Brevet FR2919697A1 — publié le 20090206

La présente invention est relative aux procédés de commande d'un groupe moto propulseur d'un véhicule. L'invention s'applique à un véhicule tel que celui repéré par 10 dans la figure 1, équipé d'un groupe moto propulseur incluant un moteur thermique 14, une boîte de vitesses 16, et un embrayage piloté 18 qui est interposé entre ce moteur et cette boîte de vitesse. Selon cette architecture, le moteur 14 comporte un arbre moteur 30 rigidement solidaire d'un volant moteur, ou volant d'inertie, qui est relié par frottement à un disque l'embrayage 18, la boîte de vitesse comprenant un arbre primaire 32 solidaire en rotation du disque d'embrayage. Le disque d'embrayage est mobile entre une position fermée de l'embrayage, dite aussi embrayée, et une position ouverte de l'embrayage, dite aussi désaccouplée ou débrayée. Entre ces deux positions, l'embrayage peut être dans un état glissant, dans lequel l'arbre moteur et l'arbre primaire peuvent tourner à des régimes différents. Une unité de commande non représentée est apte à piloter cet embrayage en agissant sur un actionneur pour gérer la pression exercée par le plateau sur le disque d'embrayage. Le couple transmissible par l'embrayage est d'autant plus important que cette pression est élevée, celle-ci étant sensiblement nulle lorsque l'embrayage est ouvert, et maximale lorsqu'il est fermé. D'une manière générale, on attend du pilotage de l'embrayage qu'il permette d'embrayer après changement de rapport en répondant à deux contraintes contradictoires : la fermeture de l'embrayage doit être rapide sans être pour autant brutale. Comme représenté en figure 2, lors de la fermeture après un changement de rapport montant, c'est-à-dire après passage d'un rapport donné à un autre rapport de rang supérieur, le régime de l'arbre primaire augmente faiblement, ce qui est représenté par la courbe 40, alors que le régime moteur représenté par la courbe 42 décroît. Si la fermeture est suffisamment lente, le régime moteur atteint le régime de l'arbre primaire de manière assez progressive pour ne pas provoquer d'oscillations de la chaîne de transmission après fermeture, comme dans le cas de la courbe 42. Lorsque la fermeture est trop brutale, l'énergie cinétique transférée entre l'arbre moteur et l'arbre primaire en fin de fermeture est élevée, ce qui se traduit par l'apparition d'oscillations amorties, telles que celles de la courbe 44. Le document FR2812589 divulgue un procédé de pilotage d'un embrayage dans lequel durant la fermeture, la vitesse du moteur est régulée en pilotant le glissement de l'embrayage. C'est donc l'embrayage qui freine ou accélère l'arbre moteur, pour que son régime puisse atteindre rapidement le régime de l'arbre primaire. Le temps de fermeture est ainsi plus court qu'en pilotant directement le moteur, par exemple via son système d'injection, pour lui faire atteindre le régime de l'arbre primaire. En effet, comme c'est l'embrayage qui freine ou accélère l'arbre moteur, l'inertie en rotation du moteur ne pénalise pas le temps de réaction. En pratique, la fermeture est cependant trop brutale, ce qui se traduit par l'apparition d'oscillations amorties de la vitesse de rotation de l'ensemble de la chaîne de transmission du véhicule, une fois que l'embrayage a été complètement fermé. Ces oscillations sont le résultat de l'accouplement brutal de deux éléments rotatifs inertiels ayant des vitesses différentes, par un ressort ayant une certaine élasticité ou raideur en torsion. Ces oscillations sont perçues par des occupants du véhicule, au détriment de leur confort. Le but de l'invention est de proposer une solution pour piloter la fermeture de l'embrayage dans un temps suffisamment court, sans générer d'oscillations du régime de rotation de l'ensemble de la chaîne de transmission après fermeture. A cet effet, l'invention propose un procédé de commande de la fermeture d'un embrayage piloté qui est interposé entre un arbre moteur et un arbre primaire d'une boîte de vitesses, une unité de commande étant apte à agir sur l'embrayage pour que son couple transmissible corresponde à une valeur souhaitée, dans lequel on détermine une loi, telle qu'une loi linéaire ou exponentielle, d'évolution de l'écart Acw(t) entre le régime comot de l'arbre moteur et le régime c0CZble de l'arbre primaire entre un instant initial tO où ces arbres tournent à des vitesses différentes et un instant final t1 à partir duquel ces arbres tournent à des vitesses identiques, cette loi d'évolution vérifiant que la dérivée Ac (t) de l'écart Acw(t) entre les régimes des arbres moteur et primaire soit inférieure ou égale à une valeur prédéterminée Ocxil en fin de fermeture, et dans lequel