Brevet FR2737760A1 — publié le 19970214

PROCEDE DE COMMANDE D'UNE TRANSMISSION AUTOMAOUE La pressente invention se rapporte à la commande des transmissions automatiques. Plus préåsément, elle concerne un procédé de commande des changements de rapport sur une transmission automatique à rapports étagés. Les stratégies de pilotage des boîtes de vitesses automatiques mises au point par les constructeurs visent principalement à tenir compte de l'état de la route, par exemple pour adapter automatiquement le comportement de la boîte lors d'un trajet en montagne, réduire le nombre de changements de rapports en courbe ou sur des routes sinueuses, etc... Par la publication EP 0503 948, on connaît un procédé de contrôle des changements de rapport sur une transmission automatique reposant sur l'exploitation de cinq lois de passage, dédiées respectivement aux parcours urbains et sur terrains plats, aux trajets en montagne particulièrement sinueux, aux descentes nécessitant du frein moteur, aux descentes nécessitant beaucoup de frein moteur, et aux trajets en montagne peu sinueux. Selon cette publication, un système de contrôle reconnait le type du trajet emprunté par le conducteur, grâce au traitement en logique floue, de différents paramètres mesurés sur le véhicule, de sorte que ce système est capable de choisir, en toutes circonstances, la loi de passage la mieux adaptée au trajet. La stratégie de pilotage décrite dans la publication EP 0503 948 a pour principal intérêt de tenir compte du comportement du conduteur, et des conditions de roulage du véhicule, et d'adapter automatiquement la commande des passages à celles ci. En revanche, elle ne tient pas compte de ses véritables intentions à savoir s'il souhaite accélérer, freiner ou maintenir sa vitesse constante. De plw, les règles mises en oeuvre dans cette stratégie n'intègrent pas de critère de consommation de carburant. Enfin, le principe du basculement entre des cartographies de lois de passages préétablies se traduit par un encombrement de mémoire important dans le calculateur, et par la difficulté d'adopter en temps réel la solution la mieux adaptée aux conditions de roulage, la mise au point des différentes cartographies de passage supposant dans tous les cas un nombre élevé d'opérations. D'autres stratégies de pilotage connues visent à adapter le comportement d'une boîte de vitesses automatique au style de conduite de chaque usager. La publication FR 2697 884 décrit à ce sujet un dispositif de commutation pour boîte de vitesses, capable de modifier le comportement de celle-ci après avoir identifié un comportement "nerveux", à partir d'une analyse de l'actionnement d'un élément de réglage de puissance, tel que le papillon d'admission des gaz. Cette publication prévoit donc de modifier le comportement d'une boîte de vitesses automatique en fonction du style de conduite, mais ne propose pas de stratégie de commande des passages permettant d'appliquer de telles modifications. La présente invention a pour but d'établir une stratégie globale de commande des changements de rapport sur une boîte de vitesses automatique, tenant compte de chaque situation, du style de conduite, des intentions réelles du conducteur, de la consommation, et des conditions d'utilisation du moteur. La présente invention vise à supprimer les inconvénients précités, en prenant directement en considération les intentions du conducteur, et en induisant le volume des données stockés en mémoire. Elle concerne un procédé de commande des changements de rapport d'une transmission automatique à partir de signaux relatifs au rapport engagé, au régime moteur, à l'ouverture du papillon d'admission des gaz, à l'enfoncement de la pédale de frein, à l'enfoncement de la pédale d'accélération et à la vitesse de déplacement du véhicule.Ce procédé est caractérisé en ce que si le véhicule accélère, la décision d'engager un rapport nl différent de n est prise en application de règles de logique floue relatives à l'appartenance de la différence entre une accélération de consigne &gamma;;c et l'accélération potentielle du véhicule ri sur chacun des rapports de la transmission à des plages de différence prédéterminées, tandis que si le véhicule freine ou décélère, la décision d'engager un rapport n2 est prise en application de règles de logique floue relatives à l'appartenance du régime #n sur le rapport n et du régime #n-1 sur le rapport n-l, à des plages de rimes prédéterminées. L'invention prévoit cependant que si le véhicule roule en dessous d'une vitesse limite, le premier rapport de la transmission est imposé. Conformément à l'invention, la décision d'engager un rapport n2 permettant d'adapter le comportement du véhicule en décélération est prise si le conducteur appuie sur sa pédale de frein, si l'ouverture a est inférieure à un premier seuil ai ou si la dérivée a' de a par rapport au temps est inférieure à un second seuil g, tandis que la décision d'engager un rapport nl permettant d'adapter le comportement du véhicule en accélération est envisagée dans tous les autres cas. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celles, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 présente les différents paramètres pris en compte, - la figure 2 relate l'ensemble de la stratégie mise en oeuvre, - la figure 3 se rapporte à la détermination du rapport de la transmission en situation d'acce1ération, - la figure 4 se rapporte à la détermination du rapport de la transmission en situation de décélération, - les figures SA, 5B et 5C illustrent l'application de règles floues en situation de décélération, - la figure 6 illustre l'application de règles floues aux mesures de la décélération du véhicule, - les figures 7A et 7B illustrent l'application de règles floues en situation d'accélération, - Les figures 8A, 8B et 8C concernent des règles de réduction de consommation, et - les figures 9A et 9B concernent des règles relatives au critère de respect du fonctionnement du moteur. La figure 1 fait état de différents capteurs associés respectivement au moteur 1 d'un véhicule, à sa transmission automatique 2, et au sélecteur manuel 3 de celle-ci, regroupant les fonctions habituelles D (drive), N (neutral) et R (reverse). Ces capteurs, relies à une unité de contrôle (Transmission Control Unit) 4 de la transmission sont les suivants. Un premier capteur, ou capteur de rapport engagé 6 est monté sur la transmission 2. Un second capteur 7 monté sur le moteur 1 détecte le régime X de celui-ci. Un troisième capteur 8 délivre un signal a représentatif de l'ouverture du papillon des gaz exprimée en degrés. Un quatrième capteur 9 délivre un signal de position de pedale d'accélérateur tout ou rien k (k = 0 ou 1) détectant l'enfoncement pied à fond de la pédale d'accélération par le conducteur, ou "kick-down", correspondant à une demande de couple maximal. Un cinquième capteur, ou capteur de frein 11, également du type tout ou rien, signale l'appui du conducteur sur sa pédale de frein. Enfin, un sixième capteur 12 délivre un signal Yt représentatif de l'accélération transversale du véhicule, exprimé en mètres par seconde carrée (m/s) et un septième capteur 13 indique la vitesse linéaire de déplacement du véhicule v en mètres par seconde (m/s). Conformément à l'invention, l'unité de contrôle 4 traite les signaux émis par l'ensemble de ces capteurs pour déterminer le rapport n à conserver ou à engager sur la transmission 2. Cette détermination, effectuée en utilisant des règles de calcul relevant de la technique dite "hiérarchisée floue", s'effectue selon une cadence régulière, par exemple de l'ordre de 30 Hz, lorsque le conducteur a sélectionné le mode D (drive) à l'aide de son sélecteur 3. La figure 2 indique que la détermination du rapport à engager repose sur l'exploitation des paramètres f, a, et a' (dérivée par rapport au temps de l'ouverture papillon a calculée dans l'étape 201). Les paramètres sont exploités dans l'étape de calcul 202 consistant à vérifier si l'une des conditions suivantes est remplie: - pédale de frein enfoncée (f=1), ou -ouverture papillon inférieure à un premier seuil, a - dérivée de l'ouverture papillon inférieure à un second seuil, a L'étape de calcul 202 permet d'établir si le conducteur freine ou s'il relâche le pied de l'accélérateur. Si tel est le cas (signal 0) l'étape 203 est impose en vue de déterminer le rapport n2 permettant d'adapter le frein moteur à la décélération du véhicule, sinon (signal 1) c'est l'étape 204 qui est mise en oeuvre afin de déterminer le rapport nl qui permettra d'adapter l'accélération du véhicule à la demande d'accélération du conducteur. Conformément à l'étape 205, le rapport à engager peut être le rapport nl, le rapport n2, ou obligatoirement le premier rapport de la transmission, si le véhicule roule lentement (v La figure 3, relative à l'étape de calcul 204, montre que celle-ci exploite les informations n, a, et v ainsi qu'un signal s relatif au style de conduite du conducteur, compris entre 0 et 1 et déterminé par exemple en phase d'accélération, à partir d'une analyse du rapport entre l'accélération de consigne souhaitée par le conducteur et l'accélération de consigne maximale qu'il obtiendrait pied à fond, etlou de la valeur de la décélération mesurée &gamma;m en phase de déce1ération. Les signaux, v, n et s sont exploités dans l'étape 304, pour