Brevet FR2842579A1 — publié le 20040123

"Procédé et dispositif de commande d'une transmission automatique équipant un véhicule en situation de montée" La présente invention concerne un procédé de commande d'une transmission automatique équipant un véhicule en situation de montée. Elle concerne aussi un dispositif de commande d'une transmission automatique équipant un véhicule en situation de montée. Dans le cadre de l'invention, une transmission automatique transforme le point de fonctionnement (régime, couple) du moteur io thermique à la sortie duquel elle est mécaniquement couplée en un état dynamique à la roue, déterminant un couple à la roue et une vitesse de déplacement du véhicule, de sorte que soit déterminé le comportement dynamique du véhicule. La transmission automatique permet sous la commande d'un calculateur spécifique de déterminer le rapport de transmission adapté à une situation de roulage selon des conditions prédéterminées. Particulièrement, une transmission automatique peut comporter une boîte de vitesses à rapports étagés de sorte que le calculateur spécifique puisse commander un changement de rapport de boîte ou vitesse qui entraîne une augmentation ou une réduction discontinues du rapport de transmission. Lorsque le véhicule se trouve en situation de montée, la transmission automatique commande de manière erratique une succession de changements de rapports de boîte de sorte que le véhicule ne fonctionne pas de manière correcte, ce qui a été dénommé phénomène de pompage. Dans l'état de la technique, une solution a consisté à interdire le passage sur une vitesse supérieure quand une telle situation de pompage a été détecté. Mais, cette solution ne permet plus alors de bénéficier de toute la souplesse d'une transmission automatique tant que le calculateur ne détermine pas qu'une condition de fin d'inhibition est réalisée. f Pour porter remède aux inconvénients de ce type de solutions, le même demandeur a déjà décrit un procédé de suppression du phénomène de pompage dans un brevet FR-B-2.737.761. Dans ce procédé de suppression, une première étape consiste à estimer la masse du véhicule, le rapport de transmission, le régime du moteur thermique ainsi que l'angle d'ouverture du papillon d'admission. Dans une seconde étape, on réalise l'estimation de l'accélération du véhicule en fonction de la masse estimée du véhicule et d'un futur changement de rapport de transmission supérieur. Dans une troisième étape, on détermine une estimation des pertes lors du mouvement estimé dans le rapport supérieur. Dans une quatrième étape, on exécute une estimation de la possibilité de pompage lors du passage au rapport supérieur de sorte que soit générée une interdiction au passage supérieur si la possibilité de pompage a été estimée. Dans un autre brevet FR-B-2.801.952, le même demandeur a décrit un procédé de commande de transmission automatique en fonction du profil de la route qui permet notamment d'éviter aussi le phénomène de pompage. Cette solution est adaptée à une transmission automatique comportant, en sortie du moteur thermique, un convertisseur de couple associé à un mécanisme de changement de vitesses, par exemple, à train épicyclodal. Le procédé décrit dans cet état de la technique consiste à exécuter une mesure du couple moteur, à estimer la pente de la route et à la comparer à un seuil de façon à imposer à la transmission automatique une loi de passage adaptée aux montées, ou une loi de passage adaptée aux autres profils de route. Néanmoins, des problèmes de fonctionnement subsistent lors d'une situation de montée, quand on applique les enseignements de l'un ou l'autre de ces deux brevets. zf En effet, dans le brevet FR-B-2.737.761, l'estimation de l'accélération du véhicule sur le rapport montant, a(N+1), est effectuée à partir d'une information de couple moteur Cmot déterminée au moyen d'une mémoire de cartographie de couple moteur qui ne permet pas de prendre en compte d'autres causes de variations de couple moteur liées par exemple à l'altitude. Dans le brevet FR-B-2.801.952, les changements de rapports de boîte spécifiques aux situations de montée sont figés dans une mémoire de cartographie de changements de rapports 1o qui n'est pas optimisée en dehors d'une plage de pentes de route données. Cette solution ne permet donc pas de répondre à l'ensemble des cas de roulage en montée. La présente invention a pour but de proposer une solution visant à résoudre l'ensemble des problèmes évoqués ci-dessus et pour tous types de