Brevet FR2907746A1 — publié le 20080502

Procédé de détermination du rapport qui est engagé dans une boîte de vitesses de véhicule automobile L'invention concerne un procédé de détermination du rapport de démultiplication d'une boîte de vitesses de véhicule automobile. Les véhicules équipés d'une boîte de vitesses manuelle laissent au conducteur le libre choix du rapport de transmission. Le conducteur peut à tout instant changer de rapport et sélectionner le rapport qui lui convient. Lorsque l'embrayage est fermé, le rapport peut être déterminé à partir du régime moteur et de la vitesse des roues qui lui est proportionnelle, à condition que l'embrayage ne patine pas, qu'un rapport soit engagé et que les roues ne patinent pas. Mais il existe des situations durant lesquelles cette méthode est inadaptée : pendant une séquence de changement de rapport, comme par exemple celle illustrée en figure 1, le rapport engagé ne peut pas être identifié tant que l'embrayage n'a pas été complètement fermé. La détermination du rapport engagé s'avère cependant essentielle, notamment dans le cas des systèmes d'aide à la conduite, car toute fonction relative à la dynamique longitudinale du véhicule, c'est-à-dire à son accélération longitudinale, utilise le couple délivré par les roues motrices. Une telle fonction sert par exemple à modifier les réglages d'injection du moteur de manière à délivrer un couple aux roues motrices correspondant à une valeur souhaitée. Dans le cas d'une fonction de régulation de la vitesse du véhicule, le couple nécessaire aux roues est d'abord déterminé, puis le couple correspondant devant être fourni par le moteur en est déduit à partir de la connaissance du rapport de démultiplication engagé. 2907746 2 Ceci est effectué à partir de la relation ci- dessous dans laquelle Tcc est la démultiplication de la boîte de vitesses et du pont de transmission, et dans laquelle Cmth et Croue correspondent au couple moteur et 5 au couple à la roue : Croue Cmth T cc Différentes fonctions peuvent nécessiter la connaissance de la démultiplication choisie : le contrôle de l'accélération du véhicule, la régulation de la 10 vitesse du véhicule, le contrôle de la distance inter-véhicules, le contrôle de stabilité, etc. Ainsi, dans le cadre d'une fonction relative à la dynamique du véhicule, la détermination des réglages d'injection du moteur pour obtenir une valeur souhaitée 15 de couple aux roues motrices, nécessite de connaître le rapport de démultiplication de la boîte de vitesses. Compte tenu du fait que les fonctions relatives à la dynamique du véhicule fonctionnent continûment, il est nécessaire de connaître le rapport engagé à tout instant, 20 c'est-à-dire y compris durant les changements de rapports. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détermination du rapport de démultiplication d'une boîte de vitesses de véhicule automobile, dans lequel : le 25 rapport est identifié par un calcul direct basé sur le ratio entre le régime du moteur et la vitesse du véhicule lorsque l'embrayage est fermé ; et dans lequel le rapport est défini de manière prévisionnelle lorsque l'embrayage n'est pas fermé, en estimant si le rapport à venir est 30 supérieur inférieur ou identique au dernier rapport qui a été déterminé, à partir de données représentatives de l'état du véhicule telles que son accélération longitudinale, et en corrigeant avec cette estimation le dernier rapport déterminé. 35 L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel le rapport à venir est 2907746 3 estimé comme étant un rapport supérieur si les conditions suivantes . - l'accélération longitudinale est supérieure à un seuil d'accélération ; 5 - le régime est supérieur à un seuil de régime ; - il n'y a pas de freinage en cours ; - le rapport engagé n'est ni la marche arrière, ni le dernier rapport ; ont toutes été remplies simultanément à un instant 10 précédant l'estimation d'un intervalle de temps inférieur à une valeur prédéterminée. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel le rapport à venir est 15 estimé comme étant un rapport inférieur lorsque le rapport engagé est au minimum le second rapport, et que de plus, l'une des conditions ci-dessous : - l'accélération longitudinale est inférieure à un seuil d'accélération et 20 l'embrayage est fermé ; - un freinage est en cours ; - le rapport engagé est le dernier rapport ; a été remplie à un instant précédant l'estimation d'un intervalle de temps inférieur à une durée 25 prédéterminée. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel le rapport à venir est estimé comme étant identique au rapport en cours s'il n'est pas estimé comme étant un rapport supérieur et s'il 30 n'est pas estimé comme étant un rapport inférieur. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel lors du passage d'une identification par calcul direct à une détermination prévisionnelle, le rapport en cours est d'abord déterminé 35 comme étant le dernier rapport identifié par calcul direct tant qu'un couple non nul est demandé au moteur. 2907746 4 L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel la détermination prévisionnelle est régulièrement actualisée lorsque l'obtention par calcul direct ne peut être obtenue après 5 un certain intervalle de temps prédéterminé. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel on prend en compte un signal issu d'un capteur d'engagement de marche arrière pour déterminer si le rapport enclenché est la marche 10 arrière. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel le rapport est défini de façon prévisionnelle lorsque l'identification par calcul direct conduit à un rapport sensiblement nul. 15 L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux figures annexées. La figure 1 est un schéma représentatif d'une séquence de changement de rapport dans une boîte de vitesses ; 20 La figure 2 est une représentation graphique des ratios correspondants aux différents rapports d'une boîte de vitesses ; La figure 3 est une représentation schématique de l'estimation détectant si le rapport à venir est 25 inférieur supérieur ou identique au rapport en cours ; La figure 4 est une représentation schématique simplifiée du procédé selon l'invention ; La figure 5 est une autre représentation schématique de l'estimation détectant si le rapport à 30 venir est inférieur supérieur ou identique au rapport en cours ; La figure 6 est une représentation de l'évolution du rapport lors d'une transition entre une détermination prévisionnelle erronée et une détermination par calcul 35 direct alors qu'un couple moteur est demandé durant cette transition ; 2907746 5 La figure 7 est une représentation générale du procédé selon l'invention sous forme de schéma bloc. L'idée à la base de l'invention est d'utiliser 5 différentes variables pour déterminer le rapport de la boîte de vitesses qui est engagé. Ces variables sont principalement : la vitesse du véhicule ; le régime du moteur ; l'état de l'embrayage ; l'existence ou non d'un freinage à l'instant considéré ; l'état engagé ou non de 10 la marche arrière ; l'accélération longitudinale du véhicule. La vitesse du véhicule peut être fournie par un calculateur d'un système ABS (Antilock Brake System) mesurant la vitesse des roues, et le régime moteur peut 15 par exemple être délivré par un calculateur associé au moteur. L'état de l'embrayage peut être connu d'un capteur de position de la pédale d'embrayage, délivrant un signal binaire représentatif d'un état dit ouvert ou fermé de 20 l'embrayage. L'existence ou non d'un freinage en cours peut résulter d'un capteur de position de la pédale de frein, délivrant également un signal binaire, et éventuellement d'un capteur de l'état activé ou non du frein de stationnement. 25 L'état engagé ou non de la marche arrière, peut résulter d'un capteur dédié, qui est habituellement exploité pour la mise en service du phare de recul. La valeur de l'accélération longitudinale n'a pas à être très précise, de sorte que l'estimation fournie par le 30 calculateur ABS est par exemple suffisante. Dans un premier temps, si le capteur d'engagement de la marche arrière indique que celle-ci est engagée, le rapport est immédiatement identifié comme étant la marche arrière. 35 Le rapport engagé peut être déterminé par calcul direct lorsque toutes les conditions suivantes sont réunies : l'embrayage est fermé ; la marche arrière n'est 2907746 6 pas engagée ; le rapport déterminé par la méthode directe n'est pas nul. Si une de ces conditions au moins n'est plus valide le rapport est déterminé de manière prévisionnelle, ce qui sera détaillé plus bas. 5 La détermination par calcul direct est basée sur la comparaison du régime moteur avec la vitesse, qui sont proportionnels lorsque l'embrayage est fermé, et qu'il ne patine pas, et que les roues ne patinent pas non plus. Le coefficient de proportionnalité, noté vl000, est 10 défini pour le ième rapport de la boîte de vitesses à partir de l'expression ci-dessous dans laquelle demulBV+pont(i) désigne le rapport de démultiplication de la boîte de vitesses et du pont de transmission, et dans laquelle Rayonroue est le rayon des roues : 15 v1000 (l) = CZ2mulBV+pont (L) * 60 * 2n * Rayonroue La relation entre le régime N du moteur et la vitesse V s'écrit alors : La détermination du rapport engagé par calcul 20 direct consiste donc simplement à comparer la valeur de V1000 avec les valeurs théoriques de la boîte de vitesses qui sont représentées en figure 2. 