Brevet FR2830218A1 — publié le 20030404

La présente invention concerne un procédé et des moyens tels que des programmes d'ordinateur ou un dispositif de commande pour commander une unité d'entraînement d'un moteur, notamment d'un mo- teur de véhicule. s Etat de la technique La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'une unité d'entrainement d'un véhicule comprenant une unité de commande électronique qui détermine la demande du conducteur à partir du degré d'actionnement d'un élément de man_uvre actionné par o le conducteur, et à partir de cette demande du conducteur, qui forme une valeur de consigne du couple de l'unité d'entraînement, pour commander le couple fourni par l'unité d'entraînement en fonction de cette valeur de consigne. Selon le document DE-A-196 19 324, il est connu de régler is le couple fourni par l'unité d'entraînement en fonction de la position d'un élément de man_uvre actionné par le conducteur. Pour cela on forme un couple demandé par le conducteur en s'appuyant sur ce réglage et en fonction de ce couple demandé, on commande le couple fourni par l'unité d'entraînement en se rapprochant du couple demandé. Pour déterminer le o couple demandé par le conducteur, on forme le point de fonctionnement respectif suivant un couple maximum possible ou un couple minimum en tenant compte des charges appliquces à l'unité d'entraînement. Le couple demandé par le conducteur est alors calculé à partir d'une valeur déduite de la position de l'élément de man_uvre par interpolation entre les va s leurs minimales et maximales variables du couple. Cette solution connue permet une compensation satisfaisante des charges dans le couple de- mandé par le conducteur. Selon le document DE-A-197 54 286, on connaît une pro- cédure pour déterminer un couple demandé par le conducteur. Selon cette procédure on répartit la plage de réglage de la pédale d'accélérateur en deux plages. Dans la plage inférieure de la pédale d'accélérateur on cal- cule la demande du conducteur de façon que le couple en sortie d'embrayage soit indépendant des influences de l'environnement telles que l'altitude par rapport au niveau de la mer, la température de l'air aspiré, etc... et des charges accessoires telles que l'installation de climatisation, le générateur-alternateur, les pertes dans le moteur et dans la boîte de vites- ses (c'est-à-dire la compensation complète des charges). Dans la plage su- périeure de la pédale d'accélérateur on effectue le calcul pour permettre un dosage continu du couple, c'est-à-dire qu'une variation de la pédale d'accélérateur se traduit toujours par une variation du couple dans cette plage. Si contrairement à l'état de la technique on prédéfinit le couple demandé par le conducteur non pas comme couple moteur indexé mais comme couple obtenu à la sortie de la boîte de vitesses, par exemple le couple à la sortie de la boîte de vitesses, le couple appliqué aux roues, etc..., on a la possibilité d'influencer de manière précise le couple dans la plage de fonctionnement en traction du moteur, par le eonducteur. Les o solutions connues pour déterminer la demande du conducteur ne résol- vent pas ee problème. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ees in- convénients et concerne à eet effet un proeédé du type défini ei-dessus, earaetérisé en ee que dans une première plage de demande du conduc- teur, qui eontient la valeur zéro de la demande du eonducteur, on forme la valeur de eonsigne à partir de la valeur de demande du eonducteur en te- nant eompte de eharges aecessoires variables pour l'unité d'entraînement, dans une seeonde plage de demande du eondueteur on forme la valeur de consigne à partir de la valeur de demande du conducteur indépendam- ment des eharges aeeessoires variables de l'unité motriee et dans une troi- sième plage de demande du eondueteur qui eomprend la valeur maximale de la demande du eonducteur, on forme la valeur de eonsigne à partir de la valeur de demande du eondueteur en tenant également eompte des eharges aecessoires variables pour l'unité d'entraînement. De façon avantageuse la valeur de eonsigne s'applique au eouple de sortie du moteur ou de la boîte de vitesses. Ainsi, grâce à la troisième plage pour la position de la pé- dale d'aceélérateur, dans laquelle on ealeule le eouple demandé par le conducteur en tenant compte des charges variables, on peut influeneer de manière préeise le eouple dans la plage de traction du moteur (frein mo- teur) par le condueteur. De manière avantageuse, on détermine le eouple demandé par le eondueteur pour optimiser l'utilisation dans des systèmes de eommande dans lesquels le eonducteur prédétermine un couple en sortie de transmission. On obtient des avantages importants dans le cas de véhi- cules hybrides ear pour déterminer le couple demandé par le conducteur on a la possibilité de tenir compte de la réeupération au freinage. t D'une manière particulièrement avantageuse, le réglage du couple demandé par le conducteur est indépendant des charges accessoi- res variables dans la plage moyenne de la pédale d'accélérateur. Dans la plage infé rieure et la plage sup érieure de la p é dale d'accélérateur, le cou ple de déplacement dépend de la charge et peut bien être dosé par le conducteur. Cela permet, selon le procédé décrit, d'avoir un bon dosage, c'est- à- dire d'éviter le s courses à vide dans la plage inférieure de la pédale d'accélérateur et aussi pour des couples de traction, importants, variables, comme par exemple pendant la phase de fonctionnement en récupération o de l'alternateur/démarreur. Suivant une autre caractéristique avantageuse, on déter- mine la valeur de consigne à l'aide d'équations linéaires dont la pente et le segment d'axe se définissent différemment, et comme valeur de consigne résultante on a la valeur minimale des résultats de l'équation linéaire pour chaque valeur de demande du conducteur. Le dispositif est caractérisé en ce que l'unité de commande comprend des moyens pour déterminer une valeur de consigne, dans une première plage de demande du conducteur qui contient la valeur zéro de la demande du conducteur, à partir de la demande du conducteur en te o nant compte des charges accessoires variables de l'unité d'entraînement, et dans une seconde plage de demande du conducteur, pour former la va- leur de co n s igne à p artir de la demande du co nducteur, in dép en damment des charges accessoires variables de l'unité d'entraînement, ainsi que dans une troisième plage de demande du conducteur, comprenant la va :5 leur maximale de la demande du conducteur, pour déterminer la valeur de consigne à partir de la valeur de la demande du conducteur en tenant également compte des charges accessoires variables de l'unité d'entraînement. L'invention concerne également un programme d'ordinateur comportant des moyens de codes de programmes pour effectuer toutes les étapes du procédé et un produit de programme d'ordinateur, enregistré dans un support de données lisible par un ordinateur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représenté dans les dessins an- nexés dans lesquels: - la figure 1 montre une installation de commande d'une unité d'entraînement d'un véhicule, - la figure 2 montre un ordinogramme représentant le procédé préféren- tiel pour déterminer le couple demandé par le conducteur, - les figures 3 et 4 donnent des exemples de courbes caractéristiques du couple demandé par le conducteur en fonction de la demande du conducteur pour différentes valeurs de charges. Description des exemples de rénlisation La figure 1 montre une unité de commande électronique 10 o comportant au moins un micro-ordinateur 12 ainsi que des circuits d'entrce 14 et de sortie 16. Les circuits d'entrce 14 du micro-ordinateur 12 et les circuits de sortie 16 sont reliés à un système de communication 18 pour l'échange de donnces et d'informations. Le circuit d'entrce 14 est re- lié à différentes lignes d'entrce de différentes installations de mesure, élé s ments de man_uvre etc... Les lignes de sortie, relices à l'unité de commande 10 par les circuits de sortie 16, influencent les paramètres de puissance de l'unité d'entraînement. Selon un exemple de réalisation préférentiel, l'unité d'entraînement ou unité motrice est un moteur à combustion interne. Une première ligne de sortie 20 est ainsi relice à un volet d'étranglement 22 à commande électrique pour influencer l'alimentation en air du moteur à combustion interne. Par d'autres lignes de sortie 24, 26, l'unité de com- mande 10 influence au moins l'instant d'allumage et le dosage du cartu- rant du moteur à combustion interne. Une première ligne d'entrée 28 relie :5 l'unité de commande 10 à une installation de mesure 30 pour détecter la vitesse de rotation du moteur. Une ligne d'entrce 32 est relice à une installation de mesure 34; celleci est relice par une liaison mécanique 36 à un élément d'actionnement 38 