transmission automatique. Le procédé de l'invention consiste à - d'une première part: - acquérir une valeur de mesure du couple moteur et une valeur représentative du rapport de transmission; puis - exécuter une estimation de l'accélération du véhicule sur une valeur supérieure de rapport de transmission; puis exécuter un test sur la possibilité d'une augmentation du rapport de transmission - d'une seconde part: - acquérir au moins une valeur de paramètres représentatifs de l'environnement dynamique du véhicule comprenant une valeur représentative de la vitesse de déplacement du véhicule, une valeur représentative du degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur; puis - exécuter une estimation de réduction de rapport pour déterminer s'il existe une valeur possible de réduction du rapport de transmission et pour produire au moins une telle valeur si elle existe; et * - d'une troisième part - dans le cas o le test sur la possibilité d'une augmentation du rapport de transmission est positif, commander une augmentation de rapport de transmission ou, dans le cas contraire, et l'estimation de réduction de rapport est positive, à commander une réduction du rapport de transmission, comme un rapport de boîte de vitesses. L'invention concerne aussi un dispositif de commande de 1o transmission automatique comportant un moyen pour détecter de la valeur en cours du rapport de transmission et un moyen pour augmenter ou réduire la valeur en cours du rapport de transmission dans laquelle un moyen permet de mesurer le couple moteur effectivement produit à chaque instant. Le dispositif de l'invention comporte essentiellement un estimateur d'une valeur d'accélération sur une valeur supérieure à la valeur en cours du rapport de transmission, un moyen de test de possibilité d'augmentation de la valeur en cours du rapport de transmission, un moyen de test d'une estimation de réduction de la valeur en cours du rapport de transmission, un circuit générateur d'une incrémentation ou d'une décrémentation de rapport de transmission en situation de montée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description des figures annexées: - la figure 1: un schéma bloc d'un véhicule équipé d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'invention; - la figure 2: un graphique représentant une situation de pompage, notamment en situation de montée; - la figure 3: un organigramme du procédé de l'invention dans un mode de réalisation préféré; - la figure 4: un diagramme d'état du fonctionnement du dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'invention; i - la figure 5: un schéma bloc d'une application particulière du dispositif de la figure 4; - la figure 6 un schéma bloc d'une partie du dispositif de la figure 4; - la figure 7 un schéma bloc d'une partie du dispositif de la figure 4; - la figure 8 un schéma bloc d'une partie du dispositif de la figure 4; - la figure 9 un schéma bloc d'une partie du dispositif de io la figure 4; - la figure 10: un graphique expliquant le positionnement relatif de deux seuils mis en oeuvre dans le dispositif de la figure 10. - la figure 11: un schéma bloc d'une partie du dispositif de la figure 4. A la figure 1, on a représenté un schéma bloc d'un véhicule incorporant un dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le véhicule est équipé d'un groupe motopropulseur composé d'un moteur 1 et d'une transmission automatique 2. Le moteur thermique 1 comporte un arbre de sortie qui tourne à une vitesse de rotation, appelée régime Nm, et fournit un couple dit couple moteur Cm. L'arbre de sortie du moteur est connecté mécaniquement à un moyen d'entrée de la transmission automatique 2 dont l'arbre de sortie est couplé par un différentiel 3 aux roues motrices 4 et 5 du véhicule et fournit à celle-ci un couple de sortie de transmission Cr sous une vitesse de rotation de valeur Nr, déterminée par le rapport de transmission, défini comme le rapport K = Nr/Nm. Le véhicule comporte un calculateur de bord qui est connecté à un ensemble de capteurs 7 d'environnement du véhicule, ainsi qu'à des capteurs spécifiques 9 de l'état de fonctionnement de l'état du moteur, et des capteurs spécifiques Il de l'état de fonctionnement de la transmission automatique. k Dans le cas de l'invention, les capteurs 9 comportent un capteur du couple moteur Cm réellement produit par le moteur 1 et les capteurs 11 comportent un capteur d'une grandeur représentative du rapport de transmission en cours sur la transmission automatique 2. Le calculateur