类型通常被提供给驾驶员以用于路边帮助或者地图方向的目
的，
车栽信息服务系统，比如由通用汽车提供的ONSTAR⑧，合并了 使用卫星来提供实时信息给系统的GPS接收器。例如，GPS接收器确 定车辆当前的经度、綷度和高度.这还有利于车辆内的其它控制系 统利用由车载信息服务系统确定的数据。
发明内容
由此，提供了一种用于控制包括车栽信息服务系统的车辆的变速 器的控制系统.该系统包括坡度模块，用于基于从车栽信息服务 系统接收的高度信号来确定当前坡度；力平衡模块，用于基于力平 衡方程式和当前坡度来计算车辆质量；和变速器控制模块，用于基
于车辆质量来控制变速器。
在其它特征中，提供了一种用于控制变速器的方法。该方法包
括接收由车栽信息服务信号生成的高度信号；基于高度信号来计 算车辆质量和气动阻力因子中的至少一个；并且基于车辆质量和气 动阻力因子中的至少一个来控制变速器。
从这里提供的描述中可以清楚看出进一步的应用领域。应当理 解，描述和特定的例子旨在说明的目的而不试图限制本公开的范
围。
这里描述的附图仅仅用于说明目的而不试图以任何方式限制本 公开的范围。
图l是包括车栽信息服务系统的车辆的功能框图.
图2是描绘作用于车辆的力的示意图。 图3是说明变速器控制系统的数据流图。
具体实施例方式
随后的描述实际上仅仅是示例性的并且不试图限制本公开、应用 或用途.应当理解，在整个附图中，对应的引用数字指明类似或对 应的部件和特征。如这里所使用的，术语模块是指特定用途集成电 路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的、或成组的)和 执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合的逻辑电路、和/或 提供所描述功能的其它适当的部件。
现在参考图l，车辆10包括发动机12，发动机12燃烧汽缸(未 示出)内的空气和燃料混合物以提供驱动转矩。通过节流阀14将空 气拉入发动机12。转矩转换器16将转矩从发动机12传送到变速器18 并将转矩倍增，变速器18以一个或多个齿轮比操作以便将转矩传送 到动力传动系统20。
加速器踏板22使车辆10的驾驶员能够调整节流阀:u的位置以获 得想要的速度.加速器踏板位置传感器24生成踏板信号，指明加速 器踏板22的位置。控制模块26接收踏板信号并由此调整节流阀14的 位置。控制模块26基于空气流调整递送到发动机12的燃料，类似地， 制动踏板28允许驾驶员使能制动系统40.制动系统40施加制动转矩 以抵消驱动转矩。制动踏板传感器30感测制动踏板28的位置并由此 生成制动踏板信号.控制模块26接收该信号并控制车辆10的制动系 统40,车速传感器42通过感测车轮(未示出)和传动轴44中至少一 个的旋转速度来生成车速信号。控制模块26根据车速信号并基于车 速传感器42的位置来计算车速，
示出的车辆10包括车栽信息服务系统46.车栽信息服务系统可
操作用于使一个或多个卫星与车辆io之间便于通信.示例的车栽信
息服务系统46可能包括通用汽车的ONSTAR 系统。车栽信息服务系 统46包括GPS接收器，GPS接收器可操作用于确定车辆10的当前高度 并生成高度信号，控制模块26接收高度信号并基于高度来控制一个 或多个车辆部件。在各种实施例中，控制模块26接收高度信号，计 算车辆质量、坡度、和气动阻力因子中的至少一个，并基于所计算 的值来控制变速器。更精确计算的值允许控制模块26更好地控制特 定的变速器功能，比如动力系制动、拖/拉、和空档空闲控制.