commandé par le conducteur tel que la pédale d'accélérateur. Une ligne d'entrce 44 relie l'unité de commande 10 à une installation de me sure 4 6 détectant la pres sion atmosphérique, c 'està- dire la pression dans la tubulure d'admission du moteur à combustion interne en amont du volet d'étranglement. Selon un autre exemple de ré- alisation, on détermine la pression atmosphérique par une adaptation. Une ligne d'entrce 48 relie l'unité de commande à une installation de me- sure 50 pour saisir la température de l'air aspiré, c'est-à-dire la tempéra- ture de l'air en amont du volet d'étranglement. Une autre ligne d'entrce 52 relie l'unité de commande à une installation de me sure 54 pour saisir la charge du moteur, par exemple une installation de mesure de la masse d'air, des quantités d'air, du réglage du volet d'étranglement ou une ins- tallation de mesure de la pression régnant dans la conduite d'admission. Une autre ligne d'entrce 55 fournit à l'unité de commande 1 au moins une s information concernant l 'état de fonctionnement in stantané ou la de - mande instantanée de couple des accessoires tels que l'installation de cli- matisation, la direction assistée, une génératrice, etc.... D'autres lignes d'entrce 56-58 relient l'unité de commande 10 à des installations de me- sure 60-62 fournissant d'autres paramètres de fonctionnement du moteur o à combustion interne et/ou du véhicule tels que la vitesse de déplacement du véhicule, la température du moteur, la composition des gaz d'échappement, la tension de la batterie, etc... La solution selon l'invention sera décrite ci-après dans le cas d'un moteur à combustion interne à essence en fonctionnant avec un s coefficient ?; = 1 (réglage de la puissance par une consigne de volet d'étranglement). Toutefois, l'invention s'applique également avec des avantages correspondants à un moteur à combustion interne à essence fonctionnant en régime maigre (par exemple une injection directe d'essence avec réglage de la puissance par dosage du carburant) à des o moteurs Diesel ou encore des concepts d'entraînement alternatif comme par exemple des moteurs électriques. L'unité de commande électronique 10, constituce ici par le microordinateur 12, constitue la base du degré d'actionnement de l'élément de man_uvre 38 donnant le couple demandé qui doit être réglé s comme valeur de consigne du couple fourni par l'unité motrice (couple d'embrayage, couple de sortie de boîte de vitesses) de manière connue pour commander les paramètres de puissance de l'unité motrice ou unité d'entraînement. Pour calculer le couple demandé à partir du signal de demande du conducteur (signal de la position de la pédale d'accélérateur), on a prévu trois plages de demandes de conducteur, qui se décrivent par des équations, de préférence des équations linéaires. Le type de base de ces équations linéaires se présente comme suit: mfa = s*F + b 3s Dans cette relation mfa représente le couple demandé par le conducteur; s représente la pente de la droite, F représente la demande relative du conducteur découlant de la position de la pédale d'accélérateur, le cas échéant en tenant compte de la vitesse de déplace ment du véhicule ou du régime du moteur; b représente un segment d'axe. La pente et le segment d'axe sont prédéterminés suivant la plage de la position de la péJale d'accélérateur (haut, milieu, bas). s Pour la plage médiane de demande du conducteur, on a une équation pour laquelle les charges minimales du moteur à combus tion interne sont toujours prises en compte comme des constantes. C'est pourquoi, pour la plage médiane, la pente Sm et le segment d'axe bm sont donnés comme des valeurs fixes: mfam = Sm*F + bm Dans la plage supérieure de la position de la pédale d'accélérateur, c'est-à-dire dans la plage des valeurs importantes deman s dées par le conducteur (par exemple la plage de charge maximale), il est souhaitable d'arriver à une bonne possibilité de dosage du couple moteur par le conducteur, c'est-à-dire que chaque variation de la position de la pédale d'accélérateur dans cette plage doit produire une modification du couple moteur. C'est pourquoi on calcule la pente et le segment d'axe comme dans l'état de la technique évoqué ci-dessus. Dans cette plage, en exploitant la demande du conducteur et en formant le couple demandé par le conducteur, on a l'équation linéaire suivante: mfa0 = So*F + (1- So)*K*(U-L) 2s avec SO = (U-L) (l-K)/(l-(U-L) K) Dans cette formule, L est un coefficient de charge prenant en compte toutes les charges, pertes, puissances de chauffage, demandes de couple qui n'interviennent pas dans la motricité. Dans l'exemple le plus simple, ce coefficient représente la somme de tous les couples qui n'interviennent pas dans l'entraînement. Ce coefficient de charge de l'exemple de réalisation préférentiel est rapporté au couple maximum et il varie entre les valeurs limites O et 1. I1 représente ainsi une mesure des charges variables du moteur. 