1000* V vlOOO mes û ]\/'mot La comparaison peut s'effectuer en choisissant la 25 valeur théorique de vl000 la plus proche de la valeur mesurée. La valeur du régime moteur est avantageusement saturée à une valeur minimale non nulle pour que le calcul de vl000 ne pose pas de problème lorsque le moteur est arrêté : 1000*V vi000 mes - 30 max(500,Nmot) Si le rapport engagé ne peut pas être déterminé avec le calcul direct ci-dessus, il est déterminé de façon prévisionnelle. Ceci correspond par exemple au cas où l'embrayage est ouvert durant une séquence de 35 changement de rapport. Nmot(tr/f;f) *v1000(1)(km,h) V(km/h) 1000 2907746 7 Cette détermination prévisionnelle est réalisée en effectuant d'abord une estimation, à partir de variables telles que l'accélération longitudinale du véhicule, pour détecter si le prochain rapport est un rapport supérieur, 5 un rapport inférieur, ou bien le même rapport que le dernier rapport déterminé. A cet effet, un indicateur noté "plus" est activé lorsque les conditions de passage du rapport supérieur sont remplies, et un indicateur noté "moins" est activé 10 lorsque les conditions de passage d'un rapport inférieur sont réunies. A chaque changement d'état de l'indicateur "plus" ou "moins", la valeur + 1 ou -1 est mémorisée dans une variable notée "tempo". Si à l'issue d'une durée 15 prédéterminée, aucune valeur n'est mémorisée, la valeur 0 est alors enregistrée dans la variable "tempo", ce qui est représenté schématiquement en figure 3. Le rapport engagé est ensuite construit, au bloc "arbitrage" de la figure 4, en corrigeant le rapport 20 courant avec l'estimation du prochain rapport, à savoir la valeur de la variable "tempo", à savoir +1, 0 ou -1. L'estimation est effectuée en déterminant si les conditions ci-dessous sont remplies, dans lesquelles les valeurs numériques sont indicatives et doivent être 25 adaptées au véhicule : L'indicateur "plus" est activé lorsque les conditions suivantes sont toutes réunies : l'accélération longitudinale est supérieure à 0,15 m/s' ; que le régime N est supérieur à 1000 tr/min ; il n'y a pas de freinage 30 en cours ; le rapport engagé n'est ni le dernier rapport, ni la marche arrière. L'indicateur "moins" est activé si deux conditions sont remplies, à savoir d'une part le rapport engagé est au moins le second rapport, et d'autre part 35 l'une au moins des conditions ci-après est remplie : l'accélération longitudinale est inférieure à -0,70 m/s' et l'embrayage est fermé ; le régime N est inférieur à 2907746 8 900 tr/min ; un freinage est en cours ; le rapport engagé est le dernier rapport. Lorsque ces conditions sont vérifiées, l'indicateur "plus" ou l'indicateur "moins" s'active, les 5 conditions conduisant à ces deux états étant exclusives. Pour tenir compte de l'historique d'utilisation, il est nécessaire de maintenir l'estimation du prochain rapport un certain temps lorsque les conditions de cette estimation ne sont plus valides et qu'aucune autre 10 estimation n'est validée. Si un rapport montant a été prévu mais que cette estimation n'est plus valide, par exemple parce que l'accélération est passée sous le seuil, la temporisation "tempo" maintient l'estimation +1 un certain temps, et 15 tant qu'aucune autre estimation valide n'intervient. Si aucun état n'est devenu actif pendant toute la durée de temporisation, l'estimation du prochain rapport est remise à zéro : le prochain rapport est alors estimé comme étant égal au rapport courant, ce qui est 20 représenté schématiquement en figure 5. L'ordre de grandeur de la temporisation est d'environ 3 secondes, celui-ci devant être supérieur au temps moyen d'un changement de rapport pour ne pas générer de saut de rapport dans le cas général. 