DE10146333A1 - Mit dem GPS erweiterte Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit dem Global Positioning System (GPS) erweiterte elektronische Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Primäre GPS-Daten von einem GPS-Empfänger sorgen für eine Detektion eines Fahrzeugzustandes, auf den der elektronische Antriebsstrang reagierend anspricht. Beispielsweise kann eine Detektion eines Bergauffahrens oder Bergabfahrens eines Fahrzeugs selektiv in einer Anweisung an das Getriebe resultieren, in einen niedrigeren Gang zu schalten oder in einem niedrigeren Gang zu bleiben ohne hochzuschalten, bis das Bergauffahren/Bergabfahren nicht mehr detektiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die elektronische Steuerung eines An­ triebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, die durch eine Schnittstelle mit einem Global Positioning System (GPS) und wahlweise mit einem oder mehreren mit dem GPS in Beziehung stehenden Geräten erweitert ist.

Das Global Positioning System (GPS) ist ein auf Satelliten beruhendes Na­ vigationssystem zum Bestimmen des Standortes, der Höhe und der Ge­ schwindigkeit eines GPS-Empfängers. Jeder der Satelliten (deren Anzahl gegenwärtig 24 ist) sendet zwei Funksignale mit 1575,42 MHz und 1227,6 MHz, um exakte Orbitaldaten (Ephemeriden) und Entfernungs-Codes be­ reitzustellen. Die Satelliten sind derart verteilt, das ein Beobachter auf der Erdoberfläche Sicht auf eine Anzahl der Satelliten, gewöhnlich zwischen fünf und acht, hat. Die GPS-Empfänger detektieren und verarbeiten die GPS-Funksignale und wandeln diese über Software in primäre GPS-Daten um.

Es sind mit GPS in Beziehung stehende Geräte entwickelt worden, die se­ kundäre GPS-Daten liefern, wie beispielsweise eine Landkartenanzeige, wobei diese sekundären GPS-Daten elektronisch mit primären GPS-Daten verknüpft sein können. GPS-Empfänger und mit dem GPS in Beziehung stehende Geräte haben in zunehmendem Maße ihren Weg in Kraftfahrzeu­ ge gefunden. Ein Beispiel ist das "On-Star" (eine eingetragene Marke der General Motors Corporation) von General Motors, das eine Zwei-Wege- Nachrichtenübermittlung zwischen einem Fahrzeugpassagier und einem On-Star-Operator mit einer automatischen Standortbestimmung des Fahrzeugs und einer automatischen Übermittlung diese Standortes zum On-Star-Operator bereitstellt. Als weiteres Beispiel sind auf CD-ROM be­ ruhende Geräte zur Anzeige von Landkarteninformation verfügbar, die, wenn sie mit einem GPS-Empfänger verbunden sind, in der Lage sind, die Position des GPS-Empfängers auf der Landkartenanzeige in Echtzeit exakt zu markieren.

Die elektronische Steuerung von Antriebsstrangfunktionen eines Kraft­ fahrzeugs hat zugenommen, um den Kraftstoffverbrauch sowie Schad­ stoffemissionen zu verringern, während gleichzeitig das Leistungsvermö­ gen verbessert wird. Elektronische Steuerungen von Antriebssträngen um­ fassen Motorfunktionen und Getriebeschaltfunktionen, wie es beispiels­ weise ausgeführt wurde in U.S.-Patent 5 855 553, das am 5. Januar 1999 für die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung erteilt wurde, und U.S.-Patent 5 934 322, das am 10. August 1999 für die Anmelderin der vorlie­ genden Anmeldung erteilt wurde, wobei beide Patente hierin durch Be­ zugnahme mit ihrem gesamten Offenbarungsgehalt mit eingeschlossen sind. Die jüngste Generation intelligenter Getriebe umfaßt Fuzzy-Logik, wie es beispielsweise in U.S.-Patent 5 913 916 beschrieben ist, das am 22. Juni 1999 für die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung erteilt wurde, wobei dieses Patent hierin durch Bezugnahme in seinem gesamten Offen­ barungsgehalt mit eingeschlossen ist.