3s Le coefficient K est une grandeur applicable de manière prédétermince et peut dépendre le cas échéant de la vitesse du véhicule, du régime moteur, de l'altitude par rapport au niveau de la mer, du rap port de vitesses utilisé, etc.... I1 varie également entre les valeurs limites 0 et 1. Le coefficient K détermine dans un exemple de réalisation, le pour- centage du couple maximum instantanément possible que l'on dose de manière constante, c'est-à-dire indépendamment de la charge. U est le coefficient d'influence de l'environnement qui tient s compte de la pression ambiante et de la température de l'air aspiré. Ce coefficient varie également entre les valeurs 0 et 1; dans les conditions extrêmes, normalisces, il correspond à la valeur 1. Cette prédétermination du couple demandée par le conducteur permet d'obtenir, selon la procédure développée dans l'état de o la technique, un bon dosage du couple dans la plage des valeurs impor- tantes de la demande du conducteur. Une troisième plage de la pédale d'accélérateur permet un bon dosage du couple même dans le domaine de l'inertie forcce, notam- ment un couple -, important, par exemple pendant la phase de fonction s nement en récupération d'un alternateur-démarreur. Cette plage de ralenti est décrite par l'équation suivante: mfau = Su*F + bu avec Su = (Y+L)/X et bu = -L. Le choix du point de référence (X, Y) est libre; ce point de référence doit toutefois se situer au-dessus de la droite mfam pour la plage médiane ou moyenne. Cette troisième équation permet, par le choix du point de référence, de tenir compte de charges accessoires et du couple de s traction. Dans cette plage on a également une bonne possibilité de dosage. Pour une demande du conducteur égale à zéro, on règle un couple de- mandé par le conducteur qui correspond au coefficient de charge négatif. On assure ainsi que l'unité d'entraînement fournisse en sortie un couple négatif (mode de poussce) pour crcer un couple de traction important. Pour des valeurs demandées par le conducteur, égales à zéro, mais dans la plage inférieure, pour répondre à la demande du conducteur on aura un petit couple de traction créé par le moteur car le couple demandé par le conducteur (couple négatif) est plus petit. Comme variante, pour cette troisième plage, on peut avoir 3s une pente de droite constante. L'exemple de réalisation décrit ci-dessus calcule le couple demandé par le conducteur en s'appuyant sur des équations linéaires. Selon une autre réalisation, on peut par exemple utiliser des champs de caractéristiques prédéterminés. Il est important que dans une première plage de demande de conducteur, basse, et dans une troisième plage de demande de conducteur, haute, on tienne compte des charges du moteur pour déterminer le couple demandé par le conducteur alors que dans la seconde plage de demande du conducteur, c'est-à-dire la plage moyenne, le couple demandé par le conducteur est indépendant des charges acces soires, variables. La réalisation de la saisie de la demande du conducteur dans le présent exemple de réalisation correspond à un programme o d'ordinateur exécuté par le micro-ordinateur 12 de l'unité de commande 10. Un exemple d'un tel programme d'ordinateur est représenté par l'ordinogramme de la figure 2; dans cette figure, les différents blocs repré sentent des programmes, des parties de programmes ou des étapes de programmes correspondant à la fonction décrite; les lignes de liaison re s présentent le flux des informations. Dans un champ de caractéristiques 100 on forme la de mande relative F du conducteur en fonction de la position de la pédale d'accélérateur et le cas échéant en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule VFZ. La demande relative du conducteur se déplace entre 0 % pour une péJale d'accélérateur non actionnce et 100 % pour une pédale complètement enfoncce. Dans un exemple de réalisation préférentiel, la demande du conducteur est en outre