现在参考图2， 一个示意图说明了在坡度上停止或行进的同时作 用于车辆10和拖车48的有势力。根据高度信号，当前的坡度可以被 计算。通过将当前坡度合并到从有势力生成的力平衡方程式中，各 种未知参数，比如车辆质量和气动阻力因子的实际值可以被确定. 所计算的实际值将改进变速器控制。例如，基于实际车辆质量可以 使能拖/拉控制，基于精确的坡度值可以使能空档空闲控制。并且， 基于车辆质量和实际坡度可以增强动力系制动控制。
参考图2， FBRA咖表示由图1的制动系统40提供的制动力。FSRAM
表示由在坡度上的同时作用于车辆10和拖车48的重力引起的力，
Faccel表示由加速度引起的力，Frollins表示摩擦力，FwsRO表示气动力。
Fte表示率引力.对力进行平衡提供
Fte - Faero - Fro山ng - Faccel - Fgrade - F曰rakes = 0- (1)
实际坡度(SAW)可以基于高度(ACH幼ge)变化和行进的距离
(Dt廳led )来计算和提供
GaCTUAL = AcHANGE / DjRAVELED. (2) 基于力平衡方程式(1)和实际坡度(Gact。m)，可以按如下确
定车辆质量(M)。对于车辆质量计算，必须不应用图l的制动系统
40。因it匕，Fbrakes 等于零.FMR。是从气动阻力因子(AD战ct。R)和车速
(V)按如下计算的
Faero = ADfactor * V2, (3)
AD加t。r可以初始地被设置为预定值，因此，ADfmt。r可以按如下将伴 细讨论的那样被计算.Fc战m和F抑":抑是如下所示的车辆质量(M)的 函数 Fgrade = M * (G * Sin(gactual)); and (4) Fro山ng-R'M, (5)
其中G表示预定的重力常数并且R表示预定的摩擦常数.基于估计的 发动机转矩66、齿轮比68、轮胎尺寸70和转矩转换器状态72来计算 Fte。代入以上方程式中提供了
Fte - FAER0 - R * M - M * (G * Sin(GACTUAL) = M * A. (6)
M的解提供了
M = (FTE - FAER0 ) / (A + R + Sin(G腿l) * G). (7)
该方程式用于更精确的质量计算。更精确的质量计算可以增强动力 系制动功能并允许自动地进入拖/拉模式而不要求驾驶员启动。
基于力平衡方程式(1)，可如下确定气动阻力因子(AD^CT。R)。 当没有应用图1的制动系统40时，Fbrakes等于零，因此提供 Fte - Faero - Fro山ng - Faccel - Fgrade = 0. (8)
用质量(M)乘以加速度(A)来代替Faccel提供了
Fte - Faero - Fro山ng - (M * A) - Fgrade = 0. (9)
M可以初始地被i殳置成预定值。因此，M可以如上所讨论的来计算。
FwR。的解产生
Faero = Fte画Froixiw (M女A) —Fgrade (10)
FTE、 Fr。LL腦、FCRADS可以上述那样来计算。给出了上面的方程式(3)，
ADfact。r可以按如下i十算
ADfactor = Faer。/V (11)
因此，ADFMT。r可以被过滤并进一步细化，因为质量计算被更新以反
映实际的质量。AD呻t。r接着被用于补偿车辆10和拖车A8的变化气动 力。
现在参考图3，数据流图说明了可以嵌入在控制模块26中的变速 器控制系统的各种实施例，根据本公开的变速器控制系统的各种实 施例可以包括任何数量的嵌入在控制模块26内的子模块。所示的子 模块可以组合和/或进一步划分以类似地基于高度信号来控制变速 器18的功能，可以从车辆10感测、从车辆10内的其它控制模块(未 示出)接收、和/或由控制模块26内的其它子模块(未示出)确定系 统的输入。在各种实施例中，图3的控制模块26包括坡度模块50、力 平衡模块52和变速器控制模块54。
坡度模块50接收行进的距离56和从图1的车栽信息服务系统46 接收的高度信号58作为输入。坡度模块基于如上所讨论的方程式 (2)来计算坡度60。力平衡模块52接收坡度60、车速62、加速度 64、发动机转矩66、齿轮比68、轮胎尺寸70和转矩转换器(TC )状 态72作为输入。基于所接收的输入和力平衡方程式(1)，力平衡模 块如上所讨论那样计算车辆质量76和气动阻力因子74。气动阻力因 子74和车辆质量76可以被反馈到力平衡模块52中以便在后续计算 中使用.