Eine elektronische Getriebesteuerung über Fuzzy-Logik umfaßt eine An­ zahl von Schaltfunktionen, die das Leistungsvermögen des Fahrzeugs verbessern. Eine Schaltsteuerung oder autoadaptive Schaltprofile verhin­ dem unnötige Schaltvorgänge während Bedingungen schwerer Last und bergigen Bedingungen. Das Sperren eines Hochschaltens und Herunter­ schaltens während Kurven mit kleinem Radius verbessert die Handha­ bung. Ein Beibehalten eines Ganges nach einem Herunterschalten mit eingeschaltetem Motor und weggenommenem Gas verbessert die Fahrbar­ keit während der Verzögerung. Ein Sperren von Hochschaltvorgängen vom ersten in den zweiten Gang (Start im zweiten Gang) verbessert die Fahr­ barkeit, wenn häufige Stop-and-Go-Bedingungen detektiert werden. Ein Unterbrechen eines Herunterschaltens kann angewandt werden, wenn Radschlupf detektiert wird, beispielsweise wenn auf einer vereisten Straße gefahren wird. Ein voraussehendes Verhindern von Hochschalt- und Her­ unterschaltvorgängen kann benutzt werden, wenn Radschlupf detektiert wird, beispielsweise wenn auf einer vereisten Straße gefahren wird und daher den Rädern weniger Drehmoment als möglich geliefert wird. Schließlich verbessert eine automatische Schaltprogrammauswahl auf der. Grundlage des Fahrerverhaltens, der Wirtschaftlichkeit, der Sportlichkeit, heißen/kalten Wetters usw. das Fahrerlebnis.

So ausgezeichnet, wie eine auf Fuzzy-Logik beruhende, elektronische Ge­ triebesteuerung sein mag, ist es problematisch, daß sie durch die Fähig­ keit des Kraftfahrzeugs begrenzt ist, irgendeine der obigen Bedingungen zu detektieren. Das Auftreten einer neuen Fahrbedingung muß schnell und zuverlässig detektiert werden. Welche Detektoren auch immer an dem Kraftfahrzeug angeordnet sind, sie können diese zukünftigen Fahrbedin­ gungen nicht vorhersagen.

Dementsprechend wird in der Technik die verbesserte Detektion von Fahr­ bedingungen benötigt, um diese mit elektronischen Steuerungen des An­ triebsstrangs eines Kraftfahrzeugs in Verbindung zu bringen.

Die vorliegende Erfindung ist eine mit dem Global Positioning System (GPS) erweiterte Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Primäre GPS-Daten von dem auf Satelliten beruhenden GPS und wahlwei­ se sekundäre GPS-Daten von damit in Beziehung stehenden GPS-Geräten, wie beispielsweise eine Landkartenanzeige, werden mit einem elektronisch gesteuerten Antriebsstrang in Verbindung gebracht, wobei sich der An­ triebsstrang in Abhängigkeit von den primären und wahlweise den sekun­ dären GPS-Daten elektronisch einstellt.

Bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefern pri­ märe GPS-Daten die Detektion eines Fahrzeugszustandes, auf die der An­ triebsstrang reagierend antwortet. Beispielsweise wird von einem GPS- Empfänger ein Aufwärtsfahren, d. h. ein Anstieg, oder ein Abwärtsfahren, d. h. ein Abstieg, des Fahrzeugs detektiert, und ein Controller oder ein elektronisches Modul des elektronischen Antriebsstrangs interpretiert die­ se Daten als eine zeitlich festgelegte Anstiegs- oder Abstiegsrate. Dann signalisiert das Getriebe gemäß einem vorbestimmten gespeicherten Algo­ rithmus, entweder in einen niedrigeren Gang zu schalten oder in einem niedrigeren Gang zu bleiben ohne hochzuschalten, bis das Ansteigen/Ab­ steigen nicht mehr detektiert wird.

Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefern primäre GPS-Daten in Kombination mit sekundären GPS-Daten eine De­ tektion eines Fahrzeugzustandes, der noch auftreten wird, auf den der An- Antriebsstrang proaktiv antwortet. Beispielsweise detektiert ein GPS-Emp­ fänger die Fahrzeugposition und die Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein in Beziehung stehendes GPS-Gerät, wie beispielsweise eine auf CD-ROM beruhende Landkartenanzeige, liefert Straßendaten vor dem Standort des Fahrzeugs. Ein Controller oder ein elektronisches Modul des elektroni­ schen Antriebsstrangs interpretiert die primären und sekundären GPS- Daten und signalisiert gemäß einem gespeicherten Algorithmus dem Getriebe, dem Motor oder einem anderen Fahrzeugsystem, sich elektro­ nisch darauf einzustellen.

Es ist dementsprechend ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Steue­ rung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die durch eine GPS-Schnittstelle erweitert ist.