de bord incorpore le dispositif de mise en oeuvre de l'invention et produit des signaux à destination d'actionneurs 8 du moteur thermique 1 et d'actionneurs 10 spécifiques à la transmission automatique 2. Il en résulte que le 1o point de fonctionnement (Nm, Cm) du moteur et le rapport de transmission K de la transmission automatique sont à chaque instant déterminés selon la mise en oeuvre du procédé de l'invention. A la figure 2, on a représenté un diagramme du fonctionnement d'une transmission automatique à rapports étagés lors d'une situation de montée. La transmission automatique 2 est initialement dans un rapport de vitesses sur le rapport R2. Du fait de la pente, le moteur 1 produit un couple moteur Cm plus élevé que celui déterminé pour un fonctionnement à plat à un régime moteur Nm donné, et la commande de la transmission automatique 2 détermine alors une montée ou incrémentation de rapport 23 de sorte que la transmission automatique à boîte de vitesses à rapports étagés passe sur le rapport ou vitesse R3 supérieur. Dans le cas du phénomène de pompage lors d'une situation de montée, une décrémentation 24 de rapport de vitesses est rapidement provoquée et une succession de changements de rapport 21, 22 de manière erratique apparaît alors, ce qui est préjudiciable au bon fonctionnement du véhicule. Le procédé de l'invention, ainsi qu'il est décrit à la Figure 3, permet d'empêcher le phénomène de pompage sans rencontrer les inconvénients de l'état de la technique détaillé ci-dessus. t Lors d'une étape SI de début de procédé de commande de la transmission automatique 2, un certain nombre de paramètre qui seront décrits plus tard sont initialisés. Deux procédures sont alors exécutées a une procédure GI qui permet de produire un signal représentatif de la possibilité d'une incrémentation du rapport de transmission; et a une procédure G2 qui permet de produire un signal représentatif de la possibilité d'une décrémentation du rapport de transmission. La procédure GI comporte une étape S2 au cours de laquelle on réalise l'acquisition d'une mesure du couple moteur Cm produite par exemple par un capteur de couple moteur ou par un estimateur lié au fonctionnement particulier du moteur thermique 1 du véhicule de la figure 1. On réalise aussi l'acquisition de la valeur R du rapport de transmission (dans le cas d'une transmission continment variable, par exemple) ou du rapport de boîte (dans le cas d'une transmission à boîte de vitesses à rapports étagés) sur laquelle la transmission automatique 2 fonctionne à la date d'acquisition. Lors d'une étape S3, on exécute une estimation aest(R+1) de l'accélération que prendrait le véhicule dans le rapport R+1 immédiatement supérieur au rapport acquis R lors de l'étape S2. La valeur d'estimation de l'accélération aest(R+1) lors d'un rapport de boîte de vitesses incrémenté est alors testée de façon à décider s'il est possible de réaliser une incrémentation du rapport de boîte de vitesses sans provoquer le phénomène de pompage. La procédure G2, qui peut être exécutée en parallèle avec la procédure Gi, ou de manière partagée selon la structure logicielle du dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention, comporte une étape S5 au cours de laquelle on acquière notamment le rapport de boîte de vitesses, la valeur du couple moteur ainsi qu'il a été décrit lors de l'étape S2, une t valeur instantanée de la vitesse du véhicule V,, ainsi que le degré d'enfoncement de la pédale de l'accélérateur angleped. On peut acquérir aussi, en fonction des différentes variantes de l'invention qui seront décrits plus loin, d'autres paramètres descriptifs de l'environnement du véhicule comme le degré de pente dans laquelle roule le véhicule ou l'altitude du véhicule ou encore l'indication d'un signal d'activation des freins du véhicule. Lors d'une étape S6 dans la procédure G2, on estime alors io la possibilité d'une décrémentation de rapport. Dans le cas o le test de l'étape S4 de la procédure GI est positif, lors d'une étape S7 d'une procédure finale G3, on exécute une incrémentation du rapport qui passe du rapport de boîtes R au rapport de boîtes R+1. Si le test de l'étape S4 est négatif, et que l'estimation de l'étape S6 de décrémentation de rapport de boîtes de vitesses est positive, on réalise une décrémentation du rapport qui passe du rapport R à un rapport inférieur comme le rapport R-1 ou R-2. La procédure finale G3 est alors terminée par un test de fin de boucle S10 de sorte qu'une nouvelle période d'acquisition