calculer une accélération de consigne &gamma;c, représentative de l'accélération souhaitée par le conducteur, par exemple en pondérant par le coefficient s du style de conduite une accélération de consigne, dite économique, SYcons-éco, et une accélération de consigne sport, tcons-sport, dite sportive, calculées à partir des mesures de a et de v de façon à obtenir respectivement un réglage de type économique privilégiant la minimisation de la consommation, et un réglage de type sportif privilégiant le brio de la voiture, par exemple en application de la formule:: L'étape de calcul 301 détermine les régimes potentiels #i du moteur sur chacun des rapports de la transmission, par la formule: ki étant le rapport de démultiplication global de la transmission sur le rapport i, et r étant le rayon des roues du véhicule. L'étape de calcul 302 détermine les accélérations potentielles du véhicule ai sur chacun des rapports de la transmission, par exemple de la façon suivante: - C étant le couple moteur selon la cartographie de celuici, pour les valeurs de a et oi existantes, -r étant le rayon de la roue du véhicule -M étant la masse standard du véhicule transportant deux personnes, - Ta étant la traînée aérodynamique du véhicule, calculée par exemple selon la formule oùp est la densité de l'air, et S le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule, et V la vitesse du véhicule, et - Tr étant la traînée de roulement du véhicule, calculée par exemple selon la formule oùgest l'accélération de la pesanteur et kr un coefficient de résistance au roulement. L'étape de calcul 303 détermine les consommations instantanées potentielles Ci sur chaque rapport (en litres au 100 km), notamment à partir des relevés cartographiques de consommation spécifiques du moteur. Enfin, ltétape de calcul 305 assure la détermination de nl à partir de l'ensemble des paramètres n, ri, wi, ci et a en appliquant des algorithmes de calcul du type logique floue permettant de pondérer chacun d'entre eux selon l'importance qu'on souhaite apporter aux conditions de fonctionnement qu'ils permettent de quantifier. Ces méthodes de calcul, connues en soi autorisent notamment la prise en compte simultanée dans le processus de décision d'objectifs cumulatifs ou contradictoires, tels que le brio du moteur, le respect de son fonctionnement, la minimisation de la consommation, la réactivité du système, etc... La figure 4, relative à l'étape 203 de la figure 2, précise la nature des paramètres et des opérations conduisant à la détermination de n2. Ces paramètres sont n, s n-l le rapport engagé, le régime moteur calculé sur le rapport inférieur rm, décélération du véhicule et co. Le calcul de rm s'effectue à partir d'un filtrage du type passe bas de v (étape 402) et de la dérivation du signal de vitesse filtré vf (étape 403). La détermination de n2 s'effectue dans l'étape 404 en application d'algorithmes de logique floue. La figure SA reproduit un tableau indiquant des règles de logique floue applicables pour déterminer le rapport en situation de décélération, dans l'étape 404. Selon ce tableau, les régimes moteur o,et xn-l sur les rapports n et n-l sont classés "faibles", "moyens" ou "élevés". La décision de rétrogradage pourra être prise en fonction de l'appartenance de xn et xn-l à ces trois plages qui peuvent se chevaucher conformément aux figures SB et 5C, et varier en fonction de la décélération, de telle sorte que, plus la décélération est négative (plus le conducteur freine), plus les bornes B1 à B4 de ces plages seront élevées, afin d'augmenter en conséquence le frein moteur.Le passage sur le rapport n+l sera inhibé lorsque le conducteur effectue un lever de pied rapide de sa pédale d'accélérateur car la stratégie résultant de la figure 5A ne prévoit pas de passage sur le rapport supérieur. Conformément à l'invention, les valeurs requises pour les paramètres B1, B2, B3 et B4 des bornes de ces trois sous-ensembles flous peuvent elles-mêmes être calculées par une méthode dite de logique floue, en fonction de l'appartenance de la décélération aux trois sous-ensembles définis par exemple conformément à la figure 5C. Par ailleurs, la valeur de décélération Srm calculée dans l'étape 403 est compare aux plages de valeur telles que définies par la figure 6 et assortie d'un coefficient définissant un degré d'appartenance à chaque plage noté #i, i étant l'indice de la plage correspondante. L'invention propose de calculer les valeurs B1, B2, B3 et B4 par des méthodes de résolution, ou de "defuzzification" classiques, des règles de la figure 6. Les valeurs numériques mentionnées dans le tableau de la figure 5C n'ont bien entendu qu'une simple