Es ist ein zusätzliches Ziel der vorliegenden Erfindung, eine mit dem GPS erweiterte Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bereitzu­ stellen, die sich reagierend an anhaltende Fahrzeugzustände anpaßt. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine mit dem GPS erweiterte Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs zu schaf­ fen, die sich an nahe bevorstehende Fahrzeugzustände anpaßt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaften anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist

Fig. 1A eine Abwandlung der mit dem GPS erweiterten Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bei Kreis 1A von Fig. 1B,

Fig. 1B ein schematischer Überblick über eine mit dem GPS erweiterte Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungs­ form für die mit dem GPS erweiterte Steuerung eines An­ triebsstrangs eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Er­ findung und

Fig. 3 ein Beispiel der Arbeitsweise der mit dem GPS erweiterten Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1B der Zeichnungen zeigt einen Überblick über eine mit dem GPS erweiterte Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Anzahl von GPS-Satelliten 12 liefert Funksignale 14, die von einem GPS-Empfänger 16 über eine Antenne 18 empfangen werden. Primäre GPS-Daten werden entlang einer ersten Da­ tenleitung 18 von dem GPS-Empfänger 16 geliefert. Wahlweise können eine oder mehrere mit dem GPS in Beziehung stehende Geräte 20 in dem Kraftfahrzeug vorhanden sein, wie beispielsweise ein am Armaturenbrett montiertes, vom Benutzer auswählbares Landkartenanzeigegerät. Sekun­ däre GPS-Daten von den mit dem GPS in Beziehung stehenden Geräten 20 werden entlang einer zweiten Datenleitung 22 geliefert. Datenleitungen 24 übertragen die primären GPS-Daten und die sekundären GPS-Daten, falls welche vorhanden sind, zu einem oder mehreren elektronischen Modulen 26, 26', 26" des Kraftfahrzeugs. Die elektronischen Module inter­ tieren wiederum die primären GPS-Daten und die sekundären GPS-Daten, falls welche vorhanden sind, um eine Detektion von einem oder mehreren Fahrzeugzuständen vorzusehen. Das eine oder die mehreren elektroni­ schen Module können dann bewirken, daß sich ein oder mehrere Kraft­ fahrzeugsysteme 28, 28', 28" in Abhängigkeit von dem einen oder den mehreren detektierten Fahrzeugzuständen einstellt. Fig. 1A zeigt eine Ab­ wandlung dieses Schemas, wobei ein Controller 66 die primären und se­ kundären GPS-Daten empfängt, die Daten interpretiert und dann den ver­ schiedenen elektronischen Modulen der verschiedenen Kraftfahrzeugsy­ steme Ausführungsanweisungen signalisiert.

In Fig. 2 wird ein Beispiel zum Ausführen des mit dem GPS erweiterten elektronischen Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs 10 im Detail erläu­ tert.

Ein Verbrennungsmotor 30 nimmt Ansaugluft durch eine Ansaugluftboh­ rung 34 an einem Massenluftdurchsatzmesser 32 vom Hitzdraht- oder Dickfilmtyp vorbei auf, der eine Massenluftdurchsatzrate in die Bohrung hinein in ein Ausgangssignal MAF umwandelt. Die Beschränkung der An­ saugluft, die durch die Ansaugbohrung 34 hindurchtritt, wird durch eine herkömmliche manuelle oder elektronische Positionierung eines Ansaug­ luftventils 36 des rotierenden oder Drosselklappenventiltyps gesteuert. Die Position des Ansaugluftventils 36 innerhalb der Ansaugbohrung 34, wie beispielsweise die Drehstellung eines Drosselklappenventils, wird von ei­ nem Positionsmeßwandler 38 des potentiometrischen Typs umgewandelt, der eine Schleiffeder umfaßt, die entlang einer Widerstandsbahn mit dem Ansaugluftventil 36 rotiert, wobei der elektrische Widerstand zwischen der Schleiffeder und einem Ende der Bahn als Signal TP ausgegeben wird, das die Ventilverschiebung von einer Anfangsstellung weg angibt.

