Brevet FR2907867A1 — publié le 20080502

Système et procédé d'estimation d'un couple transmis par un embrayage à friction de véhicule automobile La présente invention concerne un système d'estimation d'un couple transmis par un embrayage à friction de véhicule automobile. Plus particulièrement, la présente invention concerne un tel système comportant des moyens de détermination d'un couple nominal transmis en fonction d'une position de l'embrayage, des moyens de mesure d'une température de l'embrayage et des moyens de détermination du couple transmis en fonction du couple nominal déterminé et de la température mesurée. Une chaîne de transmission de couple de véhicule automobile comprend aujourd'hui le plus souvent un embrayage piloté électroniquement, notamment pour atténuer les à-coups et oscillations apparaissant lors de l'embrayage. Une unité de pilotage de l'embrayage met généralement en oeuvre une estimation du couple transmis par celui-ci et pilote l'embrayage en fonction du couple estimé. Or, on sait que les caractéristiques mécaniques d'un embrayage, et particulièrement celles d'un embrayage à friction, varient fortement avec la température. De fait, la non prise en compte de ces variations a pour effet une estimation du couple peu précise, et de là un pilotage de l'embrayage peu satisfaisant. On connaît du document FR-A2 796 341 un système d'estimation du couple transmis par un embrayage à friction qui tient compte du niveau de température de l'embrayage pour déterminer le couple transmis par celui-ci. Toutefois, dans ce système, la prise en compte de la température de l'embrayage pour la détermination du couple transmis consiste à commuter d'une première à une seconde loi de calcul de celui-ci dès lors qu'une température mesurée du liquide de refroidissement du moteur est supérieure à une température prédéfinie, la première et la seconde lois étant indépendantes de la température. De fait, la température de l'embrayage n'est pas prise en compte de manière continue alors même que les caractéristiques mécaniques de 2907867 2 l'embrayage varient sensiblement sur une large de plage de températures, et non pas uniquement si celle-ci est supérieure à la température prédéfinie. II s'en suit donc une estimation peu précise du couple transmis par l'embrayage. Le but de la présente invention est de résoudre le problème 5 susmentionné en proposant un système d'estimation du type précité qui estime la couple transmis par l'embrayage à friction en tenant compte des principaux effets de la température sur les caractéristiques mécaniques de l'embrayage quelque soit le niveau de température de celui-ci. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'estimation d'un 10 couple transmis par un embrayage à friction de véhicule automobile, le système comportant des moyens de détermination d'un couple nominal transmis en fonction d'une position de l'embrayage, des moyens de mesure d'une température de l'embrayage et des moyens de détermination du couple transmis en fonction du couple nominal déterminé et de la 15 température mesurée, caractérisé en ce que les moyens de détermination du couple transmis comportent : - des moyens d'estimation, en fonction de la température mesurée, d'un taux de dérive du couple transmis par l'embrayage par rapport au couple nominal déterminé ; 20 - des moyens d'estimation, en fonction de la température mesurée, d'un décalage d'un point de léchage de l'embrayage ; et - des moyens d'estimation du couple transmis par correction du couple nominal déterminé en fonction du taux de dérive et du décalage estimés. 