Brevet FR2799419A1 — publié le 20010413

Etat de la technique L'invention concerne un dispositif de commande d'un groupe d'entraînement de véhicule formé d'un moteur et d'une boîte de vitesses, notamment d'une boîte de vitesses automatique avec un appareil de commande de groupe d'entraînement et un appareil de commande de boîte de vites- ses prévu sur celui-ci ou dans une boîte de vitesses automa- tique. Une boîte de vitesses automatique au sens de la présente invention concerne tous les types de boîte totale- ment automatiques (boîte automatiques à rapports, boite auto- matiques sans rapport) ainsi que des boîtes de vitesses semi- automatiques. Selon le document DE-A1-4039005, on connaît un tel dispositif de commande. Ce document décrit un dispositif de commande pour un groupe d'entraînement de véhicule; ce groupe se compose d'un moteur (moteur à combustion interne), et d'une boîte de vitesses. Comme cela a été décrit à l'aide de la figure 1 de ce document, le dispositif de commande se compose d'une unité de commande centrale 30, d'un appareil de commande de groupe de transmission relié à celle-ci (commande auxiliaire 35) et de différents appareils de commande en amont, notamment un appareil de commande de boîte de vitesses associé à la boîte de vitesses (installation de commande de boite de vitesses 4) et un appareil de commande de moteur as- socié au moteur (installation de commande de moteur 3). Indé- pendamment de l'installation de commande centrale, l'appareil de commande du groupe d'entraînement peut commander les appa- reils de commande en amont qui lui sont directement reliés, c'est-à-dire l'appareil de commande de boîte de vitesses et l'appareil de commande de moteur. L'appareil de commande du groupe de transmission forme avec l'appareil de commande de boîte de vitesses et l'appareil de commande de moteur, un dispositif de commande indépendant de l'installation centrale de commande du groupe d'entraînement du véhicule. Le document DE-A1-4039005 ne décrit pas comment les composants électroni- ques utilisés dans le dispositif de commande et en particu- lier les capteurs, les commutateurs électroniques, les étages de puissance et les processeurs numériques, sont répartis en- tre les différents appareils de commande, c'est-à-dire entre l'appareil de commande du groupe d'entraînement et l'appareil de commande de boîte de vitesses, pour permettre de réaliser un fonctionnement efficace, en particulier économe en matière et en courant, pour le dispositif de commande. Les mêmes re- marques s'appliquent à l'appareil de commande de moteur. La présente invention a ainsi pour but de déve- lopper un dispositif de commande du type connu pour permettre un fonctionnement plus efficace. A cet effet l'invention concerne un dispositif de commande du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que * le dispositif de commande comporte des composants électro- niques ayant des niveaux de pertes de puissance diffé- rents, en particulier des étages de puissance, et * les composants électroniques utilisés pour la commande de boîte de vitesses et ceux ayant une perte de puissance élevée, sont intégrés dans l'appareil de commande de boîte de vitesses. Ainsi, les composants dégageant de fortes pertes sont sortis de l'appareil de commande de groupe d'entraî- nement pour être délocalisés dans l'appareil de commande en amont, c'està-dire là o il faut une puissance élevée pour les installations de commutation et d'actionnement. L'alimen- tation électrique de ces composants intégrés dans l'appareil de commande en amont peut se faire directement et sans détour de sorte que les conducteurs de liaison reliés à l'appareil de commande de groupe d'entraînement ne sont par surchargés. De plus, la puissance de calcul de l'appareil de commande amont est disponible uniquement pour les opérations d'entrée et de sortie utilisées dans les fonctions de régulation et commutation à proximité de la boîte de vitesses. L'appareil de commande de groupe de transmission peut ainsi être réduit à une telle puissance, ce qui se traduit à son tour par une diminution du coût. Ainsi, il est particulièrement avantageux que le dispositif de commande comporte également un appareil de com- mande associé au moteur, relié à l'appareil de commande du groupe d'entraînement, et que l'on intègre les composants électroniques utilisés pour la commande de moteur et ayant une puissance perdue élevée, dans l'appareil de commande de moteur. Ainsi les composants de puissance nécessaires à la commande de moteur sont délocalisés de l'appareil de commande du groupe d'entraînement si bien qu'il n'y a pas a faire pas- ser des intensités de courant électrique importantes par les lignes de liaison. Un autre avantage particulièrement important de l'invention découle du fait que l'appareil de commande de boite de vitesses ou l'appareil de commande de moteur est re- lié par un bus de données à l'appareil de commande de groupe d'entraînement. Les conducteurs de liaison entre l'appareil de commande du groupe d'entraînement et les appareils de com- mande en amont sont ainsi formés principalement par un bus de données