la fermeture de l'embrayage est pilotée en temps réel par l'unité de commande pour faire varier le régime comot de l'arbre moteur, en le freinant ou en l'accélérant, de telle manière que le régime moteur comot suive la loi d'évolution Acw(t). Dans divers modes de réalisation du procédé de commande selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - le couple devant être transmis par l'embrayage à un instant courant est déterminée à partir d'une valeur de dérivée cOmot du régime de l'arbre moteur résultant de la dérivée de la loi d'évolution de l'écart Acô(t)=coeible(t)ûcomot(t) à l'instant considéré et de la valeur de la dérivée c cible du régime de l'arbre primaire à l'instant considéré ; - la loi d'évolution Acw(t) est une loi de variation linéaire de l'écart des régimes entre l'instant initial tO et l'instant final t1 ; - la loi d'évolution Acw(t) est une loi de variation exponentielle de l'écart des régimes entre l'instant initial tO et l'instant final t1 - la loi d'évolution est de la forme Aco(t) = KI+K2 exp(ù t) dite exponentielle sécante, dans laquelle les grandeurs KI, K2 et t sont déterminées à partir de l'écart des régimes à l'instant initial tO, de la durée de fermeture souhaitée t1, et de la valeur prédéterminée Ao de dérivée de l'écart des régimes souhaité en fin de fermeture ; - l'embrayage est piloté de manière asservie sur la dérivée Ac (t) de la loi d'évolution de l'écart des régimes ; - l'embrayage est piloté en prenant en compte son couple maximal transmissible et son couple minimal transmissible dans l'asservissement sur la dérivée Ac (t) de la loi d'évolution de l'écart des régimes. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 représente un groupe moto propulseur de véhicule dans un état collé pour le schéma du bas et dans un état glissant pour le schéma du haut ; - la figure 2 est un graphique présentant une courbe de principe d'évolution de régime moteur d'un véhicule en fonction du temps lors de la fermeture d'un embrayage, ainsi qu'une telle courbe pour l'évolution de la vitesse de rotation d'un arbre primaire de boîte de vitesse ; - la figure 3 est un graphique présentant, selon l'invention, une courbe correspondant à une loi d'évolution de régime moteur d'un véhicule en fonction du temps lors de la fermeture d'un embrayage ; - les figures 4 et 5 sont des graphiques présentant des courbes de calibrage de la loi d'évolution de la figure 3 ; - la figure 6 est un diagramme illustrant la logique du pilotage d'embrayage selon l'invention ; - la figure 7 est un graphique présentant une courbe d'évolution de régime moteur d'un véhicule en fonction du temps correspondant à une fonction d'un filtre pour la prise en compte de la dynamique de l'embrayage. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. L'idée à la base de l'invention est de réguler le régime moteur comot en pilotant le glissement de l'embrayage de telle manière qu'en fin de fermeture, la dérivée Ac (t) de l'écart Acw(t) entre le régime moteur comot et le régime de l'arbre primaire c0CZble ait une valeur inférieure ou égale à une valeur prédéterminée, notée Ocâ1 . Cette condition permet d'éviter l'apparition d'oscillations après fermeture puisqu'elle revient à limiter la quantité d'énergie cinétique transférée par l'embrayage en fin de fermeture. Ceci est effectué en régulant le régime moteur durant l'ensemble de la fermeture, de telle manière que l'écart Aco(t)=cOcible(t)ùcOmot(t) suive une loi d'évolution telle qu'en fin de fermeture, la dérivée Ac (t) de cet écart soit inférieure ou égale à la valeur prédéterminée Acôl La fermeture de l'embrayage est pilotée en temps réel pour faire varier le régime moteurcomot, en freinant ou en accélérant l'arbre moteur, de telle manière que l'écart Acw(t) des régimes suive la loi d'évolution. La fermeture peut ainsi être rapide en début de fermeture et plus lente en fin de fermeture, pour réduire le temps de réembrayage tout en évitant de générer des oscillations. Le pilotage de l'embrayage à un instant considéré est défini par une valeur de dérivée du régime moteur permettant de suivre la loi d'évolution de l'écart à l'instant considéré, et un couple à appliquer à l'arbre moteur par l'embrayage pour atteindre cette valeur de dérivée de régime moteur. La fonction suivante est avantageusement utilisée pour calculer la dérivée de l'écart entre régime moteur et régime cible : dAco(t) = Aoo(t)= f (AO)(t),c)mot(t),t,...) dt La loi d'évolution est par exemple une loi de variation linéaire de l'écart de régimes entre l'instant initial tO et l'instant final t1. Cette loi peut aussi être une loi d'évolution exponentielle telle que l'écart de régimes Acw(t) vérifie l'équation Aw(t) = ù Acw(t)/ti où t désigne une