25 Il est à noter que si la vitesse du véhicule passe sous 15 km/h, la prévision passe automatiquement au ler rapport, ce qui permet d'anticiper tout redémarrage du véhicule. En partant d'un état initial dans lequel le rapport 30 est déterminé par calcul direct, c'est-à-dire que l'embrayage est fermé, la marche arrière n'est pas engagée, et le rapport déterminé par la méthode directe n'est pas nul, alors, dès que ces conditions ne sont plus valables et que la marche arrière n'est pas engagée, 35 l'arbitrage passe en état de transition vers la détermination prévisionnelle. 2907746 9 Cette transition débute par une première phase durant laquelle on attend que le conducteur ne demande plus de couple au moteur, ce qui se traduit par un enfoncement nul de la pédale d'accélérateur. Cette 5 attente vise à éviter une mise à jour intempestive du rapport engagé alors que le moteur est toujours sous couple et que le conducteur n'a pas encore changé de rapport. En effet, la fin de validité de la méthode par 10 calcul direct peut conduire à anticiper le changement de rapport, or toute mise à jour alors que le rapport n'a pas changé provoquerait une discontinuité sur la consigne de couple moteur, donc un désagrément pour le conducteur. Si les conditions de validité de la détermination 15 par calcul direct redeviennent valides, celle-ci est à nouveau mise en oeuvre. Ceci peut arriver lorsque le conducteur débraye puis réembraye sans changer de rapport. Sinon, dès que la demande de couple moteur devient 20 nulle, la détermination prévisionnelle est mise en oeuvre le rapport déterminé devient alors le rapport précédemment déterminé et corrigé par l'estimation relative, soit par exemple le 4ème rapport si le Sème était engagé et si l'estimation relative vaut +1. 25 Si le temps écoulé depuis le passage en mode prévisionnel devient long, le rapport prévu est mis à jour car les conditions ont probablement évolué depuis la première mise à jour. C'est par exemple le cas lorsque le conducteur 30 débraye puis freine longuement. L'évolution de la vitesse du véhicule peut alors être importante et le conducteur sautera probablement plusieurs rapports lorsqu'il réengagera une vitesse. Pour cette raison, le rapport prévu est mémorisé et 35 maintenu pendant 3 secondes, puis, si le conducteur n'a toujours pas réembrayé, la prévision est mise à jour en ajoutant la nouvelle prévision relative à cette valeur 2907746 10 mémorisée. Le rapport déterminé de façon prévisionnelle est ainsi mis à jour toutes les trois secondes. De plus, si pendant cette phase la vitesse véhicule passe en dessous de 15 km/h, le rapport prévu est forcé 5 au ler rapport afin d'anticiper le redémarrage. Dès que les conditions de validité de la méthode directe redeviennent présentes, on sort de ce mode prévisionnel et on passe dans une phase de confirmation de la prévision : 10 Si le rapport calculé est égal au rapport prévu, la phase de confirmation se termine et le rapport est déterminé par calcul direct. Si le rapport calculé est nul, ce qui correspondrait au point mort, on attend un certain temps 15 pour s'en assurer. Durant cette période de confirmation, le rapport déterminé reste le rapport qui avait été déterminé de façon prévisionnelle. Si au bout d'une durée d'observation prédéterminée, le point mort est validé, le rapport déterminé passe à 0, 20 ce qui correspond au point mort, et la méthode par calcul direct est à nouveau mise en oeuvre. Cette procédure est destinée à améliorer la robustesse de détermination du point mort qui est plus sensible au bruit de mesure. 25 Si le rapport obtenu par calcul direct n'est pas le point mort et qu'il est différent du rapport prévu, alors deux cas se présentent : S'il n'y a pas de demande de couple, le rapport affiché est corrigé instantanément, puis la méthode de 30 détermination par calcul direct est implémentée. En effet, comme il n'y a pas de demande de couple, la mise à jour n'a pas d'impact sur le calcul de la consigne de couple moteur, donc sur l'agrément de conduite. S'il y a une demande de couple, le rapport 35 déterminé de façon prévisionnelle est maintenu et on indique que ce rapport est erroné via la sortie spécifique. Dès que la demande de couple s'annule, le 2907746 11 rapport est mis à jour avec la valeur calculée, puis la méthode de détermination par calcul direct est mise en oeuvre. Durant toute la phase où le conducteur demande du 5 couple alors que le rapport est faux, il peut être judicieux d'adapter la démultiplication utilisée dans le calcul de la consigne moteur afin de la faire évoluer graduellement vers la bonne valeur. Le taux de conversion de couple Tcc peut alors 10 évoluer de manière continue pour limiter l'impact sur l'agrément en évitant une discontinuité et en réduisant le plus possible la durée pendant laquelle on conserve un rapport erroné, ceci étant représenté schématiquement sur le graphe de la figure 6. 