Brevet FR2605737A1 — publié le 19880429

PROCEDE DE DETERMINATION DE L'INERTIE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE ET REGULATION AUTOMATIQUE DE GROUPE MOTOPROPULSEUR. La présente invention a pour objet l'amélioration de la régulation automatique d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile par détermination de l'inertie du véhicule automobile en mouvement et reconnaissance de sa masse. Les véhicules automobiles et en particulier les véhicules industriels disposent de plus en plus fréquemment de moyens de gestion automatisés du groupe notopropulseur. Afin de pouvoir optimiser cette gestion automatique, il est nécessaire de disposer de certaines grandeurs physiques essentielles pour les fonctions de régulation. Certaines grandeurs sont parfaitement connues et elles peuvent être communiquées au cours de chaque phase de pilotage du vehicule au systeme de gestion automatisé. I1 en est ainsi du rapport de transmission, du débit du carburant injecté ou de la position de la crémaillere de la pompe d'injection, de la pression d'admission, de la température d'admission etc. D'autres grandeurs doivent être calculées et réactualisées sans cesse par programme. I1 s'agit de grandeurs directement déduites des valeurs acquises par un certain nombre de capteurs tels que le couple moteur, la consommation en carburant etc. Une troisieme classe de grandeurs physiques englobe celles qui ne peuvent être identifiées que pendant certaines phases de pilotage bien précises du groupe motopropulseur. L'inertie du véhicule est l'une de ces grandeurs. L'inertie d'un véhicule peut évoluer dans un rapport de un a cinq pour un véhicule industriel et il est impératif de ne pas utiliser les mêmes lois de régulation dans le cas d'un tracteur a vide dont la masse est de l'ordre de 8 tonnes et dans le cas d'un véhicule comprenant le tracteur et sa remorque dont la masse globale peut être de l'ordre de 40 tonnes. En effet les courbes transitoires obtenues solct très différentes si l'on conserve les mêmes parametres de régulation. Pour que l'automatisme maltaise les phases transitoires, on est donc amené à choisir pour les paramètres de régulation des valeurs dépendant des grandeurs physiques à contrôler.Jusqu'ici les régulations fonctionnaient avec des paramètres constants qui ne pouvaient être qu'un compromis entre différents cas de fonctionnement. La présente invention a donc pour objet de permettre une telle gestion ou régulation automatique optimisée de la marche d'un véhicule automobile, en particulier d'un véhicule industriel. Le procédé de détermination automatique de l'inertie d'un véhicule automobile en mouvement selon l'invention est adapté à un véhicule comportant un groupe motopropulseur muni d'une transmission à plusieurs rapports de transmission. Selon l'invention, pour une valeur déterminée du couple moteur, on mesure une première accélération imprimée au véhicule par le groupe motopropulseur pour un premier rapport de transmission et on mémorise le résultat de la mesure. On mesure ensuite une deuxième accélération imprimée au véhicule par le groupe motopropulseur pour un deuxième rapport de transmission différent du premier rapport de transmission et pour la même valeur du couple moteur. On procède ensuite au calcul de l'inertie recherchée du véhicule à partir des valeurs d'accélération ainsi mesurées et du couple moteur correspondant. On utilise de préférence les deux premiers rapports de la transmission pour procéder aux deux mesures d'accélération. Grâce à cette détermination en marche de l'inertie du véhicule automobile permettant également d'appréhender la masse du véhicule, il est possible selon l'invention d'optimiser un procédé de régulation automatique du groupe motopropulseur du véhicule automobile, notamment par action sur le débit du carburant injecté. On utilise pour ce faire un calculateur commandant en particulier les passages des rapports de transmission de la transmission du véhicule. Selon l'invention, une valeur estimée initiale de l'inertie du véhicule est mémorisée dans le calculateur. Puis on procède à une détermination de l'inertie du véhicule en mettant en oeuvre le procédé