Brevet FR2866283A1 — publié le 20050819

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'une unité d'entraînement d'un véhicule comportant un moteur, une boîte de vitesses et un convertisseur de couple installé entre le moteur et la boîte de vitesses. L'invention concerne également un dispositif de commande d'une unité d'entraînement d'un véhicule comportant un moteur, une boîte de vitesses et un convertisseur de couple installé entre le moteur et la boîte de vitesses ainsi qu'au moins une installation de commande pour to influencer le couple fourni par le moteur et au moins un moyen pour saisir une variation de charge. Etat de la technique Dans les véhicules équipés d'une boîte de vitesses reliée par un convertisseur de couple par exemple par un convertisseur de couple hydrodynamique à un moteur, au passage du mode de poussée au mode de traction ou inversement au passage du mode de traction au mode de poussée on peut avoir des secousses ou chocs correspondant au change-ment de charge. Dans le cas d'un changement de charge, par détente de composants mis en tension comme par exemple de l'arbre d'entraînement ainsi que sous l'effet de la tension des composants en détente ou d'éventuels chocs de rotation libérés dans la ligne de transmission, on peut avoir des chocs de rotation entre les composants de la ligne d'entraînement. Les chocs qui se produisent une ou plusieurs fois sont perçus de manière aptique par le conducteur du véhicule qui les reçoit également par voie acoustique. De plus, on excite ainsi des oscillations de secousses de la ligne de la ligne de transmission ce qui se traduit par une nouvelle détérioration du confort. Le document DE 100 18 551 Al décrit un procédé de com- mande d'une unité d'entraînement d'un véhicule comprenant un élément d'actionnement pour influencer la puissance; à partir de la position d'un élément de commande on prédéfinit un signal déterminant la puissance à fournir et la commande de l'élément d'actionnement se fait en fonction d'un signal filtré prédéfini donnant la puissance. Le signal peut être filtré par un filtre ayant au moins un filtre passe-haut et un filtre passe-bas en parallèle. Ces filtres permettent d'effectuer très rapidement et de façon très fiable les variations d'état entre la poussée et la traction. Le change- ment rapide d'état permet de réaliser une réaction spontanée du véhicule à la consigne du conducteur. L'amortissement du choc lorsqu'on arrive dans la nouvelle position d'application diminue significativement le bruit au changement de charge mais une réduction du choc de charge est nécessaire pour un changement de charge pour de petites variations de la consigne du conducteur et une excitation réduite de la ligne de transmis- sion tendant à transmettre des secousses. Des régulations utilisées au point de changement de charge sont difficiles ä appliquer et en outre on a le risque d'instabilité. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé to et un dispositif de commande ou de gestion d'une unité d'entraînement d'un véhicule permettant une application aussi simple que possible et excluant pratiquement les instabilités. L'invention ne doit pas recourir au-tant que possible au filtrage et doit éviter un comportement décéléré sur la chaussée. Avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que lorsque se produit une variation de charge on règle au moins un paramètre de fonctionnement du moteur, de sorte qu'une grandeur caractérisant le couple fourni par le moteur au convertis- Beur de couple correspond tout d'abord à une grandeur caractéristique du couple de pertes du moteur à l'intérieur de limites prédéfinies et cette grandeur est ensuite augmentée en suivant un chronogramme prédéfini. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, ce dispositif du type ci-dessus étant caractérisé en ce que l'installation de commande règle au moins un paramètre de fonctionnement du moteur lorsqu'au moins un moyen de saisie d'une variation de charge détecte une variation de charge, de façon qu'une grandeur caractérisant le couple fourni par le moteur au convertisseur de couple corresponde à l'intérieur de limites prédéfinies à une grandeur ca- ractérisant le couple de pertes du moteur et qu'ensuite on augmente selon une courbe de temps prédéfinie. L'idée de base de l'invention est de modifier le couple mo- teur lorsqu'un changement de charge est détecté pour le régler sur le cou- ple de pertes et de modifier la liaison avec une pente progressive du couple en direction de la consigne du conducteur. Le couple de pertes est la somme des couples engendrés par le frottement du moteur, l'entraînement des accessoires, etc..., en bref des couples non disponibles pour entraîner le véhicule. Le changement