constante de temps pouvant être calibrée. Avantageusement, la loi d'évolution est une loi dite exponentielle sécante, c'est-à-dire telle que l'écart de régimes Aco(t) vérifie une relation du type Ac (t) = û Acw(t)/ti + Constante où t désigne une constante de temps, et plus particulièrement la relation Aco(t) = -1 Aco(t) û signe(Aco(t)) Acol . Les grandeurs t et Acol permettent de calibrer la loi d'évolution, la fermeture étant d'autant plus rapide que Ocxil est élevé et que t est faible. Dans ce cadre, la figure 4 montre trois lois d'évolution de type exponentielle sécante correspondant à trois valeurs différentes de t , et pour lesquelles ACob, =J,notOcOi =û10N.m. De manière analogue, la figure 5 montre trois lois d'évolution du même type, correspondant à trois valeurs différentes de ACobJ et pour lesquellest = 0,5s. La loi d'évolution est définie à partir des valeurs du régime moteur et du régime cible à l'instant initial tO, et de paramètres tels que l'objectif de dérivée de l'écart de régime en fin de fermeture Acôl et le temps de fermeture souhaité, t1. Dans le cas d'une loi dite exponentielle sécante, l'expression de cette loi peut être de la forme suivante pour le cas d'un changement de rapport montant : Aco(t) = KI+ K2 exp(û t ) où KI, K2 et t sont choisis à partir de Aco(t) à t0, de Octil et du temps de fermeture t1 souhaité. En fonctionnement, la loi d'évolution d'écart de régime Aco(t) est définie en début de fermeture, à partir notamment de l'écart des régimes à l'instant tO qui dépend de la situation. La valeur de couple transmissible par l'embrayage permettant de suivre cette loi est ensuite calculée et réactualisée durant la fermeture pour piloter l'embrayage en temps réel. Durant la fermeture, l'unité de commande actualise la valeur de la dérivée AcO(t)=cOcible(t)ûcOmot(t) de l'écart des régimes à partir de la loi d'évolution, et la valeur de la dérivée cJCZble(t) du régime effectif de l'arbre primaire pour en déduire la valeur de la dérivée cOmot(t) du régime de l'arbre moteur à atteindre. Elle actualise ensuite la valeur de couple transmissible par l'embrayage permettant d'atteindre cette valeur de dérivée du régime moteur. La valeur de couple transmissible par l'embrayage est déterminée sur la base des relations suivantes : - une équation de couple moteur de référence :Jmotcomot=CthûCemb, où mot désigne l'inertie du volant moteur, cOmot(t) la dérivée du régime de l'arbre moteur, Cm une estimation du couple délivré par le moteur, et Cemb le couple prélevé par l'embrayage ; - une équation de couple de référence non saturé à transmettre par l'embrayage : Cembrefnonsat(t) = Cthestimé (t)ûJmotc0moteons (t) , où Cthestimé (t) désigne le couple moteur estimé, et cômoteons(t) la dérivée de régime moteur à atteindre ; - une équation de référence de dérivée de régime moteur saturée : OOmotsaturé (t)= 1 (Cembref(t)ûCthestimé (t)), où Cembref(t) dépend des couples de Jmot référence extrêmes que peut transmettre l'embrayage ; - une équation de définition de la dérivée de régime moteur de référence cômotref calculée à partir de la dérivée de régime moteur saturé cOmotsaturé (voir le graphique de la figure 7), en prenant en compte la dynamique de l'embrayage avec un filtre qui intègre un retard pur et un filtre du premier ordre, conformément à la relation suivante : F(s) = e embs 1 l +t embs dans laquelle Temb est le retard pur de l'embrayage et temb est une constante de temps de l'embrayage. Dans l'asservissement de fermeture, tel que représenté sur le schéma bloc de la figure 6, la valeur de dérivée de régime moteur dcOmoteons résultant de la loi d'évolution, est générée au bloc 50, à partir du régime moteur comot et du régime cible de l'arbre primaire cocons . Au bloc 52 l'unité de commande détermine le couple Cembref devant être transmis par l'embrayage pour respecter au mieux la consigne dcJmotcons . Cette détermination prend en compte les limitations estimées de l'embrayage en termes de dynamique et de couple transmissible maximal et minimal, encore appelés saturations mini et maxi, ainsi que les perturbations liées aux consommateurs de couple. On définit aussi au bloc 52 une référence de dérivée de régime moteur, notée dcwmotref, qui représente la mesure de dérivée de régime moteur en prenant en compte des limitations (saturations en couple mini et maxi, dynamique de l'embrayage...). Au bloc 54, on détermine un écart, noté Adcwmot, entre la dérivée du régime moteur à atteindre dcwmotref calculée précédemment, et la valeur effective de la dérivée du régime moteur à l'instant considéré dcomot Au bloc 56, le régulateur calcule une correction en couple transmissible par l'embrayage ACemb qui vise à faire converger la mesure de dérivée