Eine Bypass-Leitung 40 öffnet sich an einem ersten Leitungsende in die Ansaugbohrung auf einer ersten Seite des Ansaugluftventils 36 und öffnet sich an einem zweiten Leitungsende, das dem ersten Leitungsende entge­ gengesetzt ist, auf einer zweiten Seite des Ansaugluftventils, die der ersten Seite des Ansaugluftventil 36 entgegengesetzt ist. Die Bypass-Leitung 40 stellt einen gesteuerten Bypass-Kanal um das Ansaugluftventil 36 herum bereit. Die Beschränkung des Luftdurchtritts durch die Bypass-Leitung 40 hindurch wird von einem elektronisch gesteuerten Bypass-Ventil V42 vom herkömmlichen, mit einem Solenoid oder einem Schrittmotor betätigten Typ in Ansprechen auf einen Ventilsteuerbefehl IAC gesteuert.

Der Ansaugluftdruck unterstromig des Ansaugluftventils 36 in einem Mo­ toransaugrohr (nicht gezeigt) wird von einem herkömmlichen Druckmeß­ umformer 44 in ein Ausgangssignal MAP umgewandelt. Ansaugluft wird durch das Ansaugrohr auf Motorzylinder-Ansaugkanäle (nicht gezeigt) ver­ teilt. Die verteilte Ansaugluft wird mit einer eingespritzten Kraftstoffmenge gemischt und zur Verbrennung Motorzylindern (nicht gezeigt) geliefert. Verbrennungsereignisse in den Zylindern treiben herkömmliche Kolben (nicht gezeigt) innerhalb der Zylinder hin- und hergehend an, wobei jeder Kolben über eine Pleuelstange (nicht gezeigt) mit einer Motorabtriebswelle 46, wie beispielsweise einer Kurbelwelle, verbunden ist. Die Drehge­ schwindigkeit der Motorabtriebswelle 46 (Motordrehzahl genannt) wird von einem Drehzahlsensor 48 vom Typ mit variablem magnetischem Wi­ derstand oder vom Hall-Effekt-Typ in ein Ausgangssignal RPMe umge­ wandelt.

Die Position des Drehzahlsensors 48 ist relativ zur rotierenden Abtriebs­ welle 46 in der Nähe von beabstandeten Zähnen oder Kerben (nicht ge­ zeigt) um einen Abschnitt der Abtriebswelle 46 herum fest. Der Hindurch­ tritt der Zähne oder Kerben durch das Magnetfeld eines Sensors erzeugt ein periodisches Sensorausgangssignal RPMe mit einer Signalfrequenz, die proportional zur Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 46 ist. Eine Win­ kelverschiebung des Motors über einen Motorzyklus kann unter Verwen­ dung einzelner Zyklen des Signals RPMe bestimmt werden, wobei bei­ spiels Weise jeder Zyklus das Auftreten eines Zylinderereignisses innerhalb eines Motorzyklus angibt.

Das Antriebsdrehmoment des Motors wird zu einem herkömmlichen Au­ tomatikgetriebe 50 durch einen hydrodynamischen Wandler 52 (Drehmo­ mentwandler) von irgendeinem geeigneten herkömmlichen Typ übersetzt, der einen Pumpenelement 54, das fest an der Abtriebswelle 46 angebracht ist und mit dieser rotiert, und eine Turbine 56 umfaßt, die fest an der Ge­ triebeantriebswelle 58 angebracht ist und mit dieser rotiert. Die Pumpe treibt Getriebefluid (nicht gezeigt) innerhalb des Drehmomentwandlers 52 an, um die Turbine 56 zur Kraftübersetzung hindurch bis zum Getriebe 50 anzutreiben. Das Getriebe sorgt für eine Übertragung eines Ausgangs­ drehmoments des Motors mit einem kontrollierten Übersetzungsverhältnis gemäß einem gegenwärtigen Status des Getriebes von der Getriebean­ triebswelle 58 zu einer Getriebeabtriebswelle 60 zur Aufbringung auf an­ getriebene Fahrzeugräder. Der gegenwärtige Status des Getriebes wird von einem Druckstatussignal Pcmd elektronisch ausgewählt und wird über den Status des Getriebeausgangssignals Sel angegeben.