25 Selon d'autres caractéristiques, le système peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de détermination du couple nominal sont propres à déterminer celui-ci à partir d'un modèle statique prédéterminé de l'embrayage à froid ; 30 - les moyens d'estimation du taux de dérive sont aptes à déterminer celui-ci selon la relation : z dérive = K 1 X ATlent +1 2907867 3 où 'zderive est le taux de dérive, LTient est un gradient de température entre une température moyenne de l'embrayage et la température environnante de celui-ci, et K1 est un coefficient prédéterminé ; - les moyens d'estimation du décalage du point de léchage sont 5 propres à estimer celui-ci selon la relation : Dec = K2 x ATrap où Dec est le décalage, ATrap est un gradient entre une température de pièces de l'embrayage en frottement et une température environnante de l'embrayage, et K2 est un coefficient prédéterminé ; 10 - il comprend en outre des moyens de détermination d'une vitesse de glissement de l'embrayage, et les moyens d'estimation du décalage du point de léchage sont propres à estimer celui-ci selon la relation : Dec = K2 x OTrap + K3 x où Dec est le décalage, ATrap est un gradient entre une température 15 de pièces de l'embrayage en frottement et une température environnante de l'embrayage, Aw est la vitesse de glissement mesurée, et K2 et K3 sont des coefficients prédéterminés ; L'invention a également pour objet un procédé d'estimation d'un couple transmis par un embrayage à friction de véhicule automobile, le 20 procédé comportant une étape de détermination d'un couple nominal transmis en fonction d'une position de l'embrayage, une étape de mesure d'une température de l'embrayage et une étape de détermination du couple transmis en fonction du couple nominal déterminé et de la température mesurée, caractérisé en ce que l'étape de détermination du couple transmis 25 comporte : - une étape d'estimation, en fonction de la température mesurée, d'un taux de dérive du couple transmis par l'embrayage par rapport au couple nominal déterminé ; - une étape d'estimation, en fonction de la température mesurée, d'un 30 décalage d'un point de léchage de l'embrayage ; et 2907867 4 - une étape d'estimation du couple transmis par correction du couple nominal déterminé en fonction du taux de dérive et du décalage estimés. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec les 5 dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une chaîne de transmission de couple d'un véhicule automobile ; et - la figure 2 est une vue schématique d'un système d'estimation selon l'invention associé à la chaîne de la figure 1. 10 La figure 1 est tirée de la demande FR-A-2 796 341 et illustre sous la référence générale 1 un véhicule automobile comportant un moteur 2, un système de transmission de couple 3 et une boîte de vitesses pilotée 4. Bien que le système de transmission de la figure 1 soit du type à propulsion, on comprendra que cette caractéristique n'est en rien limitative 15 et que le système de transmission pourrait être du type à traction. De même, bien qu'un pilotage d'un embrayage va être décrit comme se fondant sur un système hydraulique, on comprendra cette caractéristique égaiement comme non limitative, le pilotage de l'embrayage pouvant par exemple être exécuté par un actionneur tout électrique, un actionneur tout 20 hydraulique, un mécanisme sans fourchette d'embrayage ou autres. Dans l'exemple de la figure 1, un couple d'entraînement du moteur 2 est transmis par l'intermédiaire du système de transmission 3 à la boîte de vitesses pilotée 4 puis à un dispositif d'entraînement 5 et à un axe 6 sur lesquels sont montées des roues 6a. 25 Le système de transmission de couple 3 est ici agencé sous la forme d'un embrayage à friction sèche et possède un côté d'entraînement 7 et un côté mené 8 par l'intermédiaire d'un disque d'embrayage 3a chargé par une force au moyen d'un levier de débrayage 3 par l'intermédiaire d'un plateau de pression 3b, d'un ressort de belleville 3c, d'une butée d'embrayage 3e et 30 d'un volant d'inertie 3d. Le système de transmission de couple 3 est piloté par un système de commande 10 comprenant une unité électronique 10a et un actionneur 10b. L'actionneur 10b comprend un moteur électrique 11, piloté par l'unité 2907867 5 électrique 10a, et mettant en mouvement un piston 12a d'un maître cylindre 12 par l'intermédiaire d'une transmission 13 comme un mécanisme à roue et vis sans fin par exemple. Le maître cylindre 12 est relié à un cylindre récepteur 14 via une 5 canalisation de fluides sous pression 15 et comporte un piston 14e dont le mouvement est ainsi commandé par le mouvement du piston 12a du maître cylindre 12. Le piston 14a est par ailleurs fixé au levier de débrayage 9 dont il commande ainsi le basculement de manière à commander le couple transmis par l'embrayage 3. 