Brevet FR2899282A1 — publié le 20071005

Système de contrôle de fonctionnement d'un groupe moto-propulseur de véhicule automobile pour l'atténuation de perturbations lors du passage de ieu d'une transmission du véhicule. La présente invention concerne un système de contrôle d'un groupe moto-propulseur, commandé en couple, de véhicule automobile, le groupe moto-propulseur étant raccordé à des roues du véhicule pour leur entraînement au travers d'une transmission présentant des jeux mécaniques. L'invention vise particulièrement l'atténuation des à-coups et oscillations de la transmission lors du franchissement desdits jeux mécaniques. Classiquement, une transmission de véhicule automobile comprend un arbre primaire solidaire en rotation de l'axe de sortie du groupe moto-propulseur du véhicule, et un arbre secondaire solidaire en rotation de roues de celui-ci, dites roues motrices. L'arbre primaire et l'arbre secondaire de la transmission s'entraînent 15 l'un l'autre au moyen de jeux d'engrenages sélectionnables au moyen d'une boîte de vitesses. II existe dans ce système des jeux mécaniques provoquant des à-coups et oscillations lors de variations de couples appliquées à l'arbre primaire et à l'arbre secondaire. 20 Un exemple de jeu mécanique de la transmission est illustré à la figure 1 dans laquelle un engrenage E de la transmission comprend une première roue dentée RI, par exemple montée sur l'arbre primaire, et une seconde roue dentée R2 montée sur l'arbre secondaire. Les roues dentées R1, R2 s'engrènent l'une l'autre, mais une dent d'une roue n'occupe pas entièrement l'espace compris 25 entre deux dents de l'autre roue. ll existe donc un jeu mécanique dans l'engrenage illustré. Dans la configuration en traits pleins de la figure 1, la roue R1 entraîne en rotation la roue R2 dans le sens illustré par les flèches F, une dent de la roue R1 de l'arbre primaire étant en butée sur une surface A d'une dent de la roue R2 30 de l'arbre secondaire. Lors d'un changement dans la phase de conduite, comme une décélération ou un freinage par exemple, la vitesse angulaire de la roue R1 diminue, et une dent de la roue R2 de l'arbre secondaire vient en butée sur une surface B d'une dent de la roue R1 de l'arbre primaire. Cette configuration est 35 illustrée en traits mixtes. Toutefois, comme on peut le remarquer, lors d'une phase transitoire entre ces deux configurations, du fait de la présence du jeu mécanique, les deux roues dentées R1 et R2 ne sont plus en prise et lorsque les roues RI et R2 s'engrènent à nouveau des à-coups peuvent apparaître. Le passage de la configuration en traits pleins à la configuration en traits mixtes sera désigné par la suite passage du jeu de transmission . L'occurrence d'un tel passage dépend des couples appliqués à la transmission, c'est-à-dire celui appliqué à l'arbre primaire par le groupe moto-propulseur et celui appliqué à l'arbre secondaire par les roues dites motrices. Un couple provoquant le passage d'un jeu mécanique de la transmission sera désigné par la suite couple de passage d'un jeu de transmission . On connaît des systèmes de contrôle du couple appliqué par le groupe motopropulseur à la transmission visant à atténuer les perturbations (à-coups et oscillations) provoquées par le passage d'un jeu de transmission. Ces systèmes comprennent des moyens d'acquisition du couple résistif appliqué aux roues motrices (couple dû au frottement) et des moyens d'acquisition d'une consigne de couple pour le groupe moto-propulseur souhaité du conducteur. Ces systèmes comprennent également une unité de traitement d'informations qui estime des couples de passage de jeu de transmission et limitent la variation de la consigne de couple délivrée au groupe moto-propulseur lorsqu'un couple de passage est détecté. Une fois le jeu passé, l'unité de traitement d'informations applique un filtre barycentrique pour converger vers la consigne de couple souhaité par le conducteur. Toutefois, l'estimation des couples de passage de jeux de transmission se fonde sur la valeur d'un couple appliqué par le groupe moto-propulseur à la transmission et ramené au référentiel