de charge se produit toujours si la différence entre le couple moteur et le changement de charge possède un signe algébrique négatif. Selon une réalisation avantageuse, on considère qu'il y a variation de changement de charge si la différence de la vitesse de rotation d'entrée du convertisseur de couple et sa vitesse de rotation de sortie est égale à zéro. En d'autres termes, on reconnaît une variation de charge par le glissement du convertisseur de couple. Le glissement présente alors la différence entre la vitesse de rotation d'entrée de convertisseur de couple et la vitesse de rotation de celui-ci. Ainsi selon l'invention, le dispositif est conçu pour que le moyen pour saisir une variation de charge saisit la vitesse de rotation d'entrée du convertisseur de couple et la vitesse de rotation de sortie de ce convertisseur de couple. Selon un autre mode de réalisation avantageux on recon-15 naît la variation de charge par la saisie du couple, par au moins un capteur de couple. Selon un autre mode de réalisation, la reconnaissance de la variation de couple se fait par au moins un capteur d'écoulement ou de pression installé dans le convertisseur de couple. Ainsi selon le procédé on détecte l'arrivée d'une variation de charge par la saisie de la vitesse d'écoulement d'un liquide hydraulique et/ou de la pression du liquide hydraulique dans le convertisseur de couple. De manière préférentielle, on règle le chronogramme du couple fourni par le moteur au convertisseur de couple après réglage sur le couple de pertes indiquant que l'on ne dépasse pas un gradient maximum prédéfini en fonction du temps. Autrement dit la grandeur caractérisant le couple fourni par le moteur au convertisseur de couple est modifiée pour ne pas dépasser une amplitude maximale prédéfinie dans le temps du gradient. Dans ce cas avantageusement le chronogramme du couple a une forme de tangente. Un mode de réalisation avantageux du procédé propose une courbe de signal tangentielle qui correspond au maximum au gradient dans le temps. Dans le cas présent il s'agit d'une parabole. En variante, on peut également avoir d'autres grandeurs caractéristiques du gradient, par exemple en forme de rampe. Sur le strict plan des principes, à la place d'une limitation de pente pour la courbe du signal on peut également utiliser un filtre d'ordre supérieur notamment d'un ordre supérieur à 2. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma par blocs d'une unité d'entraînement de véhicule automobile selon l'état de la technique, to la figure 2 montre schématiquement un ordinogramme d'un procédé selon l'invention, - la figure 3 est un diagramme représentant le régime et le couple lors d'un changement de charge en passant du mode de poussée au mode de traction, - la figure 4 montre un diagramme donnant le régime et le couple en cas de changement de charge en passant du mode de traction au mode de poussée. Description de modes de réalisation Selon la figure 1, une unité d'entraînement ou une unité motrice d'un véhicule comprend un moteur 10, par exemple un moteur thermique, relié par son vilebrequin 12 à un convertisseur de couple 20. Le convertisseur de couple 20 est relié à une boîte de vitesses 30 par l'intermédiaire de l'arbre d'entrée 22 de cette boîte. La boîte de vitesses 30 est reliée par un axe 32 à une roue 40. Cette représentation est unique- ment schématique. En pratique, l'arbre de sortie 32 de la boîte de vitesses est par exemple relié par un ou plusieurs différentiels aux axes de roues. Le vilebrequin 12, qui constitue également l'arbre d'entrée du convertisseur de couple, comporte un capteur de vitesse de rotation 14 qui saisit la vitesse de rotation du vilebrequin 12. L'arbre d'entrée 22 de la boîte de vi- tesses qui constitue également l'arbre de sortie du convertisseur de couple est également équipé d'un capteur de vitesse de rotation 24 saisissant la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée de boîte de vitesses 22. Les signaux des capteurs de vitesse de rotation 14, 24 sont appliqués à une installation de commande 50 pour être traités comme décrit ultérieurement. L'installation de commande 50 permet par une ligne de commande 54 représentée schématiquement, de commander les éléments de réglage ou d'actionnement influençant le couple fourni par le moteur 10 au convertisseur de couple 20. Le procédé de commande ou de gestion de l'unité d'entraînement d'un véhicule représenté à la figure 1 sera décrit ci-après en liaison avec les figures 2 et 3. Dans une étape S210 on détermine d'abord si l'on est en présence d'un changement de charge. Pour cela on vérifie par exemple si la vitesse de rotation du vilebrequin ou la vitesse d'entrée n12 du convertisseur de couple, et la vitesse