10 L'unité électrique 10a pilote le moteur électrique 10, et donc la position du levier de débrayage 9, en fonction de diverses informations mesurées par des capteurs et concernant le fonctionnement des organes venant d'être décrits, ainsi que d'ordres en provenance du conducteur du véhicule, comme le degré d'ouverture de l'embrayage 3 par exemple. 15 Plus particulièrement, le module électronique 10a met en oeuvre une loi de commande de l'embrayage pour piloter le couple transmis par celui-ci de manière à éviter des à-coups et oscillations qui apparaissent notamment lors d'une demande embrayage par le conducteur du véhicule. A cet effet, l'unité 10a met en oeuvre une estimation du couple 20 transmis par l'embrayage 3, comme cela sera décrit plus en détail ci-après. II ne sera pas décrit plus avant le fonctionnement général du système de transmission 3. Pour une description plus complète du fonctionnement des organes venant d'être décrits, on se reportera par exemple à la demande FR-A-2 796 341. 25 Il va maintenant être décrit un mode de réalisation préféré du système d'estimation du couple transmis par l'embrayage 3. Ce système comporte : -des moyens d'acquisition de la position de l'embrayage, par exemple un capteur de la position 16 du piston 12a du maître cylindre, ou de 30 tout autre grandeur liée à la position du levier d'embrayage 9 ; - des moyens 17 d'acquisition de la vitesse angulaire en entrée de l'embrayage 3, par exemple un capteur de vitesse angulaire du volant moteur ; 2907867 6 - des moyens 18 d'acquisitions de la vitesse angulaire en sortie de l'embrayage 3, par exemple un capteur de vitesse angulaire de l'arbre de sortie de l'embrayage 3 ; - des moyens 19 d'acquisition de la température environnante de 5 l'embrayage 3 ou une grandeur liée à celle-ci, par exemple un capteur de température de liquide de refroidissement du moteur ou un capteur de température de l'air situé dans le compartiment moteur ; et - un module 20 de l'unité électronique 10a, connecté aux différents moyens 16, 17, 18, 19 d'acquisition et estimant en fonction des mesures 10 réalisées par ceux-ci un état d'échauffement de l'embrayage 3. La figure 2 est une vue schématique du module 20 de la figure 1. Le module 20 comporte un sous-module 30 recevant en entrée une vitesse de glissement Au, un couple Cest transmis estimé par l'embrayage 3, et la température T mesurée par les moyens 19 d'acquisition et calculant 15 en fonction des entrées reçues un état d'échauffement de l'embrayage 3. La vitesse de glissement aux est calculée par un sous-module 31 recevant des moyens d'acquisition 17 et 18 les vitesses angulaires ue et us mesurées du volant moteur et de l'arbre de sortie de l'embrayage et formant la différence 0u = -tes pour calculer la vitesse de glissement. 20 Le couple Cest transmis estimé par l'embrayage est quant à lui déterminé par un sous-module 32 d'estimation de celui-ci d'une manière qui sera expliquée plus en détail par la suite. Le sous-module 30 détermine un premier gradient de température ATlent entre la température moyenne de l'embrayage 3 et la température 25 environnante de celui-ci, cette température environnante étant la température T mesurée par les moyens 19 d'acquisition. Le gradient de température ATrent présente une dynamique lente, de l'ordre de la minute, associée à la variation globale de la réponse en couple transmis par l'embrayage 3 du fait d'un échauffement ou d'un 30 refroidissement de celui-ci. Le sous-module 30 détermine également un second gradient ATrap entre la température des pièces de l'embrayage en frottement (c'est-àdire le 2907867 7 disque d'embrayage 3a et le volant d'inertie 3d), lorsque l'embrayage est partiellement ouvert, et la température environnante T . Ce second gradient de température ATrap présente quant à lui une dynamique rapide, c'est-à-dire de l'ordre de la dizaine de secondes, 5 associée au décalage du point de léchage de l'embrayage (position de l'embrayage à laquelle celui-ci ne transmet pas de couple mais est sur le point de le faire). Les deux gradients ATjent et ATrap sont calculés par le sous-module 30 en fonction de la vitesse de glissement Am , du couple transmis estimé 10 Cest, de la température environnante T et de la puissance thermique dissipée dans l'embrayage calculée par le sous module 30 comme étant le produit du couple transmis estimé test par la vitesse de glissement Am à partir d'un modèle comportemental thermique de l'embrayage modélisant les principales températures des pièces mécaniques le composant. 