Brevet FR2803254A1 — publié le 20010706

l La présente invention concerne un procédé de com- mande coordonnée des composants moteur de véhicule à commande électronique de puissance et embrayage automatique à commande électronique, installés dans la ligne de transmission d'un véhicule, pendant une réduction de couple au cours d'un chan- gement de rapport dans la boîte de vitesses de la ligne de transmission. Etat de la technique Dans le cadre du développement de l'auto- matisation des composants de la ligne de transmission de vé- hicules automobiles, il est nécessaire de les commander de manière coordonnée dans certaines situations de fonctionne- ment. Si le véhicule est par exemple équipé d'une boîte de vitesses automatique (ASG), il faut réguler à la fois le mo- teur du véhicule et l'embrayage en fonction du nouveau rap- port. Une telle commutation se décompose globalement en trois phases, à savoir une réduction de couple, un changement de rapport et une augmentation de couple. En pratique, notamment la réduction de couple crée des difficultés. C'est ainsi qu'une ouverture trop rapide de l'embrayage augmente de ma- nière gênante le régime du moteur alors qu'une ouverture trop lente de l'embrayage prolonge inutilement le temps nécessaire à la commutation. De tels défauts de commande ne peuvent pas être compensés directement selon l'état de la technique et au meilleur des cas on peut avoir une intervention dans le dé- roulement de la commutation avec un certain retard. Usuelle- ment, le contrôle de la commutation se fait principalement par la commande de l'embrayage qui échange ainsi les signaux avec une commande de boîte de vitesses et une commande de puissance du moteur. On influence le couple du moteur ensuite par la commande de l'embrayage à l'aide d'une action appro- priée sur le moteur. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la commande de la li- gne de transmission (a) prédétermine pour l'embrayage assisté une courbe de con- signe pour le couple de sortie d'embrayage, et (b) fixe une courbe de consigne du couple de sortie de mo- teur correspondant à la courbe de consigne du couple de sortie d'embrayage (mdka,cons (t)). Le procédé selon l'invention permet de vaincre l'inertie de principe de la commande pendant la réduction de couple au cours du changement de rapport. Pour cela, l'embrayage automatique prédétermine tout d'abord une courbe de consigne pour le couple de sortie de l'embrayage. Puis on fixe une courbe de consigne pour le couple de sortie du mo- teur suivant la courbe de consigne du couple de sortie de l'embrayage. En prédéterminant les courbes de consigne, on peut obtenir la réduction de couple nécessaire au changement de rapport à la fois rapidement et de manière confortable. La courbe de consigne du couple de sortie d'embrayage pour la phase de l'augmentation du couple peut être définie ainsi de préférence selon des paramètres de fonctionnement sélectionnés, comme par exemple un identifica- teur de commutation " ID ", une situation de conduite, un type de conducteur ou une situation de commutation. Avec les mêmes paramètres de fonctionnement on peut ainsi fixer égale- ment la durée de la phase de la réduction de couple. Il s'est avéré comme globalement particulièrement intéressant que la courbe du couple de sortie de l'embrayage soit sous la forme d'une fonction tangente hyperbolique. Selon le procédé de l'invention, la courbe du couple de sortie du moteur et celle de sortie de l'embrayage sont adaptées. Il est particulièrement avantageux de tenir compte d'un comportement de transmission entre le couple de sortie de consigne du moteur et le couple de sortie fourni effectivement par le moteur. Pour cela, on implémente un mo- dèle de moteur dans la commande de la ligne de transmission qui fournit comme grandeur de sortie un couple de sortie de moteur estimé. Ce couple estimé est alors la grandeur d'entrée de la commande d'embrayage. Pour déterminer le couple de sortie de consigne du moteur on peut en outre prévoir avantageusement que des paramètres de fonctionnement supplémentaires comme par exem- ple l'identificateur de commutation " ID ", la situation de conduite, le type de conducteur et la situation de commuta- tion, soient pris en compte. Une telle procédure peut se réa- liser par exemple en prédéterminant une courbe caracté- ristique correspondante. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre une courbe donnant le couple de sortie de consigne d'embrayage selon un schéma de principe, - la figure 2 est une vue de principe d'une commande de li- gne de transmission pour déterminer les grandeurs de con- signe du moteur et de l'embrayage du véhicule, - la figure 3 montre un ordinogramme simplifié pour détermi- ner un couple de sortie de consigne de moteur. Description de l'exemple de réalisation La figure 2 montre les composants principaux né- cessaires à la commande d'un moteur de véhicule 10 et d'un embrayage automatique ou assisté 12 à l'aide d'une commande de ligne de transmission 14. Le moteur 10 et l'embrayage as- sisté 12 équipent la ligne de transmission d'un véhicule au- tomobile et comportent une commande de puissance électronique de moteur " Motor-SG " ou une commande électronique d'embrayage " Embrayage SG ", pour lesquelles une commande de ligne de transmission 14 fournit des grandeurs de commande correspondantes. Une telle commande des composants 10, 12 se fait selon l'invention dans une phase déterminée, à savoir la réduction du couple pour un changement de rapport dans une boite de vitesses automatique. La phase de réduction de couple (première phase) se caractérise de la manière suivante: Un début (instant ta) est défini par la demande d'un nouveau rapport par exemple par un algorithme approprié de sélection de rapport. La détermination de la nécessité d'un changement est connue et n'a pas à être décrite de ma- nière détaillée ici. Pendant la phase de réduction de couple, il faut ouvrir l'embrayage 12 et prédéfinir un couple moteur mdma ap- proprié. La fin de la phase de la commutation se caractérise en ce que l'embrayage 12 ne transmet plus de couple. L'amplitude du couple de sortie d'embrayage mdka est alors égale à 0 Nm. Lorsqu'à la fin de la première phase, l'opération de commutation arrive à l'instant te, on a comme première condition mdka (te) = O Nm (I) Cette condition doit être satisfaite pour dégager l'ancien rapport de la boîte de vitesses avec une force ré- duite. De plus, à la fin de la première phase de la pre- mière commutation, l'embrayage doit être suffisamment ouvert pour ne plus transmettre de couple. Cela signifie que le cou- ple maximum mdk,max transmis au maximum par l'embrayage 12 doit également être égal à 0 Nm. Le couple mdk,max est réglé par la commande d'un actionneur d'embrayage; le couple mdka effectivement transmis par l'embrayage 12 est inférieur ou égal au couple maximum transmissible mdk, max. Pour cela, la deuxième condition est la suivante: mdk,max(te) = 0 Nm. (II) Cette condition signifie qu'il n'existe plus de transmission de force entre l'arbre d'entrée de l'embrayage et son arbre de sortie. La transmission est alors en mesure d'adapter la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de l'embrayage à la vitesse de rotation synchrone du nouveau rapport. En commençant à l'instant ta, le moteur 10 est commandé d'une manière qui sera décrite ci-après. A partir d'un instant tb 2 ta, on commande l'embrayage 12 pour dimi- nuer le couple mdk,max et l'intervalle de temps tb est appelé " débrayage ". Notamment dans le cas d'un passage de rapport vers le haut, en traction, il faut avantageusement une autre condition pour commander le moteur 10 et l'embrayage 12 pen- dant le débrayage. Ainsi, la vitesse de rotation d'entrée d'embrayage nke doit toujours être égale à la vitesse de ro- tation de sortie d'embrayage nka. La troisième condition est alors la suivante: nke(t) = nka(t), tb Dans une montée de rapport, la vitesse de rota- tion du moteur pour le nouveau rapport est plus petite que la vitesse de rotation actuelle du moteur. Dans ces conditions, il ne faut pas augmenter la vitesse d'entrée de l'embrayage nke égale à la vitesse de rotation du moteur pendant le dé- brayage, car cette augmentation serait perçue comme gênante par le conducteur. D'autre part, la vitesse de rotation d'entrée d'embrayage nke pendant le débrayage ne doit pas être inférieure à la vitesse de sortie nka de l'embrayage car le patinage alors produit ne permet plus de transmission po- sitive