In einem Status eines Parkens oder neutralen Getriebes rotiert die Getrie­ beantriebswelle 58 frei ohne irgendeine bedeutende, von dem Getriebe 50 auf diese aufgebrachte Drehmomentlast. In einem Status eines fahrenden Getriebes, der jeden Vorwärtsfahrgang oder den Rückwärtsgang des typi­ schen herkömmlichen Getriebes 50 umfassen kann, wird die beträchtliche Drehmomentlast des Getriebes und der angetriebenen Fahrzeugräder auf die Getriebeantriebswelle 58 aufgebracht. Eine derartige Drehmomentlast wird über den Drehmomentwandler 52 hinweg als eine Drehmomentlast zur Motorabtriebswelle 46 übersetzt. Ein Turbinendrehzahlsensor 62 wan­ delt die Drehgeschwindigkeit der Turbine 56 in ein Ausgangssignal RPMt um. Beispielsweise kann der Sensor 62 vom Typ mit variablem magneti­ schem Widerstand oder vom Hall-Effekt-Typ sein, wie beispielsweise in der Form eines Permanentmagneten, der von einer Drahtspule umgeben ist, die an einem Getriebegehäuse (nicht gezeigt) montiert ist. Die Position des Sensors ist relativ zu der rotierenden Turbine 56 oder der mit der Turbine rotierenden Getriebeantriebswelle 58 fest. Mehrere beabstandete Zähne oder Kerben sind um einen Abschnitt der Turbine 56 oder der Antriebs­ welle 58 herum vorgesehen, so daß sie an dem Sensor 62 vorbeitreten, wobei die Frequenz des Sensorausgangssignals RPMt proportional zur Drehgeschwindigkeit der Turbine 56 ist und als ein Eingangssignal auf die Steuerungsarbeitsgänge des Motorausgangsdrehmoments angewandt wird.

Getriebefluid zirkuliert durch das Getriebe 50 über einen herkömmlichen Getriebefluid-Zirkulationsweg (nicht gezeigt). Ein Temperatursensor 64 in der Form eines Thermistors oder Thermoelements ist in einer Position vor­ gesehen, die dem zirkulierenden Getriebefluid (wie beispielsweise Öl) aus­ gesetzt ist, um die Fluidtemperatur in ein Ausgangssignal Tt umzuwan­ deln. Ein Sensor für einen barometrischen Druck von irgendeinem geeig­ neten herkömmlichen Typ ist zum Umwandeln eines barometrischen Um­ gebungsdrucks in ein Ausgangssignal BARO vorgesehen. Alternativ kann der Drucksensor 44 unter geeigneten Bedingungen als Angabe des baro­ metrischen Drucks abgetastet werden, wobei die geeigneten Bedingungen Bedingungen sind, unter denen es im wesentlichen keinen Druckabfall über das Ansaugluftventil 36 hinweg gibt, wie beispielsweise Bedingungen mit einer Luftströmung von null oder Bedingungen eines vollständig offe­ nen Ansaugluftventils.

Ein Controller 66 vom herkömmlichen Ein-Chip-Typ oder einem Typ mit erweiterter Architektur umfaßt solche herkömmlichen Elemente, wie eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU 68 zum Ausführen einer Steuerung, arithmetischer und logischer Operationen, eine Eingabe/Ausgabe-Schal­ tung I/O 70 zum Steuern der Kommunikation von Eingangs- und Aus­ gangssignalen, Direktzugriffspeichereinrichtungen RAM 72 zur temporä­ ren Speicherung von Daten mit schnellem Zugriff und Nurlesespeicher­ einrichtungen ROM 74 zur dauerhaften Speicherung von Daten, Pro­ grammanweisungen usw.. Der Controller 66 empfängt die beschriebenen Signale BARO, Sel, Tt, RPMt, RPMe, MAF, TP und MAP und tastet durch Ausführung einer Reihe von im ROM 74 gespeicherten Programmanwei­ sungen, die Eingangssignale ab und erzeugt Antriebsstrangsteuerungs- und -diagnosebefehle, die an verschiedene Aktuatoren und Anzeigeein­ richtungen ausgegeben werden.

Beispielsweise wird periodisch ein Eingangsluft-Steuerbefehl IAC erzeugt und an Bypass-Ventil 42 als ein Strombefehl zum Antreiben des Ventils bis zu einer gewünschten Öffnungsstellung ausgegeben. Ferner wird bei­ spielsweise von dem Controller 66 auch ein Zündzeitpunktbefehl EST er­ zeugt und an einen herkömmlichen Zündungs-Controller 76 ausgegeben, der selbst in dem Controller 66 integriert oder ein alleinstehender Control­ ler sein kann und den Zweck hat, die Ausgaben von Ansteuerungssignalen an einzelne Zündkerzen (nicht gezeigt) zeitlich abzustimmen, um eine zeit­ lich abgestimmte Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches zuzulassen, das den Motorzylindern geliefert wird, wie es allgemein in der Technik verstan­ den wird. Das Signal EST kann als eine Funktion eines Zündzeitpunkt­ plans eines minimalen besten Drehmoments MBT bezeichnet werden, der für ein maximales Motorausgangsdrehmoment ohne Motorklopfen sorgt. Die Arbeitsgänge zum Ausführen von Antriebsstrang-Steuerungsarbeits­ gängen sind, wie beschrieben, auf eine schrittweise Art in dem ROM 74 gespeichert und werden, während der Controller 66 arbeitet, auf einer zeitlich abgestimmten Basis, wie beispielsweise alle zwölf Millisekunden, selektiv ausgeführt.