15 II est à noter que, pour les besoins de l'invention, ce modèle ne nécessite pas la connaissance des valeurs absolues de chacune des températures de pièces de l'embrayage ou des températures aux limites de celui-ci (température sous le capot, du moteur, extérieure etc) car seules sont utilisés des gradients de température, c'est-à-dire des valeurs relatives 20 de températures. Il va maintenant être décrit la structure et le fonctionnement du sous-module 32 d'estimation du couple Cest transmis par l'embrayage 3. Le sous-module 32 comporte un bloc 33 formant cartographie recevant en entrée une valeur de position de l'embrayage Pcor et délivrant 25 en sortie une valeur nominale Cnom de couple transmis. La cartographie mise en oeuvre par le bloc 33 correspond à un modèle statique (vis-à-vis de la température) du couple transmis par l'embrayage à froid en fonction de la position de celui-ci. Or, on sait que les caractéristiques mécaniques de l'embrayage 3 30 varient fortement avec la température, le couple transmis pouvant varier du simple au double en fonction de la température pour une position d'embrayage donnée. 2907867 8 Afin de tenir compte d'une telle variabilité du couple transmis en fonction de la température, le sous-module 32 comprend un premier et second blocs 34, 35 de correction du couple calculé par le bloc 33 formant cartographie. 5 Le premier bloc 34 de correction corrige les effets des variations rapides du couple du fait du frottement des pièces de l'embrayage et comporte à cet effet un sous-bloc 36 de calcul d'un décalage Dec du point de léchage de l'embrayage 3, raccordé au sous- module 31 de calcul de la vitesse de glissement oir et au sous-module 30 de détermination des 10 gradients de température. Le sous-bloc 36 calcule le décalage du point de léchage de l'embrayage selon la relation : Dec=K2 xATrap +K3 xQ~ où K2 et K3 sont des coefficients prédéterminés. 15 Le bloc 34 comporte également un sous-bloc 37 formant saturation qui limite la valeur Dec du décalage calculée dans une plage de valeurs prédéterminées de valeurs admissibles pour éviter que l'estimation du couple transmis Cest ne diverge. Le bloc 34 comporte enfin un additionneur 38 recevant en entrée la 20 position P mesurée de l'embrayage et la sortie Decsat du sous-bloc 34 formant saturation, additionnant ces entrées et délivrant au bloc 33 formant cartographie la position Pcar pour le calcul du couple nominal transmis. Le second bloc 35 de correction corrige les variations globales de la réponse en couple du fait d'une élévation ou d'une diminution de la 25 température moyenne de celui-ci, et calcule à cet effet un taux de dérive Cdédve du couple transmis par l'embrayage 3. Le bloc 35 comporte à cet effet un sous-bloc 39 connecté au sous-module 30 de détermination, des gradients de température et calculant le taux de dérive vdérrve selon la relation 30 zdénive _ K1 x ATlent +1 où KI est un coefficient prédéterminé. 2907867 9 Le second bloc 35 de correction comporte également un sous-bloc 40 formant saturation connecté au sous-bloc 39 et limitant la valeur Cdérive calculée dans une plage de valeurs admissibles, également pour éviter que l'estimation du couple transmis Cest ne diverge. 