变速器控制模块54基于坡度60、气动阻力因子74和车辆质量76 经由变速器控制信号80控制图1的变速器18,在各种实施例中，变速 器控制模块54包括动力系制动模块82、拖/拉模块84和空档空闲模 块86中的至少一个。动力系制动模块82控制图1的变速器18以基于 车辆质量76来在动力系制动条件期间提供制动转矩。空档空闲模块 86基于车辆质量76和坡度60在空闲周期期间将图1的变速器18控制 到齿轮传动的空档状态。拖/拉模块84基于车辆质量"76在拖各种负栽 时控制图1的变速器18的移动模式。
本领域技术人员现在可以从前面的描述中理解，本公开的广泛教 导能以各种方式来实现。因此，尽管本公开已经结合特殊的例子来 描述，但是本公开的真实范围不应当被限制，因为实施的技术人员 在学习了附图、说明书和随后的权利要求后，其它的修改变得明显。
权利要求
1.一种用于控制包括车载信息服务系统的车辆的变速器的控制系统，包括坡度模块，用于基于从车载信息服务系统接收的高度信号来确定当前坡度；力平衡模块，用于基于力平衡方程式和当前坡度来计算车辆质量；和变速器控制模块，用于基于车辆质量来控制变速器。
2. 权利要求l的系统，其中力平衡模块根据当前坡度和力平衡 方程式来计算气动阻力因子。
3. 权利要求2的系统，其中力平衡模块基于初始预先确定的车辆质量值以及此后基于所计算的车辆质量来初始地计算气动阻力因 子。
4. 权利要求2的系统，其中力平衡模块基于初始的气动阻力因 子以及此后基于所计算的气动阻力因子来初始地计算车辆质量.
5，权利要求2的系统，其中力平衡模块基于制动力、重力、加 速力、摩擦力、牵引力和气动力中的至少一个来计算车辆质量和气 动阻力因子中的至少一个，其中重力基于的是当前坡度。
6. 权利要求l的系统，其中力平衡模块基于牵引力(Fte)、气 动力(F咖。)、加速度(A)、摩擦常数(R)、当前坡度(Gac肌O 和重力常数(G)来计算牟辆质量(M)。
7. 权利要求6的系统，其中力平衡模块基于以下方程式来计算 车辆质量(M):M = (FTE- Faero ) / (A + R + Sin(G謡al) * G).
8. 权利要求2的系统，力平衡模块基于牵引力(Fm)、摩擦力(Froll腦)、车辆质量(M)、加速度(A)、重力(Fgrade)和速度(V)来计算气动阻力因子(AD加t。r)。
9. 权利要求8的系统，其中力平衡模块基于以下方程式来计算气动阻力因子(AD狄ct。r ):ADfactor = Fte - Froixing - (M * A) - Fgrade/V .
10. 权利要求l的系统，其中变速器控制模块包括拖/拉子模块， 用于基于车辆质量来控制变速器的移动模式.
11. 权利要求l的系统，其中变速器控制模块包括动力系制动子 模块，用于基于车辆质量来控制变速器的动力系制动功能。
12. 权利要求l的系统，其中变速器控制模块包括空档空闲子模 块，用于基于当前坡度和车辆质量来控制变速器的空档空闲状态.
13. 权利要求l的系统，其中坡度模块基于高度信号随时间周期 的变化以及随时间周期行进的距离来计算坡度。
14. 一种用于控制变速器的方法，包括 接收由车栽信息服务信号生成的高度信号； 基于高度信号来计算车辆质量和气动阻力因子中的至少一个；并且基于车辆质量和气动阻力因子中的至少一个来控制变速器，
15. 权利要求14的方法，还包括基于高度信号来计算当前坡度 并且其中所述计算包括基于当前坡度来计算车辆质量和气动阻力因 子中的至少一个。
16. 权利要求14的方法，其中所述计算包括基于力平衡方程式 来计算车辆质量和气动阻力因子中的至少一个。
17. 权利要求15的方法，其中所述计算包括基于制动力、重力、 加速力、摩擦力、牵引力和气动力中的至少一个来计算车辆质量和 气动阻力因子中的至少一个，其中重力基于的是当前坡度.
18. 权利要求14的方法，其中所述计算还包括基于预先确定的 气动阻力因子以及此后基于所计算的气动阻力因子来初始地计算车 辆质量。
19. 权利要求14的方法，其中所述计算包括基于预先确定的车 辆质量值以及此后基于所计算的车辆质量来初始地计算气动阻力因 子。
20. 权利要求15的方法，其中所述控制包括基于车辆质量和当 前坡度中的至少 一个来控制空档空闲功能、动力系制动功能和拖/拉 功能中的至少一个。
全文摘要
提供一种用于控制包括车载信息服务系统的车辆的变速器的控制系统。该系统包括坡度模块，用于基于从车载信息服务系统接收的高度信号来确定当前坡度；力平衡模块，用于基于力平衡方程式和当前坡度来计算车辆质量；和变速器控制模块，用于基于车辆质量来控制变速器。
文档编号F16H59/60GK101187418SQ20071019320
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月20日 优先权日2006年11月20日
发明者R·L·蒂伯格 申请人:通用汽车环球科技运作公司