normalisce entre un couple mini mum et un couple maximum. Le couple demandé par le conducteur re présente le couple en sortie de boîte de vitesses, par exemple le couple au niveau des roues, qui est ensuite transformé par les calculs pour convertir la valeur de consigne en des grandeurs de commande de l'unité d'entraînement, en un couple moteur, par exemple en un couple moteur interne. La valeur de la demande du conducteur est appliquce à un étage de multiplication 102 qui multiplie avec la pente SO qui a été détermince dans l'étape 104, par exemple comme indiqué ci-dessus. Le produit est combiné au point de combinaison 106 avec la valeur du segment d'axe bo calculée comme indiqué ci-dessus dans l'étape 108 pour former de cette manière le couple demandé par le conducteur mfaO pour la plage supérieure des demandes du conducteur. De façon analogue, la valeur de la demande du conducteur est multipliée dans un étage de multiplication 110 avec la pente Sm de la plage moyenne des demandes du conducteur, cette pente étant formoe dans l'étape 112 par exemple comme indiqué ci-dessus; le produit est ad ditionné au point de combinaison 114 avec le segment d 'axe bm, formé comme indiqué par exemple ci-dessus dans l'étape 116. Le résultat est le couple demandé par le conducteur mfam pour la plage moyenne des de- mandes du conducteur. En outre, la valeur F de la demande du conduc teur est multipliée dans un étage de multiplication 118 avec la valeur de la pente Su pour la plage inférieure des demandes du conducteur; cette valeur Su est par exemple calculée comme indiqué ci-dessus dans l'étape 120. Le produit est ensuite additionné au point de combinaison 122 avec la valeur du segment d'axe bu formoe par exemple comme indiqué ci o dessus dans l'étape 124 et ainsi on calcule le couple demandé par le conducteur mfau pour la plage inférieure. Les trois couples demandés par le conducteur sont appliqués à un étage de sélection de valeurs minimales 126 qui traite la plus petite des trois valeurs fournies comme corres- pondant au couple demandé par le conducteur mfa dans l'étape 128. Cette suite du traitement est connue selon l'état de la technique et ne sera pas détaillée; le couple demandé par le conducteur donne un couple mo- teur interne (indexé) à partir du rapport de transmission de la ligne de transmission, des pertes internes et de la demande de couple non dispo- nibles pour assurer l'entrainement. Le résultat de cette conversion effec o tuce dans l'étape 128 est représenté par des signaux d'actionnement pour commander les paramètres de puissance de l'unité d'entrainement, dans le cas d'un moteur à combustion interne il s'agit du réglage de l'alimentation en air, du dosage du carburant et/ou de l'angle d'allumage. Pour le calcul du couple demandé par le conducteur dans les différentes plages de demandes du conducteur, selon un exemple de réalisation préférentiel on utilise les équations présentées ci-dessus. Dans d'autres exemples de réalisation on adapte les équa- tions; on peut par exemple éliminer le coefficient U et/ou le coefficient K. On peut également envisager d'autres relations entre la charge et la pente o et le segment d 'axe. Il est important que la plage de la demande du conducteur soit subdivisce en au moins trois plages dans lesquelles on détermine les valeurs du couple demandé par le conducteur en utilisant une pondération différente de la fonction de charge, ces valeurs étant alors de prétérence combinces dans le cadre d'une sélection de valeurs :5 minimales pour obtenir le couple résultant, demandé par le conducteur. Dans la plage moyenne de demande du conducteur, on ar- rive à un réglage du couple demandé par le conducteur, indépendamment des charges accessoires variables; au contraire, dans la plage inférieure et la plage supérieure de s demande s du conducteur, on réalis e un bon do - sage du couple d'entrainement demandé par le conducteur. Les figures 3 et 4 représentent des diagrammes donnant le couple demandé par le conducteur mfa suivant la demande relative F du conducteur et le couple total du moteur mges en fonction de la demande relative F du conducteur. On a utilisé l'exemple numérique suivant: le coefficient U est égal à 0,9; le coefficient K est égal à 0,85. La pente pour la partie moyenne est égale à 1,1; son segment d 'axe est égal à-0,1. Le point de référence est X = 0,3, Y = 1. o La figure 3 montre le couple demandé par le conducteur, normalisé suivant le couple maximum mfa en fonction de la valeur F de la demande du conducteur qui correspond essentiellement à la position de la pédale d'accélérateur. Le paramètre du faisccau de courbes représenté est le coefficient L, c'est-à-dire les charges accessoires, existantes. Il apparait que pour des coefficients de charge dans la plage 0-0,3 on a une courbe caractéristique permettant un bon dosage dans la plage des valeurs de demandes du conducteur petites et grandes et un réglage indépendant de la charge dans la plage moyenne. De façon correspondante, la représentation du couple total du moteur, normalisé par rapport au couple maximum en fonction de la demande du conducteur, montre que le couple est généré en fonction de la charge avec la possibilité de dosage dans la plage inférieure et la plage su- périeure de la demande du conducteur. Comme présenté ci-dessus, le procédé selon l'invention est applicable non seulement à la commande de moteurs à combustion in- terne mais également à d'autres principes d'entrainement comme par exemple des moteurs électriques, pour déterminer la demande du conducteur. REVEN D I CATI O N S 1 ) Procédé de commande d'une unité d'entraînement d'un véhicule selon lequel on détermine la demande du conducteur à partir du dogré d'actionnement d'un élément de man_uvre actionné par le conducteur et s à partir de cette demande du conducteur on forme une valeur de consigne du couple de l'unité d'entrainement, valeur de consigne en fonction de la quelle est commandé le couple fourni par l'unité d'entraînement, caractérisé en ce que dans une première plage de demande du conducteur, qui contient la va o leur zéro de la demande du conducteur, on forme la valeur de consigne à partir de la valeur de demande du conducteur en tenant compte de char- ges accessoires variables pour l'unité d'entraînement, dans une seconde plage de demande du conducteur on forme la valeur de consigne à partir de la valeur de demande du conducteur indépendam- is ment des charges accessoires variables de l'unité motrice et dans une troisième plage de demande du conducteur qui comprend la va- leur maximale de la demande du conducteur, on forme la valeur de consi- gne à partir de la valeur de demande du conducteur en tenant également compte des charges accessoires variables pour l'unité d'entraînement. 2 ) Procédé selon la revendication l, ., caracterise en ce que la valeur de consigne s'applique au couple de sortie du moteur ou de la boîte de vitesses. 2s 3 ) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu' on détermine la valeur de consigne à l'aide d'équations linéaires dont la pente et le segment d 'axe se définissent différemment, et comme valeur de consigne résultante on a la valeur minimale des résultats de l'équation linéaire pour chaque valeur de demande du conducteur. 4 ) Dispositif de commande d'une unité d'entraînement d'un véhicule comprenant une unité de commande électronique qui détermine la de s mande du conducteur à partir du degré d'actionnement d'un élément de man_uvre actionné par le conducteur, et à partir de cette demande du conducteur, qui forme une valeur de consigne du couple de l'unité d'entraînement, pour commander le couple fourni par l'unité d'entraînement en fonction de cette valeur de consigne, caractérisé en ce que l'unité de commande comprend des moyens pour déterminer une valeur s de consigne, dans une première plage de demande du conducteur qui contient la valeur zéro de la demande du conducteur, à partir de la de- mande du conducteur en tenant compte des charges accessoires variables de l'unité d'entraînement, et dans une seconde plage de demande du conducteur, pour former la valeur de consigne à partir de la demande du o conducteur, indépendamment des charges accessoires variables de l'unité d'entraînement, ainsi que dans une troisième plage de demande du conducteur, comprenant la valeur maximale de la demande du conduc- teur, pour déterminer la valeur de consigne à partir de la valeur de la de- mande du conducteur en tenant également compte des charges i5 accessoires variables de l'unité d'entraînement. ) Programme d'ordinateur comportant des moyens de codes de pro- grammes pour effectuer toutes les étapes du procédé selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, ce programme étant exécuté par un ordinateur. .: 6 ) Produit de programme d'ordinateur selon la revendication 5, enregistré dans un support de donnces lisible par un ordinateur.