des roues motrices. Une telle estimation est généralement de mauvaise qualité puisqu'on observe un décalage sensible entre la vrai valeur d'un couple de passage d'un jeu et la valeur estimée de celui-ci. Il s'ensuit des discontinuités dans la consigne de couple calculée délivrée au groupe moto-propulseur par l'unité de traitement d'informations telles que des ruptures de pentes, qui génèrent finalement des oscillations dans la transmission. Le but de la présente invention est de résoudre le problème susmentionné en proposant un système de contrôle du fonctionnement d'un groupe moto-propulseur de véhicule automobile qui estime de façon précise les couples de passage des jeux de transmission et calcule des consignes de couple permettant un passage continu et en douceur des jeux de transmission. A cet effet l'invention a pour objet un système de contrôle du fonctionnement d'un groupe moto-propulseur commandé en couple de véhicule automobile, le groupe moto-propulseur étant raccordé à des roues du véhicule pour leur entraînement au travers d'une transmission présentant des jeux mécaniques, le système comportant : - des moyens d'acquisition d'un couple résistif exercé sur lesdites 10 roues ; - des moyens d'acquisition d'une consigne de couple pour le groupe moto-propulseur souhaité par le conducteur du véhicule, - des moyens de détermination, en fonction du couple résistif acquis, et de la consigne de couple acquise, d'une consigne de couple d'agrément pour le 15 groupe moto-propulseur visant à atténuer des perturbations provoquées par le passage desdits jeux mécaniques de la transmission, et - des moyens de délivrance de la consigne de couple d'agrément déterminée au groupe moto-propulseur pour la commande de celui-ci, caractérisé en ce que les moyens de détermination de la consigne de 20 couple d'agrément comprennent : - des premiers moyens de calcul d'un couple résistif ramené au groupe moto-propulseur en fonction du couple résistif acquis, et pour un couple nul transmis par la transmission ; et - des seconds moyens de calcul de ladite consigne d'agrément en 25 fonction du couple résistif ramené au groupe moto-propulseur calculé. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention : - les premiers moyens de calcul du couple résistif ramené au groupe moto-propulseur sont propres à calculer celuici selon la relation : VEH roue 30 où CAP nat est est le couple résistif ramené au groupe moto propulseur, Cext est le couple résistif acquis, r~ est un rapport de démultiplication de la transmission, JGMP roue est une inertie du groupe moto-propulseur JGMP roue CAP nat est - -t1 J C ext _ ramenée aux roues, et JVEx roue est une inertie du véhicule automobile ramenée aux roues ; - les seconds moyens de calcul de la consigne d'agrément sont propres à calculer celle-ci pour qu'elle présente une variation temporelle atténuée 5 lors du passage desdits jeux mécaniques ; - les seconds moyens de calcul de la consigne d'agrément sont propres à calculer celle-ci pour qu'elle présente une variation temporelle sensiblement nulle lors du passage desdits jeux mécaniques ; - les seconds moyens de calcul de la consigne d'agrément sont 10 propres à calculer celle-ci pour qu'elle poursuive la consigne de couple acquise pour le groupe moto-propulseur en provenance du conducteur, une fois lesdits jeux mécaniques passés ; - les seconds moyens de calcul de la consigne d'agrément sont propres à calculer celle-ci selon la relation suivante : Cap cnsagr[n]- Yav[nI+Yap[ni+Capcnsagr[nù1I avec rr 15 Yav nI=Te.a[nl(Cap_cns[nIùCap_ cnsagr[n-1]). Cap_cnsagr[nùl1ùCapnatest[ni et rr Yap[nI=Te •R[n]•(CapcnsLnIùCap_cns_agr[n-1]) où CAp_cns_agr est la consigne d'agrément, Cap_cns est la consigne de couple souhaité par le conducteur, CAP nat est est la consigne de couple ramené au groupe moto-propulseur, Te est une période d'échantillonnage prédéterminée, n est un nième instant d'échantillonnage, et a et 13 sont des 20 paramètres variables ou constants ; et - les seconds moyens de calcul sont propres à sélectionner dynamiquement les paramètres a et f3 en fonction de la différence entre la consigne de