Der GPS-Empfänger 16 empfängt Signale von den GPS-Satelliten 12 über eine Antenne 18. Der GPS-Empfänger stellt Standort-, Höhen- und Ge­ schwindigkeitsdaten bereit, die alle primäre GPS-Daten bilden, die dann einer ersten Signalaufbereitungsschaltung (SCS1) 78 geliefert werden, die den primären GPS-Datenausgang des GPS-Empfängers in Daten umwan­ delt, die von dem Controller 66 interpretiert werden können, wobei die primären GPS-Daten im RAM 72 gespeichert sind. Beispielsweise kann SCS1 78 eine im Fahrzeug befindliche serielle Datenschnittstelle, wie bei­ spielsweise CAN oder SAE J1850, bereitstellen, Protokolle, die allgemein bei gegenwärtig produzierten Kraftfahrzeugen unterstützt werden.

Wahlweise sind ein oder mehrere mit dem GPS in Beziehung stehende Ge­ räte 20 in dem Fahrzeug eingebaut, wie beispielsweise ein Landkartenan­ zeigegerät, das einen am Armaturenbrett montierten Anzeigeschirm und ein von einem Benutzer auswählbares CD-ROM-Abspielgerät zum Laden ausgewählter Landkartendaten in den RAM des Gerätes aufweist. Bei ei­ ner bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das. Landkartenanzeigegerät eine auswählbare Routenkartierung, wobei ein Benutzer den Ort eines Routenendpunktes eingibt und das Gerät auf die primären GPS-Daten zugreift und eine zu fahrende Route in Verbindung mit einer Landkartenanzeige ausgibt, wobei der Standort des Fahrzeugs relativ zur Landkarte/Route in kontinuierlich aktualisierter Echtzeit ange­ zeigt wird. Das eine oder die mehreren mit dem GPS in Beziehung stehen­ den Geräte 20 stellen sekundäre GPS-Daten bereit, die einer zweiten Sig­ nalaufbereitungsschaltung (SCS2) 80 geliefert werden, die die Datensigna­ le in Daten umwandelt, die von der CPU 68 interpretiert werden können, wobei die sekundären GPS-Daten in dem ROM 72 gespeichert sind. Bei­ spielsweise kann SCS2 80 eine im Fahrzeug befindliche serielle Daten­ schnittstelle, wie beispielsweise CAN oder SAE J1850, bereitstellen, Proto­ kolle, die allgemein bei gegenwärtig produzierten Kraftfahrzeugen unter­ stützt werden.

Bei einem ersten Beispiel einer Arbeitsweise der mit dem GPS erweiterten Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges 10 stellt der GPS- Empfänger 16 Fahrzeughöhendaten bereit, und die CPU 68 signalisiert daraufhin eine Modifikation des Schaltdrucks des Getriebes 50 auf einen Druck, der durch einen Algorithmus vorbestimmt ist, der in dem ROM 74 gespeichert ist, so daß dieser ein optimaler Druck für diese Höhe ist. So­ mit behält ein Leitungsdruck-Steuersolenoid (siehe beispielsweise U.S.- Patent 5 934 322) unabhängig von der Höhe des Fahrzeugs ein gleichmä­ ßiges Schaltgefühl.

Bei einem zweiten Beispiel einer Arbeitsweise der mit dem GPS erweiterten Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges 10 stellt der GPS- Empfänger 16 Höhendaten bereit, die im RAM 72 gespeichert werden. Die CPU 68 greift auf diese Daten zu und bestimmt, ob das Fahrzeug sich in einem zeitlich ausgedehnten Abstieg befindet, wie es durch einen im ROM 74 gespeicherten Algorithmus definiert wird. Wenn dies der Fall ist, signa­ lisiert die CPU 68 einem Steuermodul des Getriebes 50, über die Getriebe­ schaltsolenoide in einen niedrigeren Gang zu schalten, um somit die Fahr­ zeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten und weniger Bremsenverschleiß zu erhalten.