valeur indicative. De plus elles peuvent être modules lors de la mise au point de la stratégie. Une fois déterminées, ces valeurs permettent de calculer des degrés d'appartenance de un et edn-l aux trois sow ensembles définis cidessus, notes par exemple A et j, j égal à 1, 2 ou 3, étant l'indice du sous-ensemble correspondant. Comme précédemment, l'application de méthodes de defiizzification classique permet de déterminer un rapport, calculé par exemple à partir des conclusions des règles floues de la figure 10, et des degrés d'appartenance des régimes #n et #n-1. Ce rapport, qui n'est pas forcément un nombre entier, permet de déterminer n2 par un simple bornage du type: si y # 3,5, n2=4 si y # [2,5 ; 3,5 [, n2 = 3 si y # [1,5 ; 2,5 [, n2 = 2 siy La figure 7A reproduit, à titre d'exemple non limitatif un tableau récapitulatif de règles de décision contribuant à déterminer le rapport ni de telle sorte qu'il soit le plus proche de FYc Ces règles reposent sur le calcul des différences #i = &gamma;i -&gamma;c sur chaque rapport de la boîte (quatre dans l'exemple décrit) et sur le calcul du degré d'appartenance compris entre 0 et 1 de ei à cinq sous-ensembles notes TN (très négatif), N (négatif), Nul, P (positif) et TP (très positif), par exemple à partir des indications de la figure 7B définissant des plages de valeurs qui se recouvrent partiellement.Si le degré d'appartenance de ei à chaque sous-ensemble TN, N, Nul, # P, TP est noté i,j, i étant l'indice du rapport et j l'indice du sousensemble (j = 1 à 5 de TN à TP), chaque conclusion en termes de # décision de rapport sera affectée du coefficient i, j qui lui correspond dans un tel tableau, et qui sera pris en considération dans les algorithmes de l'étape 305. La figure 8A reproduit un autre tableau récapitulatif, permettant de mettre en oeuvre la fonction de minimisation de la consommation dans l'étape de calcul 305. Sur ce tableau apparaît l'encart C+ entre la consommation potentielle sur le rapport n utilise et sur le rapport supérieur n+l et ltécart de consommation entre le troisième et le quatrième rapport C3. Selon la valeur du rapport n utilisé, le degré d'appartenance compris entre 0 et 1, aux trois sous-ensembles N(N4atif), Nul ou P(positif) tels que définis par exemple sur la figure 8B est assorti d'un coefficient noté par exemple yk où k est l'indice de l'ensemble flou correspondant qui sera pris en considération conjointement à H, j dans l'étape de calcul 305. A ce sujet, l'invention prevoit également la mise en oeuvre d'une fonction de désactivation des règles de consommation. Cette fonction, illustrée par la figure 8C, vise à réduire, voire à annuler l'effet global des règles en question au niveau de l'étape 305 en modulant celles-ci par un coefficient compris entre 0 et 1, traduisant le fait que plus le conducteur accélère, c'est-à-dire plus a est important, moins il se soucie de sa consommation. La figure 9A reproduit un troisième tableau récapitulatif permettant en liaison avec la figure 9B, de prendre en compte le critère de respect du fonctionnement du moteur" dans l'algorithme développé en 305, de la façon suivante. Les régimes potentiels sur chaque rapport de la transmission, les degrés d'appartenance des variables wi sont affectés d'un degré d'appartenance aux sous-ensembles flous conformément à un graphe tel que celui de la figure 9B.Le degré d'appartenance peut par exemple être noté flil, i étant l'indice du rapport et 1 l'indice de l'ensemble correspondant (1 = 1 pour le premier ensemble (faibles régimes) et 1=2 pour le second (régimes élevés)). Comme précédemment, chaque décision de changement de rapport proposé conformément à la figure 9A est affecté du coefficient Pil qui lui correspond. La détermination du rapport nl dans l'étape 305, correspondant à une defuzzification des paramètres et des coefficients mentionnes cidessus, peut être effectuée de diverses façons, incluant par exemple des notions d' hystérésis permettant de régler la sensibilité du procédé de pilotage, la notion de rétrogradage, une stratégie antipompage qui permet d'adapter le rapport engage à la masse du véhicule, ou une stratégie de comportement en virage assurant l'adaptation du pilotage à la sinuosité du parcours.Dans tous les cas, la décision d'engager un rapport nl sera prise en pondérant les instructions résultant du calcul des accélérations potentielles et de l'accélération de consigne, du calcul des régimes potentiels et de celui des accélérations potentielles. En conclusion, il faut souligner que l'application des techniques de calcul dites "hiérarchisées floues", proposée par l'invention permet de tenir compte des désirs réels du conducteur en