de l'invention tel qu'indiqué précédemment.Enfin la valeur de l'inertie utilisée daes la régulation est réactualisée par la valeur ainsi déterminée, dès que la régulation se trouve dans une phase de pilotage stable, les coefficients de régulation étant alors auto-adaptés en fonction de cette valeur réactualisée de l'inertie du véhicule. On comprendra mieux l'invention à la description d'un mode de réalisation particulier faite en relation avec le dessin annexé sur lequel la figure unique représente schématiquement une architecture électronique de groupe motopropulseur de véhicule industriel. Pour pouvoir effectuer une régulation optimisée du régime moteur d'un véhicule par contrôle du débit de carburant injecté, le calculateur correspondant doit connaitre à tout moment l'inertie du véhicule I ramenee au moteur. En effet l'accélération moteur g que le calculav teur souhaite contrôler s 'écrit dE REG = CM - CR (I) g ss t Im + Iv où CM est le couple moteur CR est le couple résistant Im est l'inertie du moteur et Iv est l'inertie du véhicule On sait par ailleurs que l'inertie du véhicule est égale à MR2 Iv = 2 (11) a où R est le rayon des roues du véhicule et a le rapport de transmission engagé. Le rapport de transmission est une grandeur parfaitement connue par le calculateur de transmission. Seule doit être déterminée l'inertie du véhicule pour maltriser les courbes transitoires souhaitées de la régulation. Afin de déterminer le débit de carburant injecté qui lui permettra d'obtenir l'accélération souhaitée pour le véhicule, le calculateur doit donc tenir compte des paramètres suivants - le rapport de transmission a; - l'inertie du véhicule Iv qui est une grandeur variable; - l'inertie du moteur Im qui est une valeur fixe; - l'erreur entre le régime moteur REG et sa valeur de consigne CONS(REG);; - l'accélération du moteur qui correspond à la variation de la vitesse ou régime du moteur dans le temps soit b REG t Si on utilise par exemple une régulation du type proportionnelle, intégrale, dérivée (PID) la valeur du débit de carburant injecté Qinj est exprimée par l'équation Qinj = Kp[CONS(REG) - REG] + KD #REG + KI #e (III) # t où les coefficients Kp, KD et KI sont des coefficients de régulation réactualisés dépendant du rapport de transmission et de l'inertie. Une modification de ces coefficients de régulation permet de modifier à volonté les courbes transitoires de la régulation. Dans l'architecture illustrée sur la figure 1, le calculateur central 1 reçoit les consignes du conducteur du véhicule par l'entrée 2. Le calculateur central 1 est par ailleurs relié en vue d'un dialogue réciproque avec les autres calculateurs du système de gestion à savoir le calculateur commandant le moteur, référencé 3, et le calculateur de la transmission, référencé 4, calculateur commandant l'injection électronique, référencé 5 étant par ailleurs relié en vue d'un dialogue réciproque avec le calculateur 3 commandant le moteur. Les calculateurs 3, 4, sont reliés au calculateur central 1 par un bus de transmission 6 de valeurs de consigne et par un bus de transmission 7 des grandeurs de commande qui permet un retour d'information fournissant au calculateur central 1 l'état des différents capteurs faisant partie du système et non représentés sur la figure. Il enest de même entre les calculateurs 3 et 5. Le calculateur central 1 peut donc élaborer, à titre de valeur de consigne, le rapport de transmission souhaité qu'il transmet au calculateur de transmission 4 par le bus 6. De la même manière le calculateur central 1 élabore le régime moteur souhaité qu'il transmet au calculateur 3 commandant le moteur par l'intermédiaire du bus 6. Enfin le calculateur central 1 transmet au calculateur moteur 3 kt au calculateur de transmission 4 les grandeurs physiques qui leur sont nécessaires pour l'adaptation des paramètres de régulation en fonction de l'état de pilotage du véhicule. L'une de ces grandeurs constitue l'inertie du véhicule qui peut être déterminée selon l'invention dès que le véhicule est en mouvement et que les deux premiers rapports de transmission ont été engagés.Dans ce but, le calculateur central I mémorise selon l'invention "au vol" c'est-à- dire pendant les deux premiers rapports de la transmission, les valeurs mesurées caractérisant les phases d'accélération. Dans une phase d'accélération où plusieurs rapports de transmis- sion sont parcourus, le rôle du calculateur central 1, en plus de son rôle de maître pilote, est donc d'enregistrer certains paramètres pendant les phases transitoires et en particulier le couple moteur CM et les deux accélérations gl et g2 correspondant aux deux premiers rapports de la transmission al et a2 ou éventuellement à deux autres rapports de transmission différents.. Pour un véhicule donné, on connaît la valeur de l'inertie du moteur Im. On connaît également la valeur des différents rapports de transmission et en particulier celle des deux premiers rapports al et a2. On connalt en outre la valeur de l'accélération du moteur g=nREG Zon t On connaît également le rayon R des roues du véhicule. On peut en déduire, en tenant compte des formules (I) et (II) précédemnent mentionnées, la valeur de l'accélération du véhicule g1 pour un premier rapport de transmission engagé al Cette équation qui caractérise l'accélération du véhicule gl obtenue lorsque le rapport al de la transmission est engagé, comporte deux inconnues à savoir le couple résistant C3 et la masse du véhicule M.Pour pouvoir déterminer l'inertie et la masse du véhicule M, on utilisera selon la présente invention une deuxième information fournie par la valeur de l'accélération g2 lorsque un deuxième rapport de transmission a2 est engagé, le rapport de transmission a2 suivant immédiatement le rapport al. Cette accélération peut s'exprimer a1 Le couple résistant CR x a2 qui apparaît dans l'équation (V) déterminant la valeur de l'accélération g2 obtenue sur le deuxième rapport de la transmission diffère du couple résistant CR vu par le moteur dans le cas de la formule (IV) définissant la valeur de l'accélération gl pour le premier rapport de la transmission par le rapport al/a2 des deux premiers rapports de transmission. En effet le couple résistant, tel que vu du moteur, varie lorsque le rapport de transmission est modifié. Les deux mesures effectuées sur l'accélération du véhicule pour les deux rapports de la transmission sont faites dans des conditions telles que le couple moteur CM reste au même niveau pour les deux mesures. Dans ces conditions, selon l'invention, le système parcourt les deux rapports de transmission al et a2 en mesurant chaque fois l'accélération obtenue gl et g2. La valeur constante du couple moteur CM ainsi que les deux valeurs mesurées de l'accélération gl et g2 sont mémorisées. Les deux équations (IV) et (V) permettent aisément l'élimination de la grandeur inconnue constituée par le couple résistant CR et la détermination de l'inertie du véhicule MR2 qui s' exprime alors Dans cette équation on notera que les valeurs al et a2 sont des constantes qui sont présentes dans la mémoire du calculateur. Le rapport al/a2 est également précalculé dans le calculateur de même 2 que les produits al x a2 et (a2) . Seules les valeurs des accéléra tions gl et g2 stockées en mémoire pendant les phases d'accélération et de passage de deux rapports de transmission ainsi que le couple moteur correspondant CM sont donc nécessaires pour permettre selon 2 l'Invention, le calcul de l'inertie MR .Bien entendu il y a lieu d'effectuer la mesure pour la même valeur du couple moteur CM pour chacun des deux rapports de transmission. Pour permettre l'optimisation de la régulation automatique du groupe motopropulseur du véhicule, en particulier lors de l'initialisation du système, le calculateur central considère dans un premier temps que la masse du véhicule est une valeur fixe prédéterminée choisie par exemple entre 20 et 30 tonnes. Le calculateur peut alors réactualiser cette valeur dès qu'il a commandé au moins deux passages de rapport de la transmission. Pour cela il lui suffit d'aller chercher en mémoire le couple moteur et l'accélération tel qu'elle a été mesurée et mémorisée pour chacun des deux rapports de la transmission, de préférence les deux premiers rapports. Les valeurs de l'inertie sont par ailleurs mémorisées dans le calculateur