Ein anderes Beispiel einer Arbeitsweise der mit dem GPS erweiterten Steuerung eines Antriebsstrangs 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Während ein Fahrzeug entlang eines relativ horizontalen Straßenabschnitts A fährt, ist die GPS-Schaltsteuerung nicht aktiv, da die Straßensteigungen mäßig und temporär sind. Beim Eintritt in einen berg­ aufwärts verlaufenden Straßenabschnitt B wird die GPS-Schaltsteuerung aktiv und die CPU 68 wird dem Getriebe 50 signalisieren, herunterzu­ schalten, wenn die Rate des Höhenanstiegs auf der Grundlage von im RAM 72 gespeicherten primären GPS-Daten höher als eine vorbestimmte, im ROM 74 gespeicherte Schwelle ist. Wenn das Fahrzeug einen Straßen­ abschnitt C erreicht, empfängt die CPU primäre GPS-Daten, die anzeigen, daß die Straße nun relativ horizontal ist, woraufhin die im ROM 74 ge­ speicherte Anstiegsratenschwelle nicht länger überschritten wird und die CPU nun dem Getriebe signalisiert, hochzuschalten, wobei diese Bedin­ gung weiterhin durch den Straßenabschnitt D hindurch angewandt wird. Die CPU empfängt primäre GPS-Daten, daß die Straße bei Straßenab­ schnitt E ansteigt, und wenn die Anstiegsrate die im ROM gespeicherte Schwelle übersteigt, signalisiert die CPU dem Getriebe, herunterzuschal­ ten. Bei Straßenabschnitt F empfängt die CPU primäre GPS-Daten, die anzeigen, daß die Anstiegsrate kleiner als die im ROM gespeicherte Schwelle ist, woraufhin die CPU dem Getriebe signalisiert, hochzuschal­ ten. Beim Eintritt in den Straßenabschnitt G empfängt die CPU primäre GPS-Daten, die ein Absteigen anzeigen. Wenn die Abstiegsrate größer als eine vorbestimmte, im ROM 74 gespeicherte Schwellenabstiegsrate ist, signalisiert dann die CPU dem Getriebe, herunterzuschalten. Entlang ei­ nes Straßenabschnitts H wird die Straße wieder horizontal, und die pri­ mären GPS-Daten, die dies so anzeigen, werden von der CPU verarbeitet, die daraufhin dem Getriebe signalisiert, hochzuschalten. Entlang der Straßenabschnitts I bestimmt die CPU aus primären GPS-Daten, daß die Anstiegsrate schneller als die vorbestimmte Schwelle ist, woraufhin ein Herunterschaltsignal an das Getriebesteuermodul geschickt wird. Auf gleiche Weise werden primäre GPS-Daten von der CPU aus im RAM ge­ speicherten Daten und dem im ROM residenten Algorithmus verarbeitet, daß ein Hochschalten beim Eintritt in den Straßenabschnitt J signalisiert wird, ein Herunterschalten beim Eintritt in den Straßenabschnitt K signa­ lisiert wird, ein Hochschalten beim Eintritt in den Straßenabschnitt L sig­ nalisiert wird, und ein Herunterschalten an einem Standort entlang des Straßenabschnitts M signalisiert wird, bei dem die Abstiegsrate die im ROM gespeicherte Schwelle überschreitet. Zusätzlich zu den zuvor er­ wähnten Getriebeschaltvorgängen kann die CPU verschiedenen Motor­ komponenten signalisieren, sich optimal auf Höhenänderungen einzustel­ len.

In dieser Hinsicht ist zu sehen, daß die GPS-Erweiterung der Antriebs­ strangsteuerung einen gewünschten Gang in Abhängigkeit von der Stra­ ßensteigung ohne Eingriff durch den Fahrer liefert (nur außerhalb des manuellen Modus).

Nun, wenn sich ein oder mehrere mit dem GPS in Beziehung stehende Ge­ räte 20 an Bord des Fahrzeugs befinden, sind weitere GPS-Erweiterungen der Steuerung des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs möglich.