matière d'accélération ou de freinage tout en réduisant la consommation et en respectant le fonctionnement du moteur grâce aux règles de consommation et en respectant le fonctionnement du moteur grâce aux règles relatives au régime de celui. En particulier, l'invention permet d'adapter les rétrogradages au niveau de décélération mesuré, représentatif du niveau de freinage souhaité par le conducteur, sans avoir recours à une information de type "pression de freinage", ou degré d'enfoncement de la pédale de frein". Par ailleurs, la stratégie mise en oeuvre s'adapte facilement à tous les types de moteur ainsi qu'au style de conduite du conducteur. Son développement ne nécessite qu'une mémoire de taille réduite et un nombre limité d'opérations de calcul. Enfin grâce à l'invention, le nombre total de réglages à effectuer est moindre qu'avec des cartographies de passage préétablies intégrant diverses fonctions potentielles (brio, réduction de la consommation, gestion des organes), dont la mise au point est particulièrement délicate. REVENDICATIONS 1) procédé de commande des changements de rapport d'une transmission automatique à partir de signaux relatifs au rapport engagé n, au régime moteur o, à l'ouverture a du papillon d'admission des gaz, à l'enfoncement f de la pédale de frein, à l'enfoncement k de la pédale d'accélérateur et à la vitesse de déplacement v du véhicule, caractérisé en ce que si le véhicule accélère, la decision d'engager un rapport nl différent de n est prise en application de règles de logique floue relatives à l'appartenance de la différence entre une accélération de consigne &gamma;;c et l'accèlration potentielle du véhicule ri sur chacun des rapports de la transmission à des plages de différences prédéterminées, tandis que si le véhicule freine ou décélère, la décision d'engager un rapport n2 différent de n est prise en application de règles de logique floue relatives à l'appartenance du régime #n sur le rapport n et du régime xn-l sur le rapport n-l, à des plages de régime prédéterminées. 2) Procédé de commande selon la revendication l, caractérisé en ce que si le véhicule reste en dessous d'une vitesse limite, le premier rapport de la transmission est imposé. 3) Procédé de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la décision d'engager un rapport n2 permettant d'adapter le comportement du véhicule en décélération est prise si le conducteur appuie sur sa pédale de frein, si l'ouverture a est inférieure à un premier seuil ai ou si la dérivée a' de a par rapport au temps est inférieure à un second seuil a2, tandis que la décision d'engager un rapport nl permettant d'adapter le comportement du véhicule en accélération est envisagée dans tous les autres cas. 4) Procédé de commande selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la décision d'engager le rapport n2 est prise en fonction du degré d'appartenance de xn et xn-l à des sous-ensembles flous se chevauchant partiellement. 5) Procédé de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que les valeurs bornant les plages de valeur du régime moteur sont elles-mêmes déterminées selon des règles de logique floues en fonction de l'appartenance de l'accélération ou de la décélération SYm du véhicule à des sous-ensembles flous. 6) Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport n est déterminé en tenant compte de l'écart entre la consommation sur le rapport engagé n et sur le rapport supérieur n+l. 7) Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que la décision prise d'engager le rapport nl prend en considération le degré d'appartenance de l'écart entre les consommations potentielles sur le rapport n et sur le rapport n+l, ainsi que l'écart entre les consommations potentielles sur les deux rapports supérieurs de la transmission, à des sousensemMes flous. 8) Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la décision d'engager le rapport n2 tient compte du degré d'appartenance des régimes potentiels sur chacun des rapports de la transmission à des ensembles flous. 9) Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la décision d'engager le rapport nl prise en pondérant les instructions résulte du calcul des accélérations potentielles et de l'accélération de consignes, des régimes potentiels et du calcul des consommations potentielles. 10) Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accélération de consigne est calculée à partir de la vitesse v de l'angle d'ouverture a et d'un coefficient s, relatif au style de conduite du conducteur. ll) Procédé de commande selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une fonction de désactivation du critère de consommation, fonction de a.