couple d'agrément calculée CAP_cns_agr et le couple ramené au groupe moto-propulseur CAP nat est 25 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et fait en relation avec les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un engrenage de transmission illustrant un jeu de transmission, déjà décrite ci-dessus ; - la figure 2 est une vue schématique d'une chaîne de traction d'un véhicule automobile associée à un système selon l'invention ; et - la figure 3 est un graphique de courbe illustrant des consignes de couple obtenues selon un système de l'état de la technique et le système selon l'invention. Sur la figure 2, une chaîne de traction d'un véhicule automobile est illustrée sous la référence générale 10. Cette chaîne de traction 10 comprend un groupe moto-propulseur 12 (GMP) à moteur thermique, commandé en couple et propre à entraîner en rotation, ou à freiner, des roues 14, 16 du véhicule au travers d'une transmission 18. La transmission 18, délimitée par une ligne fermée en traits mixtes, comporte un arbre primaire et un arbre secondaire (non représentés), un organe de débrayage 20, une boîte de vitesses 22, un pont différentiel 24 et des cardans 26, 28 reliant respectivement le pont 24 aux roues 14, 16. Bien entendu dans le cas d'un GMP de moteur hybride comportant un moteur thermique et un moteur électrique, l'organe de débrayage est compris dans le GMP entre les moteurs thermique et électrique, comme cela est connu en soi. La transmission 18 est classique et ne sera donc pas décrite plus en détail par la suite. La transmission 18 présente un certain nombre de jeux mécaniques provoquant des perturbations, comme des à-coups et des oscillations, pour des valeurs de couples appliquées à celle-ci par les roues 14, 16 et le groupe moto-propulseur 12, comme cela a été précédemment décrit. La chaîne de traction 10 est associée à un système 30 de contrôle du fonctionnement du GMP 12 propre à déterminer, et à délivrer à celui-ci, une consigne de couple, dite d'agrément préventif , qui a pour effet, lorsqu'elle est appliquée par le GMP 12, d'atténuer sensiblement les perturbations provoquées par le passage de jeux de transmission. Le système 30 comprend un capteur de couple 32 mesurant le couple en sortie du GMP 12, un capteur de position 34 mesurant la position Op de la pédale d'accélérateur du véhicule, et un capteur de vitesse 36 mesurant la vitesse v du véhicule. Le système 30 comprend également une unité d'agrément préventif 38, délimitée par une ligne fermée en traits mixtes, connectée aux capteurs 32, 34 et 36. Cette unité 38 comporte un module 40 connecté au capteur de position 34 et déterminant une consigne de couple Cap_cns pour le GMP 12 en fonction de la position 9p mesurée de la pédale d'accélération. Cette consigne Cap_cns correspond au couple que souhaite voir appliquer le conducteur à l'arbre primaire de la transmission 18 et est par exemple déterminée par évaluation d'une 10 cartographie mémorisée dans le module 40. L'unité 38 d'agrément préventif comprend également un module 42 d'estimation du couple résistif Cext exercé sur les roues 14, 18 en raison des différents frottements qu'elles subissent. Le module 42 est connecté au capteur de couple 32 et au capteur de 15 vitesse 36 et estime le couple résistif Cext de la manière suivante : Tout d'abord, le module 42 calcule le couple théorique CGMP roue th réalisé par le GMP au niveau des roues 14, 16 en fonction du couple mesuré, par le capteur 32 et d'un modèle prédéterminé de la transmission 18. Ensuite, le module 42 calcule le couple résistif théorique Cext th exercé sur les roues 14, 16 20 en fonction de la vitesse V mesurée du véhicule et d'un modèle prédéterminé du fonctionnement des roues 14, 16. A partir du couple résistif théorique Cext th et du couple théorique CGMP roue th, le module 42 détermine alors une vitesse théorique Vth du véhicule, puis détermine un couple résistif additionnel Cext ad exercé sur les roues en fonction de la différence entre la vitesse théorique Vth 25 calculée et la vitesse réelle v mesurée du véhicule. Le couple résistif Cext exercé sur les roues 14, 16 