pouvant relier un grand nombre d'appareils de com- mande. On réalise ainsi une construction modulaire et exten- sible de manière simple pour le dispositif de commande. De plus, le bus de données permet de transmettre les signaux les plus différents, notamment les signaux de commande et les si- gnaux de capteurs. Il est particulièrement intéressant dans ce con- texte, que des capteurs équipent la boîte de vitesses et que l'appareil de commande de boite de vitesses enregistre les signaux des capteurs et transmette ceux-ci par le bus de don- nées vers l'appareil de commande de groupe d'entraînement. Il est de plus particulièrement avantageux que l'appareil de commande de groupe d'entraînement émette par le bus de données, les signaux de commande destinés aux unités d'actionnement (actionneurs) de l'appareil de commande de boite de vitesses, qui forment à partir de ces signaux de commande, les grandeurs de commande des actionneurs et com- mandent ceux-ci. Il est particulièrement avantageux, dans ce con- texte, que l'appareil de commande de boite de vitesses com- porte une unité de calcul convertissant les signaux de capteurs en signaux à envoyer par le bus de données, ou in- versement les signaux reçus du bus de données en signaux de commande. Cela permet une réalisation très simple de l'unité de calcul qui se compose alors principalement d'un convertis- seur A/N (convertisseur analogique/numérique) et d'un circuit de branchement de bus (pilote de bus). Il est également très avantageux que l'un des capteurs soit un commutateur de position installé dans la boite de vitesses et qui détecte la position du levier sélec- teu, et que l'appareil de commande de boite de vitesses en- voie les signaux de capteurs du commutateur de position sous la forme de modèles de bits à l'appareil de commande du groupe d'entraînement. En combinaison avec de telles caractéristiques, il est intéressant que l'appareil de commande de groupe d'entraînement intègre un commutateur électronique de feu de recul que l'appareil de commande de groupe d'entraînement ac- tive dans le cas o l'appareil de commande de boite de vites- ses signale que le levier sélecteur se trouve en position de marche arrière. Ce moyen réalise un circuit simple et sûr pour la mise en oeuvre des feux de recul. Il est en outre particulièrement avantageux que l'appareil de commande de groupe d'entraînement soit relié à un capteur de fin de fonctionnement, et que l'appareil de commande de groupe d'entraînement intègre un commutateur électronique de verrou de garage que l'appareil de commande de groupe d'entraînement active pour libérer le levier de sé- lecteur, au cas o le capteur de frein de fonctionnement dé- tecte l'actionnement de ce frein. Cela évite, grâce à des moyens simples, l'actionnement du levier sélecteur et ainsi le déplacement incontrôlé du véhicule. Selon un avantage particulièrement important, l'appareil de commande de boîte de vitesses est relié à un commutateur électronique du verrou de démarreur que cet appa- reil de commande de boîte de vitesses active pour libérer le circuit électrique du démarreur, lorsque le commutateur de position signale que le levier sélecteur se trouve en posi- tion de garage ou en position neutre. Ce moyen évite toute commande erronée de l'allumage, en particulier en cas de dé- faillance de l'appareil de commande dans la combinaison des appareils de commande décrits ci-dessus. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans l'unique figure annexée. Selon la figure, le groupe d'entraînement d'un véhicule automobile est formé d'un moteur 20 et d'une boîte de vitesses 30. Ce groupe est commandé par un dispositif de commande selon l'invention comprenant un appareil de commande de groupe d'entraînement 10, un appareil de commande de boîte de vitesses 31 et un appareil de commande de moteur 21. L'appareil de commande de groupe d'entraînement est relié à l'appareil de commande de boite de vitesses 31 par un bus de données 15. L'appareil de commande de boite de vitesses 31 est installé comme appareil de commande amont dans ou sur la boîte de vitesses automatique 30. L'appareil de commande de groupe d'entraînement 10 est en outre relié par un bus de données à l'appareil de commande de moteur 21. Les deux bus de données peuvent être séparés ou réunis par un bus de données. L'appareil de commande de moteur est un appa- reil de commande installé en amont dans ce cas sur le moteur (moteur à combustion interne). Cela crée une disposition dans laquelle l'appareil de commande de groupe d'entraînement commande, comme commande centrale, à la fois la boîte de vitesses 30 et le moteur 20; cette commande est assistée par les appareils de commande en amont, c'est-à-dire par l'appareil de commande de boîte de vitesses 30 ou par l'appareil de commande de moteur 20. Pour permettre à l'appareil de commande de groupe d'entraînement de fonctionner avec de faibles pertes, les composants de forte puissance en particulier les étages de puissance sont montés dans des appareils de commande amont. Seuls les composants ayant une perte de puissance élevée sont délocalisés de l'appareil de