de régime moteur cOmotmes vers la référence de dérivée de régime moteur c motref Cette régulation rejette les imprécisions de la commande en couple de l'embrayage et de l'estimation du couple de l'embrayage. Elle peut être assurée par un régulateur PID qui n'a pas à être très rapide du fait que la dynamique du contrôle est assurée par l'unité de commande au bloc 52. Ce calcul est effectué en prenant pour entrée l'écart de dérivée de régime moteur Adcwmot résultant du comparateur 56 ; le couple maximum ou minimum transmissible par l'embrayage Cemb min, max ; et la référence de couple transmissible par l'embrayage Cembref. Le couple transmissible par l'embrayage ACemb ainsi calculé est ensuite utilisé par l'unité de commande pour déterminer la consigne de couple transmissible. Cette consigne de couple est calculée en faisant la somme (sommateur 58 à la figure 6) de la référence de couple de l'embrayage Cembref avec la correction en couple embrayage ACemb calculée par le régulateur. Un filtre 60 limite la consigne avec les saturations minimum et maximum de couple transmissible par l'embrayage de manière à prendre en compte la saturation de la commande en couple. Les deux derniers calculs sont conformes à la relation ci-dessous : Cemb (t) = min (max (Cemb ref (t) + ACemb (t ), Cemb xnin ), Cemb xnax ) L'invention présente notamment les avantages suivants : - prise en compte les limitations liées à l'embrayage (saturations en couple mini et maxi, dynamique...), - prise en compte d'un grand nombre de profils de loi d'évolution de régime, en particulier par la possibilité de calibrer les paramètres d'objectif d'écart de dérivée de régime à l'instant final, c'est-à-dire ACobJ , et de constante de temps t quand la loi est dite exponentielle sécante, - robustesse de la solution du fait du régulateur de régime qui ne suit pas une loi d'évolution définie dés l'activation du contrôle. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de la fermeture d'un embrayage piloté (18) qui est interposé entre un arbre moteur (30) et un arbre primaire (32) d'une boîte de vitesses (16), une unité de commande étant apte à agir sur l'embrayage (18) pour que son couple transmissible corresponde à une valeur souhaitée, dans lequel on détermine une loi, telle qu'une loi linéaire ou exponentielle, d'évolution de l'écart (Acw(t)) entre le régime (cOmot) de l'arbre moteur (30) et le régime (coctble) de l'arbre primaire (32) entre un instant initial (t0) où ces arbres (30, 32) tournent à des vitesses différentes et un instant final (t1) à partir duquel ces arbres (30, 32) tournent à des vitesses identiques, cette loi d'évolution vérifiant que la dérivée (Aco(t)) de l'écart (Acw(t)) entre les régimes des arbres moteur (30) et primaire (32) soit inférieure ou égale à une valeur prédéterminée (&â1) en fin de fermeture, et dans lequel la fermeture de l'embrayage est pilotée en temps réel par l'unité de commande pour faire varier le régime (cOmot) de l'arbre moteur (30), en le freinant ou en l'accélérant, de telle manière que le régime moteur (comot) suive la loi d'évolution (oco(t)). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le couple devant être transmis par l'embrayage à un instant courant est déterminée à partir d'une valeur de dérivée (cOmot ) du régime de l'arbre moteur (30) résultant de la dérivée de la loi d'évolution de l'écart (Ocô(t)=côe,bie(t)ùcOmot(t)) à l'instant considéré et de la valeur de la dérivée (cOCZble) du régime de l'arbre primaire (32) à l'instant considéré. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la loi d'évolution (Acw(t)) est une loi de variation linéaire de l'écart des régimes entre l'instant initial (t0) et l'instant final (t1 ). 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la loi d'évolution (Acw(t)) est une loi de variation exponentielle de l'écart des régimes entre l'instant initial (t0) et l'instant final (t1 ). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la loi d'évolution est de la forme Aco(t) = KI+K2 exp(ù t) dite exponentiellesécante, dans laquelle les grandeurs KI, K2 et t sont déterminées à partir de l'écart des régimes à l'instant initial (t0), de la durée de fermeture souhaitée (t1), et de la valeur prédéterminée (&i 1) de dérivée de l'écart des régimes souhaité en fin de fermeture. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'embrayage est piloté de manière asservie sur la dérivée (Ocii(t)) de la loi d'évolution de l'écart des régimes. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'embrayage est piloté en prenant en compte son couple maximal transmissible et son couple minimal transmissible dans l'asservissement sur la dérivée (Ao (t)) de la loi d'évolution de l'écart des régimes.