5 Le second bloc 35 de correction comporte enfin un multiplicateur 41 recevant en entrée le couple nominal Cnom calculé par le bloc 33 formant cartographie et la sortie tidérive sat du sous-bloc 40 formant saturation, multipliant ces entrées et délivrant en sortie le couple transmis Cest . Le couple transmis CeSt estimé est ainsi une correction des dérives 10 thermiques du couple transmis vis-à-vis d'un couple de référence, à savoir celui transmis par l'embrayage à froid, selon la relation Cest = Tdérive sat X Cnom Comme on peut le constater, le module 20 venant d'être décrit, met en oeuvre un modèle thermo-mécanique de l'embrayage où les parties 15 thermiques et mécaniques interagissent. Il s'en suit à la fois une estimation précise des gradients de température dans l'embrayage, et de là un diagnostic fiable de l'état d'échauffement de celui-ci, et une estimation précise du couple transmis par l'embrayage. Bien entendu, d'autres modes de réalisation sont possibles. Par 20 exemple, les sous-blocs 37, 40 formant saturation sont facultatifs etlou le sous-bloc 36 n'utilise pas la vitesse de glissement Dur pour calculer le décalage du point de léchage. REVENDICATIONS 1.- Système d'estimation d'un couple transmis par un embrayage à friction (3) de véhicule automobile, le système comportant des moyens (33) de détermination d'un couple nominal transmis en fonction d'une position de l'embrayage, des moyens (19) de mesure d'une température de l'embrayage et des moyens (20) de détermination du couple transmis en fonction du couple nominal déterminé et de la température mesurée, caractérisé en ce que les moyens (20) de détermination du couple transmis comportent : - des moyens (35) d'estimation, en fonction de la température mesurée, d'un taux de dérive du couple transmis par l'embrayage par rapport au couple nominal déterminé ; - des moyens (34) d'estimation, en fonction de la température mesurée, d'un décalage d'un point de léchage de l'embrayage ; et - des moyens (34, 35) d'estimation du couple transmis par correction du couple nominal déterminé en fonction du taux de dérive et du décalage estimés. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les 20 moyens (33) de détermination du couple nominal sont propres à déterminer celui-ci à partir d'un modèle statique prédéterminé de l'embrayage à froid. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (35) d'estimation du taux de dérive sont aptes à déterminer celui-ci 25 selon la relation : ti derive = K 1 X ATlent +1 où Tderive est le taux de dérive, ATIent est un gradient de température entre une température moyenne de l'embrayage et la température environnante de celui-ci, et K1 est un coefficient prédéterminé. 30 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (34) d'estimation du décalage du point de léchage sont propres à estimer celui-ci selon la relation : 2907867 11 Dec = K2 x ATrap où Dec est le décalage, LTrap est un gradient entre une température de pièces de l'embrayage en frottement et une température environnante de l'embrayage, et K2 est un coefficient prédéterminé. 5 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (31) de détermination d'une vitesse de glissement de l'embrayage, et en ce que les moyens (34) d'estimation du décalage du point de léchage sont propres à estimer celui-ci 10 selon la relation : Dec = K2 x ATrap + K3 xAc) où Dec est le décalage, àTrap est un gradient entre une température de pièces de l'embrayage en frottement et une température environnante de l'embrayage, \co est la vitesse de glissement mesurée, et K2 et K3 sont 15 des coefficients prédéterminés. 6. Procédé d'estimation d'un couple transmis par un embrayage à friction de véhicule automobile, le procédé comportant une étape de détermination d'un couple nominal transmis en fonction d'une position de l'embrayage, une étape de mesure d'une température de l'embrayage et une étape de détermination du couple transmis en fonction du couple nominal déterminé et de la température mesurée, caractérisé en ce que l'étape de détermination du couple transmis comporte : - une étape d'estimation, en fonction de la température mesurée, d'un 25 taux de dérive du couple transmis par l'embrayage par rapport au couple nominal déterminé ; - une étape d'estimation, en fonction de la température mesurée, d'un décalage d'un point de léchage de l'embrayage ; et - une étape d'estimation du couple transmis par correction du couple 30 nominal déterminé en fonction du taux de dérive et du décalage estimés.