est alors calculé par le module 42 comme étant la somme du couple résistif théorique Cep th et du couple résistif additionnel Cext ad. Le calcul du couple résistif additionnel Cext ad permet ainsi de prendre en compte des incertitudes sur le modèle de fonctionnement des roues 14, 16, comme des incertitudes sur la pente de la route et la vitesse et la direction du vent par exemple. L'unité d'agrément préventif 38 comprend également un module 44 de calcul raccordé au module 42 de calcul du couple résistif Cext . Le module 44 est propre à calculer une valeur CAP nat est de couple résistif ramené au GMP 12 correspondant à un couple de passage d'un jeu de transmission. Plus particulièrement, un couple CGMP AP appliqué aux roues 14, 16 par le GMP 12 et ramené à l'arbre primaire de la transmission 18 peut être modélisé selon la relation : (JVEH roue +JGMP roue J GMP _ roue •Ctrans ù Cext J VEH _ roue J VEH _ roue Oë Ctrans est le couple transmis par la transmission au niveau de l'arbre secondaire de celle-ci, JVEH roue est l'inertie du véhicule ramenée aux roues 14, 16, JGMP roue est l'inertie du GMP 12 ramenée aux roues 14, 16, et rl est un facteur de démultiplication de la transmission dépendant du rapport 15 engagé de la boîte de vitesses et d'un facteur de démultiplication du pont différentiel 24 de la transmission 18. Lors du passage d'un jeu de transmission, le couple Crans est momentanément nul. En effet, en se référant par exemple de nouveau à l'exemple du jeu de la figure 1, lorsque les roues dentées R1 et R2 sont entre les 20 configurations en traits pleins et traits mixtes, l'arbre primaire et l'arbre secondaire de la transmission sont désolidarisés de sorte que le couple transmis Ctrans est nul. Le module 44 détermine le couple résistif CAP nat est ramené au GMP 12 correspondant à un couple de passage d'un jeu mécanique selon la 25 relation : JGMP roue CAP _ nat _ est = -11 • C ext VEH roue avec JGMP roue et JVEH roue ayant des valeurs prédéterminées. Le couple de passage d'un jeu de transmission est donc estimé avec précision CGMP_AP = ~1 puisqu'il correspond à un couple nul Ctrans transmis par la transmission qui caractérise le passage des jeux de transmission. Enfin, l'unité d'agrément préventif 38 comprend un module 46 de calcul d'une consigne de couple CAp_cns_agr d'agrément préventif. Ce module 5 46 est connecté aux modules 40 et 44, calcule, et délivre au GMP 12 pour sa commande, la consigne CAp_cns_agr selon la relation numérique suivante : Cap_cns_agr~n]= Yav[n]+Yap[n]+Cap_cns_agr[n-1] avec Yav[n]= Te.a[n}(Cap_cns[n]ùCap_cns_agr[nù11),ICaperis_ agr[nù1] Cap_natest[nI et Yap[n]= Te • f3[ ]• (Capcas[n]ùCapcnsagr[nù1]) où Te est une période d'échantillonnage prédéterminée, nest le nième 10 instant d'échantillonnage, et a et p sont des paramètres variables. Des valeurs respectives des paramètres a et f3 à l'instant n sont sélectionnées par le module 46 en fonction de la valeur à l'instant n de la différence Cap_cns [n]ùCap_nat_est [n]. Les paramètres a et p sont par exemple tabulés dans le module 46 en fonction des valeurs de cette différence 15 En variante, les paramètres a et p sont constants. La composante Yav a pour effet d'atténuer les variations temporelles de la consigne de couple délivrée au GMP 12 juste avant de franchir un jeu de transmission. De manière avantageuse, la dérivée temporelle de la consigne de couple CAp_cns_agr délivrée au GMP est inférieure en valeur absolue à la 20 dérivée temporelle de la consigne de couple CAp cns délivrée par le module 40, et de préférence cette dérivée temporelle CAp_cns_agr est sensiblement nulle lors du passage de ces jeux. La composante Yap a pour effet de poursuivre, et rapidement converger vers, la consigne CAP cns de couple souhaitée par le conducteur du 25 véhicule une fois le jeu de transmission passé. La figure 3 est un graphique illustrant la consigne d'agrément préventif obtenue par le système selon l'invention (courbe A), celle obtenue par un système de l'état de la technique (courbe B), la consigne de couple souhaitée par le conducteur (courbe C) et une valeur réelle d'un couple de passage d'un