Es ist einzusehen, daß die mit dem GPS erweiterte Steuerung eines An­ triebsstrangs eines Kraftfahrzeugs 10 eine Einstellung von jedem elektro­ nisch steuerbaren System des Fahrzeugs einschließlich des Motors und des Getriebes sowie anderer Systeme zuläßt.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine mit dem Global Positioning System (GPS) erweiterte elektronische Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Primäre GPS-Daten von einem GPS-Empfänger sor­ gen für eine Detektion eines Fahrzeugzustandes, auf den der elektronische Antriebsstrang reagierend anspricht. Beispielsweise kann eine Detektion eines Bergauffahrens oder Bergabfahrens eines Fahrzeugs selektiv in einer Anweisung an das Getriebe resultieren, in einen niedrigeren Gang zu schalten oder in einem niedrigeren Gang zu bleiben ohne hochzuschalten, bis das Bergauffahren/Bergabfahren nicht mehr detektiert wird.

Claims (12)

1. Mit dem Global Positioning System (GPS) erweiterte Steuerung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend:
mindestens ein elektronisch gesteuertes System eines An­ triebsstrangs,
einen GPS-Empfänger zur Bereitstellung primärer GPS-Daten, und
ein elektronisches Mittel, das mit dem GPS-Empfänger und dem mindestens einen elektronisch gesteuerten System verbunden ist, um das mindestens eine elektronisch gesteuerte System in Ab­ hängigkeit von den primären GPS-Daten elektronisch einzustellen.

2. Mit dem GPS erweiterte Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Mittel umfaßt:
eine zentrale Verarbeitungseinheit, und
einen Speicher, der elektronisch mit der zentralen Verarbei­ tungseinheit verbunden ist, wobei der Speicher mindestens einen vorbestimmten Algorithmus speichert, um die zentrale Verarbei­ tungseinheit in Abhängigkeit von den primären GPS-Daten anzu­ weisen.

3. Mit dem GPS erweiterte Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine elektronisch gesteuerte System ein Getriebe umfaßt, wobei die zentrale Verarbeitungseinheit dem Getriebe in Abhängigkeit von den primären GPS-Daten und dem mindestens ei­ nen vorbestimmten Algorithmus mindestens eine Einstellungsan­ weisung signalisiert.

4. Mit dem GPS erweiterte Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese mindestens ein mit dem GPS in Beziehung stehendes Gerät umfaßt, das mit dem elektronischen Mittel verbunden ist, um se­ kundäre GPS-Daten bereitzustellen, wobei der Speicher mindestens einen vorbestimmten Algorithmus speichert, um die zentrale Verar­ beitungseinheit in Abhängigkeit von den primären GPS-Daten und den sekundären GPS-Daten anzuweisen.

5. Mit dem GPS erweiterte Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine elektronisch gesteuerte System ein Getriebe umfaßt, wobei die zentrale Verarbeitungseinheit dem Getriebe in Abhängigkeit von den primären GPS-Daten, den sekundären GPS- Daten und dem mindestens einen vorbestimmten Algorithmus min­ destens eine Einstellungsanweisung signalisiert.

6. Mit dem GPS erweiterte Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die primären und die sekundären GPS-Daten durch das elektroni­ sche Mittel eine Detektion von mindestens einem voraussichtlichen Fahrzeugzustand bereitstellen.

7. Mit dem GPS erweiterte Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Mittel das mindestens eine elektronisch gesteuerte System in Abhängigkeit von dem mindestens einen voraussichtli­ chen Fahrzeugzustand vor dem tatsächlichen Auftreten des mindes­ tens einen voraussichtlichen Fahrzeugzustandes elektronisch ein­ stellt.

8. Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung von Daten des Global Positioning System (GPS), mit den Schritten, daß:
primäre GPS-Daten über einen GPS-Empfänger empfangen werden,
die primären GPS-Daten elektronisch verarbeitet werden, um mindestens einen Fahrzeugzustand zu detektieren, und
mindestens ein elektronisch gesteuertes System eines Kraft­ fahrzeugs angewiesen wird, sich auf den detektierten mindestens einen Fahrzeugzustand einzustellen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
sekundäre GPS-Daten von mindestens einem mit dem GPS in Be­ ziehung stehenden Gerät bereitgestellt werden,
wobei der Schritt des elektronischen Verarbeitens ferner die sekun­ dären GPS-Daten elektronisch verarbeitet, um den mindestens ei­ nen Fahrzeugzustand zu detektieren.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des elektronischen Verarbeitens mindestens eines vor­ aussichtlichen Fahrzeugzustandes detektiert.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Anweisens das mindestens eine elektronisch gesteu­ erte System des Kraftfahrzeugs anweist, sich auf den detektierten mindestens einen voraussichtlichen Fahrzeugzustand einzustellen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Anweisens die Einstellung vor dem tatsächlichen Auftreten des voraussichtlichen Fahrzeugzustandes anweist.