de rotation de sortie du convertisseur de couple ou la vitesse de rotation n22 de l'arbre d'entrée de la boîte de vites-ses sont identiques (étape S210). Une possibilité (non représentée) pour to saisir un changement de charge consiste à considérer qu'il y a un changement de charge en s'appuyant sur les conditions d'écoulement et/ou de pression mesurées ou déterminées d'une autre manière dans le convertisseur de couple. En cas de changement de charge il n'y a pas de glissement au niveau du convertisseur de couple 20. Dans le cas d'une transmission visqueuse de couple telle qu'elle se fait dans un convertisseur de couple hydrodynamique 20, aucun couple n'est transmis dans cet état. En cas de changement de charge détecté, le couple moteur fourni Mmot est réglé par la commande d'un élément d'actionnement influençant le couple fourni par le moteur de façon à ce qu'il corresponde à un couple de pertes Mperte dans des limites prédéfinies S: Mperte - S Mmot Mperte + S (cette situation est représentée à l'étape S220). Le couple de pertes Mperte est la somme des couples non disponibles pour entraîner le véhicule et qui résulte du frottement du moteur, de l'entraînement d'accessoires ou d'équipements. Puis on augmente le couple moteur de la manière décrite ultérieurement sui- vant une courbe couple/temps M = f(t) (étape S230) de façon à se rapprocher du couple moteur MFv (voir figure 3 et figure 4) prédéfini par le conducteur du véhicule. Le procédé décrit ci-dessus en liaison avec la figure 2 sera explicité ciaprès à l'aide de la figure 3. Le diagramme de la partie supérieure de la figure 3 représente la vitesse de rotation d'entrée n12 du convertisseur de couple ainsi que sa vitesse de rotation de sortie n22 en fonction du temps. Dans la partie I on est mode de poussée du véhicule; la vitesse de rotation de sortie n22 du convertisseur de couple est supérieure à sa vitesse de rotation d'entrée n12. La vitesse de rotation d'entrée n12 du convertisseur de couple qui correspond à la vitesse de rotation du vilebrequin du moteur 10 a un chronogramme correspondant pour l'essentiel à celui de la vitesse de rotation de sortie n22 du couple mais à un niveau en dessous. A l'instant ti le conducteur donne en consigne une valeur de couple MFV (voir la partie inférieure de la figure 3). Le vilebrequin du moteur est alors accéléré avec un couple croissant de sorte que la vitesse de rotation du vilebrequin ou vitesse d'entrée du convertisseur de couple n12 augmente. Cela se traduit par une réponse spontanée telle qu'elle apparaît dans la partie supérieure et la partie inférieure des diagrammes de la figure 3. Dès que la vitesse de rotation d'entrée n12 du convertisseur de couple et la vitesse de rotation de sortie n22 du convertisseur de couple ont pris la même valeur n12 = n22, ce que constate l'étape S210, on to commande les éléments d'actionnement influençant le couple fourni par le moteur 10 pour que le couple fourni par le moteur 10 corresponde au couple de pertes Mperte dans des limites prédéfinies S: Mperte - S 5 M mot M perte + S, comme le montre la moitié inférieure de la figure 3; les limites S sont représentées schématiquement sans être à l'échelle. Dans cette situation, le convertisseur de couple hydraulique ne transmet aucun couple. Cet instant t2 est pris comme instant du change-ment de charge et du choc de charge ainsi produits. Partant du couple de pertes Mperte ainsi réglé, on augmente ensuite le couple de sortie du moteur Mmot en tenant compte d'un gradient prédéfini, maximum autorisé. L'augmentation du couple fourni ou couple de sortie est par exemple limitée suivant une parabole de façon à obtenir le chronogramme du couple, avec une évolution tangentielle comme représenté à la figure 3, pour l'augmentation du couple moteur Mmot se rapprochant alors du couple de consigne MFV prédéfini par le conducteur. Cela permet une commutation en douceur du moteur et de la ligne de transmission entre le mode de traction portant la référence II pour le véhicule et l'arrivée du choc de charge. La figure 4 montre un changement de charge passant du mode de traction au mode de poussée du véhicule. Dans la partie infé- rieure de la figure 4 on a représenté le chronogramme du couple; dans la partie supérieure on a représenté la vitesse de rotation d'entrée n12 du convertisseur de couple ainsi que sa vitesse de rotation de sortie n22. Le mode de traction du véhicule est représenté dans ces figures par la zone portant la référence III; le mode de poussée est repré- senté dans ces figures par la zone portant la référence IV. En mode de traction du véhicule, la vitesse de rotation de sortie n22 du convertisseur de couple dépasse sa vitesse de rotation d'entrée n12. A l'instant t3 le couple