jeu de transmission (courbe D). Comme on peut le remarquer, la consigne de couple d'agrément calculée par le système selon l'invention prend ses effets au niveau du couple de passage du jeu, contrairement à celle de l'état de la technique, tout en étant régulière, c'est-à-dire sans présenter les discontinuités de celle de l'état de la technique. REVENDICATIONS 1. Système (30) de contrôle du fonctionnement d'un groupe moto-propulseur (12) commandé en couple de véhicule automobile, le groupe moto-propulseur (12) étant raccordé à des roues du véhicule (14, 16) pour leur entraînement au travers d'une transmission (18) présentant des jeux mécaniques, le système comportant : - des moyens (32, 36, 42) d'acquisition d'un couple résistif exercé sur lesdites roues (14, 16); -des moyens (34, 40) d'acquisition d'une consigne de couple pour le groupe moto-propulseur (12) souhaité par le conducteur du véhicule, - des moyens (38) de détermination, en fonction du couple résistif acquis, et de la consigne de couple acquise, d'une consigne de couple d'agrément pour le groupe moto-propulseur (12) visant à atténuer des perturbations provoquées par le passage desdits jeux mécaniques de la transmission (18) , et - des moyens (38) de délivrance de la consigne de couple d'agrément déterminée au groupe moto-propulseur (12) pour la commande de celui-ci, caractérisé en ce que les moyens (38) de détermination de la consigne de couple d'agrément comprennent : - des premiers moyens (44) de calcul d'un couple résistif ramené au groupe moto-propulseur (12) en fonction du couple résistif acquis, et pour un couple nul transmis par la transmission (18) ; et - des seconds moyens (46) de calcul de ladite consigne d'agrément en fonction de couple résistif ramené au groupe moto-propulseur calculé. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens (44) de calcul du couple résistif ramené au groupe moto-propulseur (12) sont propres à calculer celui-ci selon la relation : JGMP roue CAP _ nat _ est - -Tl C ext J VEH roue où CAP nat est est le couple résistif ramené au groupe moto- propulseur (12), Cext est le couple résistif acquis, Il est un rapport de démultiplication de la transmission (18), 3GMp roue est une inertie du groupemoto-propulseur (12) ramenée aux roues (14, 16), et JVEx roue est une inertie du véhicule automobile ramenée aux roues (14, 16). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les seconds moyens (46) de calcul de la consigne d'agrément sont propres à calculer celle-ci pour qu'elle présente une variation temporelle atténuée lors du passage desdits jeux mécaniques. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les seconds moyens (46) de calcul de la consigne d'agrément sont propres à calculer celle-ci pour qu'elle présente une variation temporelle sensiblement nulle lors du passage desdits jeux mécaniques. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seconds moyens (46) de calcul de la consigne d'agrément sont propres à calculer celle-ci pour qu'elle poursuive la consigne de couple acquise pour le groupe moto-propulseur (12) en provenance du conducteur, une fois lesdits jeux mécaniques passés. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seconds moyens (46) de calcul de la consigne d'agrément sont propres à calculer celle-ci selon la relation suivante : Cap_cns_agr[n~= Yav[ni+Yap[ni+Cap_cns_agrin -1I avec Yav[ni= Te.a[nI(Caperis [niùCap cris _agr[nùil),ICapcas_agr[n W--ùCap_nat_est[ni et 1 Yap[n]= Te . . (Cap _cns[niùCap_cns_agr[n -1l) où CAp_cns_agr est la consigne d'agrément, Cap_cns est la consigne de couple souhaité par le conducteur, CAp nat est est la consigne de couple ramené au groupe moto-propulseur, Te est une période d'échantillonnage prédéterminée, n est un nième instant d'échantillonnage, et a et j3 sont des paramètres variables ou constants. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les seconds moyens (46) de calcul sont propres à sélectionner dynamiquement les paramètres a et p en fonction de la différence entre la consigne de coupled'agrément calculée CAP _ cns _ agr et le couple ramené au groupe moto- propulseur CAP nat est .