commande central de groupe d'entraînement 10 vers les appareils de commande amont 21, 31. La figure montre schématiquement la structure de l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10 et de l'appareil de commande de boite de vitesses 31 associé, pour commander en combinaison la boîte de vitesses automatique 30. L'appareil de commande de boîte de vitesses 31 intègre par exemple un étage de puissance qui commute le circuit électri- que de démarreur en commandant l'alimentation électrique d'un relais de commutation S2; ce dernier ferme ou coupe le cir- cuit électrique du démarreur (barrière de démarreur S 2). De plus, les étages de puissance peuvent commander un grand nom- bre d'électrovannes comme par exemple des régulateurs de pression, des soupapes PWM et des soupapes ou clapets ou- verts/fermés. Pour cela, les étages de puissance sont reliés à un circuit de commutation E qui commande les étages de puissance lorsqu'un commutateur de position 32 installé dans la boîte de vitesses signale que le levier sélecteur 33 de la boite de vitesses se trouve en position de garage P ou en po- sition neutre N. A titre d'exemple d'autre composant engendrant des pertes élevées, la figure 1 montre l'étage de puissance commandant le circuit électrique de démarreur; cet étage est délocalisé dans l'appareil de commande en amont, à savoir l'appareil de commande de boîte de vitesses 31. La puissance perdue n'est plus dégagée ainsi de manière centralisée dans l'appareil de commande de groupe d'entraînement, si bien qu'il faut moins de moyens pour refroidir les composants. De plus, les étages de puissance se trouvent ainsi décalés aux endroits o ils commandent des intensités importantes soit pour des relais, soit pour des moteurs d'actionneurs, soit pour d'autres éléments d'actionnement (actionneurs). Cela permet de faire passer les conducteurs d'alimentation four- nissant de telles intensités, directement en amont vers les actionneurs, ce qui réduit la quantité de matière utilisée ainsi que les pertes électriques. L'appareil de commande central de groupe d'entraînement 10 est relié de préférence par un bus de don- nées 15 aux appareils de commande délocalisés. L'utilisation d'un bus de données offre l'avantage de pouvoir transférer de nombreux signaux de commande vers les actionneurs en mode multiplex, en parallèle, par l'intermédiaire de l'un des bus de données. Ce moyen réduit également la mise en oeuvre de matière au niveau des conducteurs, ainsi que les pertes élec- triques. De plus l'ensemble du système peut être étendu de manière très simple en raccordant d'autres appareils amont sur le bus de données. En outre, le bus de données assure une transmission numérique des signaux qui est plus fiable vis-à- vis des perturbations qu'une transmission analogique des si- gnaux. Comme le montre la figure, le bus de données 15 transmet également des signaux de capteurs vers l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10. A titre d'exemple, l'interrupteur de position 32 signale la position qu'il dé- tecte du levier sélecteur, P, R, N, D ou Ds; ces informa- tions sont transmises par le bus de données 15 vers l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10. Celui-ci comporte un interrupteur électronique (transistor) à faibles pertes de puissance, qui commande l'aimant de blocage de ga- rage 12. De plus, l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10 comporte un autre interrupteur électronique qui met en oeuvre le feu de recul 11 dès que le commutateur de position 32 signale la position R prise par le levier sé- lecteur et correspondant à la marche arrière. L'appareil de commande de groupe d'entraînement 10 est en outre relié à un capteur de frein de fonctionnement (non représenté). L'interrupteur électronique du verrou de garage 12 active alors l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10 qui libère le levier sélecteur 33 au cas o le capteur de frein de fonctionnement détecte un actionnement du frein de fonc- tionnement. L'interrupteur de position intégré à la boîte de vitesses 30 comporte de préférence des cellules à effet Hall, prévues au niveau de plusieurs chemins à aimantation par- tielle et qui détectent ainsi la position du levier sélecteur 33 par une détection sans contact. L'exploitation du modèle de bit transmis par le bus de données 15 se fait de manière centralisée dans l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10. Ensuite, le bus de données 15 transmet différents signaux à la fois vers l'appareil de commande du groupe d'entraînement 10 et à partir de celuici. Le bus de données permet ainsi une transmission multiplex, ce qui participe à son tour à une économie de matière. Dans les appareils amont 21, 31, on n'intègre pratiquement que des composants d'entrée/sortie qui lisent les valeurs de consigne destinées aux actionneurs et comman- dent ceux-ci; ils réalisent également une petite unité de calcul pour la transmission numérique des signaux par le bus de données ou, le cas échéant, pour la conversion A/N (analo- gique/numérique) et le paramètrage des signaux de commande. Le but de l'unité de calcul est