de consigne MFV prédéfini par le con- ducteur change. Le conducteur du véhicule relâche par exemple la pédale d'accélérateur avec pour intention de faire travailler le véhicule en mode de poussée à partir de cet instant. De façon correspondante, la courbe représentée dans la partie inférieure de la figure 4 présente une variation brusque du couple de consigne MFV prédéfini par le conducteur passant à la valeur 0. A partir de l'instant t3, le vilebrequin du moteur 10 sera décéléré avec un couple croissant de sorte que la vitesse de rotation du vilebrequin ou la vitesse d'entrée du convertisseur de couple nie diminue. La valeur de la vitesse de rotation d'entrée n12 du convertisseur de couple Io atteint à l'instant t4 la valeur de la vitesse de rotation de sortie n22 du convertisseur de couple, ce qui est constaté comme variation de changement de charge (étape S210). C'est pourquoi à l'instant t4 (comme décrit ci-dessus) l'élément d'actionnement est commandé pour influencer le couple fourni par le moteur 10 de façon que ce couple M,,,ot corresponde au cou- ple de pertes Mperte dans les limites S: Mperte - S L'avantage du procédé décrit ci-dessus est notamment d'être facile à appliquer. A l'instant du changement de charge, la ligne d'entraînement présente en effet un comportement fortement non linéaire. Les régulations utilisées à l'instant du changement de charge sont dans ces conditions difficilement réalisables par application et on risque une instabilité. Le procédé décrit ci-dessus représente une pure commande excluant les instabilités de manière structurelle. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de gestion d'une unité d'entraînement d'un véhicule comportant un moteur (10), une boîte de vitesses (30) et un convertisseur de couple (20) installé entre le moteur (10) et la boîte de vitesses (30), caractérisé en ce que lorsque se produit une variation de charge on règle au moins un paramètre de fonctionnement du moteur (10), de sorte qu'une grandeur caractérisant le couple fourni par le moteur (10) au convertisseur de couple (20) correspond tout d'abord à une grandeur caractéristique du couple de to pertes du moteur (10) à l'intérieur de limites prédéfinies et cette grandeur est ensuite augmentée en suivant un chronogramme prédéfini. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on estime qu'il y a eu variation de charge si la différence de la vitesse de rotation d'entrée (n12) du convertisseur de couple et la vitesse de rotation de sortie (n22) du convertisseur de couple correspond à une valeur prédéfinie, en particulier est égale à zéro. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détecte l'arrivée d'une variation de charge par la saisie du couple. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détecte l'arrivée d'une variation de charge par la saisie de la vitesse d'écoulement d'un liquide hydraulique et/ ou de la pression du liquide hydraulique dans le convertisseur de couple. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur caractérisant le couple fourni par le moteur au convertisseur de couple est modifiée pour ne pas dépasser une amplitude maximale prédéfinie dans le temps du gradient. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le chronogramme du couple a une forme de tangente. 7 ) Dispositif de commande d'une unité d'entraînement d'un véhicule comportant un moteur, une boîte de vitesses et un convertisseur de couple (20) installé entre le moteur (10) et la boîte de vitesses (30) ainsi qu'au moins une installation de commande (50) pour influencer le couple fourni par le moteur (10) et au moins un moyen (14, 24) pour saisir une variation de charge, caractérisé en ce que l'installation de commande (50) règle au moins un paramètre de fonctionnement du moteur (10) lorsqu'au moins un moyen (14, 24) de saisie d'une I o variation de charge détecte une variation de charge, de façon qu'une grandeur caractérisant le couple fourni par le moteur (10) au convertisseur de couple (30) corresponde à l'intérieur de limites prédéfinies à une grandeur caractérisant le couple de pertes du moteur (10) et qu'ensuite on augmente selon une courbe de temps prédéfinie. 8 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen (14, 24) pour saisir une variation de charge saisit la vitesse de rotation d'entrée (n12) du convertisseur de couple et la vitesse de rotation 20 de sortie (n22) de ce convertisseur de couple. 9 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de saisie d'une variation de charge comprend au moins un cap-25 teur de couple. 10 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de saisie d'une variation de charge comprend au moins un cap-30 teur d'écoulement et/ou de pression dans le convertisseur de couple.