de couple de sortie d'embrayage. Pendant la réduction du couple, on fixe un tracé de consigne pour le couple de sortie de l'embrayage mdka dans l'intervalle de temps ta, te. Un exemple de courbe de couple mdka,cons (t) est représenté à la figure 1. Comme déjà indi- qué, en commençant à l'instant ta, le moteur 10 reçoit un couple de consigne mdma,cons par la commande de transmission 24 et de même l'embrayage 12 reçoit un couple de sortie de consigne mdk, cons pour commander le débrayage. La courbe de consigne du couple de sortie d'embrayage mdka,cons(t) peut être prédéterminée par une fonction F(-) selon la prescrip- tion de calcul suivante: mdka,cons(t) = mdred,dem. * F(T) (V) La valeur T se définit comme suit t-tb tred (VI) avec tred= te - teb, (VII) dans ces formules tred représente la durée du débrayage alors que le couple mdred, dem représente le couple de sortie de l'embrayage au début du débrayage. A la fin de la phase de débrayage, c'est-à-dire à l'instant te on a T = 0. Pour un rapport fixe et une résistance de roulement donnés on a une accélération du véhicule qui est proportionnelle au couple de sortie d'embrayage ainsi transmis mdka. Comme pendant la du- rée tred du débrayage, la résistance de roulement peut être prise comme pratiquement constante, la courbe du couple de sortie d'embrayage mdka définit la courbe d'accélération du véhicule au moment du débrayage. De manière avantageuse, on peut former à la fois la fonction F(T) et la durée tred du débrayage en fonction de paramètres prédéfinis. La question concerne alors l'iden- tificateur de commutation " ID " qui indique une grandeur d'exploitation pour un changement de rapport de boîte de vi- tesses au passage entre différents niveaux de rapports, ou encore une situation de conduite avec par exemple des types de fonctionnement définis comme une circulation en pente ou un fonctionnement arrêt/relance (" Stop & Go ") qui doivent être pris en compte. On peut en outre envisager d'utiliser un type de conducteur par exemple selon une conduite de préfé- rence sportive ou économique ou encore une situation de com- mutation (par exemple " Tip ", sélecteur de rapport selon une courbe caractéristique) pour fixer la fonction F(T) et/ou la durée tred. La fonction F(T) peut se réaliser notamment comme indiqué ici sous la forme d'une fonction tangente hyperboli- que correspondant à la prescription de calcul suivante: F(t) = -(tanh(-c. '+P)+l) (IX) dans cette formule a et P sont des paramètres de forme libre permettant une adaptation individuelle au système d'entraî- nement. A partir de la représentation de principe de la figure 2, il apparaît clairement que, pour la commande coor- donnée du moteur 10 et de l'embrayage 12, il faut déterminer le couple de sortie de consigne de moteur mdma,cons. Cela se fait d'une manière qui sera précisée ultérieurement dans un bloc de calcul 16. Le couple mdma se trouve alors d'une part à l'entrée d'un modèle de moteur 18 et d'autre part il sert de grandeur d'entrée pour la commande de la puissance de mo- teur " moteur SG ". Le modèle de moteur 18 fournit un couple de sor- tie de moteur estimé mdma,est qui représente une grandeur d'entrée pour la commande d'embrayage " embrayage SG ": mdk,cons = mdma,est. (X) Le couple de sortie de moteur estimé mdma,est est avantageusement obtenu à l'aide du modèle de moteur 18 en te- nant compte d'un temps mort Tt et d'une fonction de transfert en temps réel. L'embrayage 12 est toujours réglé pour pou- voir transmettre au maximum le couple mdk, cons. Le couple de sortie réel mdka de l'embrayage est ainsi égal à mdma et au maximum toutefois égal à mdk,cons. La détermination du couple de sortie de consigne du moteur mdma,cons dans le bloc de calcul 16 peut se faire de la manière suivante: Comme déjà indiqué, pour la phase de réduction de couple (c'est-à-dire dans l'intervalle de temps ta, te) on prédétermine la courbe du couple de sortie de consigne de mo- teur mdma,cons (t) pour que la courbe du couple de sortie de moteur mdma (t) corresponde à la courbe de consigne du couple de sortie d'embrayage mdka,cons (t). On a ainsi la relation: mdma (t) = mdka,cons (t). (XI) Pour tenir compte du rapport de transmission (par lequel on règle de manière dynamique le couple de sortie de- mandé au moteur 10) on introduit les fonctions de transfert Tp et le temps mort Tt selon la prescription de calcul sui- vante: mdma(t) = 9 ({mdma,cons(t-Tt)}. (XII) A l'aide des équations XI et XII on prédéfinit le couple de sortie du moteur selon la formule suivante: (P[mdma,cons(t-Tt)} = mdka,cons (t) (XIII) Après inversion de la fonction de transfert &p -I Mdma,cons(t - Tt) = ( {Mdka,cons (t)]. (XIV) A partir d'une courbe de consigne donnée pour le couple de sortie d'embrayage mdka,cons (t) en connaissant le rapport de transmission du moteur 10, on définit une courbe du couple de sortie de consigne de moteur mdma,cons (t) qui respecte les conditions évoquées ci-dessus pendant la phase de réduction de couple. On obtient ainsi pour une courbe don- née mdka,cons (t), une courbe de consigne pour mdma,cons (t). On normalise la courbe de consigne du couple mdma,cons selon la caractéristique Klimd,ma (voir figure 3). La grandeur d'entrée de cette caractéristique est le temps t' écoulé depuis le début de la première phase de la commutation t' = t - ta (XV) On commence la commande correspondante du moteur 10 à l'instant ta = tb - Tt (XVI) La détermination du couple de sortie de consigne du moteur mdma, cons se fait selon la prescription suivante: mdma,cons = Klimd, ma(t') * mdred,dem (XVII) On peut de nouveau faire dépendre la caractéris- tique Klimd,ma de certains paramètres de fonctionnement comme l'identificateur " ID " de commutation, la situation de con- duite, le type de conducteur et la situation de commutation. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé de commande coordonnée des composants moteur de véhicule à commande électronique de puissance et embrayage automatique à commande électronique, installés dans la ligne de transmission d'un véhicule, pendant une réduction de cou- ple au cours d'un changement de rapport dans la boîte de vi- tesses de la ligne de transmission, caractérisé en ce que la commande de la ligne de transmission (14) (a) prédétermine pour l'embrayage assisté (12) une courbe de consigne pour le couple de sortie d'embrayage (mdka, cons (t)) et (b) fixe une courbe de consigne du couple de sortie de mo- teur (mdma,cons (t)) correspondant à la courbe de consi- gne du couple de sortie d'embrayage (mdka,cons (t)). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la course de consigne du couple de sortie d'embrayage (mdka,cons (t)) pour la phase de réduction de couple est défi- nie avec des paramètres de fonctionnement sélectionnés comme par exemple un identificateur de commutation " ID ", une si- tuation de conduite, un type de conduite ou une situation de commutation. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu' on fixe une durée (tred) de la phase de réduction de couple selon les paramètres de fonctionnement sélectionnés comme par exemple l'identificateur de commutation " ID ", la situation de conduite, le type de conducteur ou la situation de commu- tation. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on réalise la courbe du couple de sortie d'embrayage (mdka,cons (t)) comme fonction tangente hyperbolique. 1l ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu' on tient compte d'un comportement de transmission entre un couple de sortie de consigne de moteur (mdma, cons) et un cou- ple de sortie effectif de moteur (mdma) en ce que dans la commande de la ligne de transmission (14) on implémente un modèle de moteur (18) qui fournit comme grandeur de sortie un couple de sortie estimé du moteur (mdma,est) 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le couple de sortie estimé du moteur (mdma,est) est une gran- deur d'entrée pour une commande d'embrayage (embrayage SG). 7 ) Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu' on définit le couple de sortie de consigne de moteur (mdma,cons) selon des paramètres de fonctionnement comme la situation de conduite, le type de conducteur, l'identi- ficateur de commutation " ID " et la situation de commuta- tion. 8 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' on détermine le couple de sortie de consigne de moteur (mdma,cons) à partir d'une caractéristique (KLmd,ma (t') dont la grandeur d'entrée est le temps (t') écoulé depuis le début de la réduction de couple.