sur la base de valeurs des paramètres déterminées initialement par l'expérience par exemple au moyen d'un simulateur.La valeur ainsi calculée pour l'inertie MR ou la valeur de M qui est la masse totale du véhicule, peut alors être communiquée par l'intermédiaire du calculateur central 1 au calculateur moteur 3. Ce dernier connaissant également le rapport de transmission engagé a qui lui est fourni par le calculateur central 1 en provenance du calculateur de transmission 4 peut être parfaitement maître des régimes transitoires du moteur par une adaptation adéquate des coefficients de régulation proportionnelle intégrale et dérivée. En pratique on comprendra qu'il est préférable de choisir les deux premiers rapports de la transmission pour procéder aux deux mesures d'accélération. I1 est ainsi possible de connaître au plus tôt l'inertie recherchée du véhicule. Rien ne s'oppose cependant à ce que la mesure soit faite pour deux autres rapports si cela s avère préférable dans certains cas particuliers. Bien que l'on ait décrit l'invention sur la base d'un exemple utilisant deux rapports de transmission se suivant immédiatement, on comprendra également qu' il serait possible de faire les mesures d'accélération pour deux rapports de transmission ne se suivant pas immédiatement, par exemple le premier et le troisième, à condition d'en tenir compte convenablement dans les calculs. Par ailleurs bien que l'invention ait été décrite à l'aide d'un exemple de transmission à rapports étagés on comprendra qu'elle s'appliquerait dans les mêmes conditions au cas d'une transmission à rapport de transmission variable en continu. I1 conviendrait alors de mémoriser la valeur instantanée de chaque rapport de transmission au moment même où la mesure d'accélération est faite. On notera que le calcul d'inertie ainsi effectué par le calculateur central ne constitue pas une tâche prioritaire pour celui-ci. Les valeurs nécessaires au calcul sont stockées de préférence pendant les phases transitoires de la régulation et sont utilisées par le calculateur principal essentiellement lorsque celui-ci se trouve dans une phase stable de pilotage. La valeur de l'inertie ainsi déterminée peut également être communiquée à d'autres calculateurs du véhicule par le biais d'un bus série. On pourrait par exemple envisager de réguler une suspension active du véhicule qui pourrait alors tenir compte de cette information pour affiner ses coefficients de régulation. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination automatique de l'inertie d'un véhicule automobile en mouvement comportant un groupe motopropulseur muni d'une transmission à plusieurs rapports de transmission caractérisé par le fait que, pour une valeur déterminée du couple moteur, on mesure une première accélération imprimée au véhicule par le groupe motopropulseur pour un premier rapport de transmission; on mémorise le résultat de la mesure; on mesure une deuxième accélération imprimée au véhicule par le groupe motopropulseur pour un deuxième rapport de transmission différent du premier rapport de transmission, pour la même valeur du couple moteur; et on calcule l'inertie recherchée a partir des valeurs d'accélération ainsi mesurées et du couple moteur correspondant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux rapports de la transmission sont les deux premiers rapports de la transmission. 3. Procédé de régulation automatique d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile, notamment par action sur le débit du carburant injecté, avec un calculateur commandant, en particulier, les passages des rapports de transmission d'une transmission du véhicule, caractérisé par le fait qu'une valeur estimée initiale de l'inertie du véhicule est mémorisée dans le calculateur puis qu'on procède à une détermination de l'inertie en mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1 ou 2 et enfin que la valeur de l'inertie utilise dans la régulation est réactualisée par la valeur ainsi déterminée dès que la régulation se trouve dans une phase de pilotage stable, les coefficients de régulation étant alors auto-adaptés en fonction de cette valeur réactualisée de l'inertie.