15 L'ensemble du procédé selon l'invention est représenté schématiquement en figure 7. L'invention permet de fournir continûment une valeur du rapport engagé, de sorte que toute fonction 20 liée au contrôle de la dynamique du véhicule peut à chaque instant faire le lien entre le couple moteur et le couple à la roue, c'est-à-dire entre l'organe à piloter et la dynamique du véhicule. L'invention peut mettre à disposition des 25 utilisateurs potentiels de l'information "rapport engagé" la source utilisée, à savoir calcul direct ou prévision, et elle peut prévenir qu'une erreur de prévision a été commise lorsque la méthode de calcul direct redevient disponible, ce qui peut permettre 30 d'activer des stratégies de compensation de l'erreur. Cette invention est du type logiciel, elle ne nécessite que des informations de base disponibles sur tous les véhicules de série. Son application ne nécessite ni une taille mémoire importante, ni une fréquence de 35 calcul élevée. On peut donc raisonnablement penser qu'elle aura un prix de revient faible. 2907746 12 On notera que dans la très grande majorité des cas, le conducteur ne saute pas de rapport, ce qui justifie l'adoption de ce type d'algorithme simple. La solution proposée permet néanmoins de prévoir des sauts de rapport 5 dans certaines conditions, en particulier lorsque le temps passé débrayé dépasse un certain seuil valant par exemple trois secondes. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination du rapport de démultiplication d'une boîte de vitesses de véhicule automobile, dans lequel : le rapport est identifié par un calcul direct basé sur le ratio entre le régime du moteur et la vitesse du véhicule lorsque l'embrayage est fermé ; et dans lequel le rapport est défini de manière prévisionnelle lorsque l'embrayage n'est pas fermé, en estimant si le rapport à venir est supérieur, inférieur ou identique au dernier rapport qui a été déterminé, à partir de données représentatives de l'état du véhicule telles que son accélération longitudinale, et en corrigeant avec cette estimation le dernier rapport déterminé. 2. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le rapport à venir est estimé comme étant un rapport supérieur si les conditions suivantes . - l'accélération longitudinale est supérieure à un seuil d'accélération ; - le régime est supérieur à un seuil de régime ; -il n'y a pas de freinage en cours ; - le rapport engagé n'est ni la marche arrière, ni 25 le dernier rapport ; ont toutes été remplies simultanément à un instant précédant l'estimation d'un intervalle de temps inférieur à une valeur prédéterminée 3. Procédé selon l'une des revendications 30 précédentes, dans lequel le rapport à venir est estimé comme étant un rapport inférieur lorsque le rapport engagé est au minimum le second rapport, et que de plus, l'une des conditions ci-dessous : - l'accélération longitudinale est inférieure à un 35 seuil d'accélération et l'embrayage est fermé ; - un freinage est en cours ; - le rapport engagé est le dernier rapport ; 2907746 14 a été remplie à un instant précédant l'estimation d'un intervalle de temps inférieur à une durée prédéterminée. 4. Procédé selon les revendications 2 et 3, dans 5 lequel le rapport à venir est estimé comme étant identique au rapport en cours s'il n'est pas estimé comme étant un rapport supérieur et s'il n'est pas estimé comme étant un rapport inférieur. 5. Procédé selon l'une des revendications 10 précédentes, dans lequel lors du passage d'une identification par calcul direct à une détermination prévisionnelle, le rapport en cours est d'abord déterminé comme étant le dernier rapport identifié par calcul direct tant qu'un couple non nul est demandé au moteur. 15 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la détermination prévisionnelle est régulièrement actualisée lorsque l'obtention par calcul direct ne peut être obtenue après un certain intervalle de temps prédéterminé. 20 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on prend en compte un signal issu d'un capteur d'engagement de marche arrière pour déterminer si le rapport enclenché est la marche arrière. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le rapport est défini de façon prévisionnelle lorsque l'identification par calcul direct conduit à un rapport sensiblement nul.