principalement de convertir les signaux des capteurs en signaux susceptibles d'être transmis par le bus (modèle de bits), ou inversement de con- vertir des signaux de bus de données ainsi reçus, en signaux de commande. La présente invention a été décrite ci-dessus pour différentes possibilités d'utilisation dans le cas d'un appareil de commande de groupe d'entraînement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Mais cela ne constitue nullement une limitation des applications de l'invention. L'invention convient ainsi tout particulièrement dans le cas également d'autres véhicules tels que des véhicu- les routiers ou ferroviaires à entraînement électrique. De même, l'invention n'est pas limitée à des dispositifs de com- mande travaillant avec un bus de données. Au contraire, on peut envisager de nombreux dispositifs de commande qui génè- rent des signaux de capteurs et des signaux de commande ana- logiques et transmettent ces signaux. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Dispositif de commande d'un groupe d'entraînement de vé- hicule formé d'un moteur (20) et d'une boîte de vitesses, no- tamment d'une boite de vitesses automatique (30), avec un appareil de commande de groupe d'entraînement (10) et un ap- pareil de commande de boîte de vitesses (31) prévu sur celui- ci ou dans une boîte de vitesses automatique (30), caractérisé en ce que * le dispositif de commande comporte des composants électro- niques ayant des niveaux de pertes de puissance diffé- rents, en particulier des étages de puissance, et * les composants électroniques utilisés pour la commande de boîte de vitesses et ceux ayant une perte de puissance élevée, sont intégrés dans l'appareil de commande de boîte de vitesses (31). 2 ) Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que * le dispositif comporte un appareil de commande de moteur (21) équipant le moteur (20), et relié à l'appareil de commande de groupe d'entraînement (10), et * les composants électroniques utilisés pour la commande de moteur et ayant une perte de puissance élevée sont inté- grés dans l'appareil de commande de moteur (21). 3 ) Dispositif de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'appareil de commande de boîte de vitesses (31) ou l'appareil de commande de moteur (21) est relié par un bus de données (15) à l'appareil de commande de groupe d'entraînement (10). 4 ) Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif comprend des capteurs (32) équipant la boite de vitesses, et l'appareil de commande de boîte de vitesses (31) enregistre les signaux des capteurs et les transmet par le I0 bus de données (15) vers l'appareil de commande de groupe d'entraînement (10). ) Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'appareil de commande de groupe d'entraînement (10) transmet par le bus de données (15), des signaux de commande pour les unités d'actionnement (actionneurs) vers l'appareil de com- mande de boite de vitesses (31) qui détermine, à partir des signaux de commande, les valeurs de commande des unités d'actionnement et commande celles-ci. 6 ) Dispositif de commande selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'appareil de commande de boîte de vitesses (31) comporte une unité de calcul qui convertit les signaux de capteurs en si- gnaux à émettre par le bus de données ou, inversement conver- tit des signaux reçus d'un bus de données en signaux de commande. 7 ) Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que * l'un des capteurs est un commutateur de position (32) équipant la boîte de vitesses (30) et qui détecte la posi- tion (P, R, N, D, Ds) du levier sélecteur (33) et, * l'appareil de commande de boîte de vitesses (31) émet les signaux de capteurs du commutateur de position (33) sous la forme de modèles de bits, vers l'appareil de commande de groupe d'entraînement (10). 8 ) Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'appareil de commande de groupe d'entraînement (10) comporte un commutateur électronique pour les feux de recul (11) qui est activé par l'appareil de commande de groupe d'entraî- nement (10), au cas o l'appareil de commande de boîte de vi- tesses (31) signale que le levier sélecteur (33) occupe la position de marche arrière (R). Il 9 ) Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que * l'appareil de commande de groupe d'entraînement (10) est relié à un capteur de frein de fonctionnement et * l'appareil de commande de groupe d'entraînement (10) intè- gre un commutateur électronique pour le verrou de garage (12), que l'appareil de commande de groupe d'entraînement (10) active pour libérer le levier sélecteur (33), si le capteur de frein de fonctionnement détecte un actionnement du frein de fonctionnement. ) Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'appareil de commande de boîte de vitesses (31) est relié à un commutateur électronique du verrou de démarreur (S2) que l'appareil de commande de boîte de vitesses (31) active pour libérer le circuit électrique de démarreur (Si, M), si le commutateur de position (32) signale que le levier sélecteur (33) se trouve en position de garage (R) ou en position neu- tre (N).