S2 ou S5 est lancée si le test de fin de boucle n'est pas atteint et, dans le cas contraire, une étape de fin de procédure SI 1 est alors exécutée. A la figure 4, on a représenté le diagramme de fonctionnement du dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Un module 40 correspondant à une unité centrale du contrôle du moteur thermique 1 produit une valeur de mesure du couple moteur Cm à chaque instant de l'exécution du procédé de l'invention. On doit comprendre que cette valeur de mesure correspondant à une valeur physiquement mesurée du couple moteur à la différence d'autres réalisations d'état de la technique dans lesquels le couple moteur Cm est simplement estimé sur la base de paramètres extérieurs au mécanisme de production du couple moteur. Cependant, la valeur de mesure du couple moteur Cm peut recevoir un certain nombre de traitements d'adaptation, notamment un filtrage permettant de réduire les variations parasites sur ses valeurs successives. Le module de mesure du couple moteur transmet une valeur Cm à une borne d'entrée d'un circuit 41 estimateur de l'accélération du véhicule sur le rapport immédiatement supérieur au rapport en cours. A cet effet, une seconde borne d'entrée de l'estimateur 41 est connectée à une borne de sortie convenable du module 44 associé à un capteur d'état de la transmission automatique 44 et qui fournit une valeur R du rapport de boîte de vitesses en cours sur la transmission automatique (2; Figure 1). Sur la base de l'estimation de l'accélération, une valeur aest(R+1) est transmise à une première borne d'entrée d'un module de test 42 indiquant qu'il est possible de réaliser une incrémentation de rapport de boîte de vitesses sans risque de pompage. Le module de test 42 comporte une seconde borne d'entrée connectée à la sortie des capteurs de l'état de la transmission automatique (2; Figure 1) pour recevoir la valeur en cours R du rapport de boîte. Le module de test 42 présente une borne de sortie qui est connectée, d'une part, à une entrée d'une porte ET 49 et à une entrée d'une porte ET 43 dont le rôle sera décrit plus loin. Le dispositif de l'invention comporte ensuite un capteur de mesure de degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur 45 qui produit une valeur numérique AP qui est transmise à une entrée d'un module 48 de test de la possibilité de réaliser une décrémentation du rapport de boîte à une valeur R-p. Selon les modes de réalisation de l'invention, on peut utiliser concurremment ou séparément l'information AP de degré à d'enfoncement de la pédale d'accélérateur ou directement une valeur de couple moteur. Par ailleurs, le dispositif de l'invention comporte un capteur 46 de la vitesse du véhicule qui produit une valeur Vv qui est transmise, d'une part, à une mémoire 47 de valeurs précédentes ainsi qu'à une entrée du module de test 48 décrit ci-dessus. La mémoire 47 transmet un nombre prédéterminé d'échantillons des mesures précédentes de la vitesse du véhicule à des entrées convenables du module de test 48. io La porte ET 49 présente une seconde borne d'entrée qui est maintenue à une valeur inactive de sorte que lorsque le module de test 42 produit un signal OKmontéeinactive, la porte ET présente un signal actif sur sa borne de sortie qui est connectée à une borne d'entrée de sélection ou d'activation du module 48 de décrémentation de rapports de transmission. La seconde porte ET 43 présente une seconde borne d'entrée qui est connectée en permanence à une valeur logique active de sorte que la borne de sortie de la porte ET 43 est active seulement si le signal de test okmontée issue de la sortie de test 42 est actif. Le dispositif de mise en oeuvre de l'invention dont le fonctionnement est représenté à la figure 4 comporte enfin un module SR qui reçoit la valeur du rapport R et en fonction du signal de sortie de la porte ET 43 produit un signal de commande de rapport de boîte de vitesses qui peut prendre: * ou bien la valeur R en cours qui est maintenue alors, ò ou bien la valeur de rapport de boîte immédiatement supérieur R+1, ò ou bien enfin une valeur R-p de rapport inférieur. Le signal de sortie est connecté comme signal de commande aux actionneurs convenables 10 de la transmission automatique 2 (Figure 1). A la figure 5, on a représenté une situation dans laquelle le calculateur de bord 6 est connecté aux actionneurs du groupe -i motopropulseur 1, 2 par l'intermédiaire d'un automatisme de régulation de vitesse ou d'un automatisme de régulation de distance 54. Le circuit ou module régulateur SRV 54 comporte une borne d'entrée d'un vecteur de commande 52 ainsi qu'une borne d'entrée 53 de rapport de transmission qui est la sortie du circuit de la figure 4 représenté dans le bloc 51, le bloc 51 recevant aussi un vecteur d'état 50 comportant notamment la mesure du couple moteur Cm, le degré d'enfoncement AP de la pédale io d'accélérateur et la valeur Vv de la vitesse du véhicule. D'autres automatismes peuvent être intercalés à la sortie du bloc du dispositif 51. A la figure 6, on a représenté un module d'estimation de l'accélération immédiatement supérieur, comme le bloc 41 de la figure 4. Selon l'invention, on considère qu'entre deux rapports successifs, l'ensemble FE des forces extérieures appliquées au véhicule sont représentés par un terme additif qui reste constant. Dans cette analyse, M correspond à la masse estimée du véhicule et r au rayon des roues motrices du véhicule et FE le terme d issipatif. Dans cette hypothèse, l'accélération sur le rapport R peut s'écrire: a(R) =Cr(R) x FE r M Selon l'invention, on considère que l'accélération mesurée selon une procédure qui sera décrite plus loin, correspond exactement à ce terme a(R). Après le changement de rapport, l'accélération du véhicule prendra la valeur estimée: a(R+1)= x-(R+l) x 1 +FE r M En soustrayant les deux relations précédentes l'une de l'autre, il est ainsi possible de supprimer le terme représentatif FE des dissipations d'énergie. Il vient alors: ati(R + 1) - a,,,, =GCr(R + 1) x1 Cr(R) 1 r M r M ce qui permet de calculer l'estimation de l'accélération sur le rapport immédiatement supérieur par la relation ae.si(R + 1) = aines + 1 Cr(R + 1) - Cr(R) M r L'un des mérites de l'invention est de permettre de tenir io compte d'une manière simple des effets éventuels altimétriques et d'autres dispersions liées au fonctionnement du moteur thermique en se basant sur une valeur de couple moteur réel et non sur des mesures et des estimations compliquées. Le module 41 de la figure 4 est détaillé dans un mode particulier de réalisation à la figure 6. Le module 41 reçoit en entrée un vecteur d'état de l'environnement du véhicule 60 qui comporte dans ce mode de réalisation: - une valeur numérique AP indicatif de degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur; - Nm l'indication du régime moteur thermique 1 (figure 1); - une valeur Cm d'indication du couple moteur du moteur thermique 1; - R du rapport de boîte de vitesses de la transmission automatique. Il est clair que, dans l'ensemble de la présente invention, le rapport de boîte de vitesses R, qui indique donc une transmission à rapports étagés, peut être remplacé dans le cas d'une transmission à variations continues de type CVT ou d'une transmission infiniment variable, directement par le rapport de transmission. Une première mémoire de cartographie 61 permet en recevant la valeur du rapport de boîte R de produire à sa sortie une valeur de rapport de transmission. Une seconde mémoire de cartographie 62 reçoit, sur une première borne d'entrée, la valeur AP de degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur ainsi que, sur une seconde borne d'entrée, la valeur Nm représentative du régime moteur. La sortie de lecture de la mémoire de cartographie 62 présente une valeur du couple moteur calculé Cmcalculé qui a io été préalablement chargée lors de l'étape d'initialisation du procédé de l'invention. La sortie de lecture de la mémoire de cartographie 62 est transmise à une première borne d'entrée d'écriture d'une mémoire 63, ainsi qu'à une borne d'entrée d'un module 64 de calcul de couple à la roue sur le rapport R+1. En séquence, le dispositif de l'invention permet de réaliser une première valeur de couple moteur calculé pour le rapport R et un angle pédale AP donné: Cmcalculé(R) = Cm(R, AP). Cette valeur est alors enregistrée dans la mémoire 63, puis une seconde valeur est calculée de la même manière pour le couple moteur calculé sur le rapport immédiatement supérieur R+1 et cette valeur Cmcalculé(R+1) = Cm(R+1, AP) est transmise à la seconde borne d'entrée du module 64 précité. Une première borne d'entrée du module 64 est connectée à la sortie de lecture du registre 63, tandis qu'une troisième borne d'entrée du module 64 reçoit une valeur de mesure du couple moteur. La sortie du module 64 contient une valeur estimée du couple à la roue par rapport à R+1 selon la relation: Cr(N + 1) = CL Cau [(] x C^ _ calculé[Nm(R + 1), AP] x K(R + 1) epsi calcule[Nm(R), AP] expression dans laquelle: