Brevet FR2912792A1 — publié le 20080822

Procédé et dispositif de pilotage de l'organe de couplage d'une transmission de véhicule automobile. La présente invention concerne un procédé de pilotage de l'organe de 5 couplage d'une transmission de véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un procédé auto-adaptatif numérique permettant de compenser l'usure d'un embrayage sec d'une transmission de véhicule automobile pour le pilotage de l'embrayage. La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en io oeuvre du procédé. Dans le contexte des véhicules équipés d'une boite de vitesses manuelle robotisée, l'organe de couplage entre la boite de vitesses et le moteur thermique est piloté par un actionneur. Un tel contexte est notamment décrit dans le document WO-A-2004 102021. 15 Comme décrit dans ce document, les différents organes de la chaine de transmission sont pilotés en couple et bs consignes de couple émanent de la volonté conducteur traduite par l'enfoncement de la pédale d'embrayage. L'embrayage reçoit une consigne de couple à transmettre lorsqu'il est en phase de glissement. Cette consigne de couple est traduite en position de la butée 20 d'embrayage. La position de la butée traduit une pression plus ou moins importante sur le disque de friction de l'embrayage qui a pour conséquence de transmettre plus ou moins de couple aux roues. La transformation d'une consigne de couple en une consigne de position nécessite de connaître comment se comporte l'embrayage en temps réel. 25 La solution décrite dans le document WO2004102021 permet de résoudre ce problème en incorporant le comportement statique de l'embrayage avec des cartographies (nommées courbes A et B dans ce document). Ces cartographies doivent être adaptées au cours du temps et ce, pour plusieurs raisons : pour des raisons de dispersions de fabrication, pour des raisons d'utilisation et en 30 particulier d'échauffements transitoires et enfin pour des raisons d'usure. La présente invention s'intéresse plus particulièrement au problème de l'usure de l'organe de couplage, notamment d'un embrayage sec. Cette usure pour le cas particulier d'un embrayage sec correspond à l'usure du disque de friction qui survient suite aux frottements lors des phases de glissement 5 de l'embrayage. Les précédentes demandes de brevet en France n 06 51873 et 06 54524 respectivement déposées par la demanderesse, traitent du problème de la merise du comportement de l'embrayage suite aux échauffements. Dans ces deux demandes, il est indiqué qu'il faut avoir une cartographie de l'embrayage à io froid pour fonctionner. Après un certain nombre de sollicitations, cette cartographie ne correspondra plus au comportement réel de l'embrayage. En effet, le disque de friction s'use et, en particulier, son épaisseur diminue. Il est donc nécessaire de mettre à jour régulièrement, tout au long de la vie du 15 véhicule, cette cartographie pour pouvoir compenser l'usure de l'embrayage. C'est ce qu'on dénomme un système auto-adaptatif pour l'embrayage. Il existe déjà de nombreux systèmes mécaniques de rattrapage d'usure. Toutefois ces différents systèmes ne permettent de répondre efficacement à cette problématique. 20 Le procédé selon l'invention permet de pallier à ce manque d'efficacité. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de pilotage de l'organe de couplage d'une transmission de véhicule automobile, consistant à piloter l'organe de couplage à partir d'une cartographie de l'organe de couplage prédéterminée et remise à jour périodiquement en fonction d'une estimation du 25 couple moteur et pour des conditions de température déterminées. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste, de façon périodique : û à déterminer le couple transmis par l'organe de couplage à partir des paramètres représentatifs de l'état du véhicule ; 30 û à corriger le couple transmis par l'organe de couplage en déduisant la part de couple estimé transmis par l'organe de couplage afin d'éliminer l'influence de la température sur l'usure de l'organe de couplage et ne conserver que le couple nominal correspondant à l'usure de l'organe de couplage ; û à estimer le couple transmis par l'organe de couplage en fonction de la position de l'organe de couplage et à pondérer ce couple par un niveau de confiance, adaptable, estimé à partir de l'état de vieillissement du véhicule et des habitudes d'utilisation de l'organe de couplage pour adapter le pilotage de l'organe de couplage en fonction de son usure. Le procédé selon l'invention consiste, en outre, à paramétrer la courbe caractéristique de couple transmissible fonction de la position de l'organe de io couplage, en fonction du couple transmissible. Le procédé selon l'invention s'applique notamment à un l'organe de couplage qui est un embrayage sec du type comportant une butée d'embrayage coopérant avec un disque de friction et dans lequel le paramétrage tient compte de la position courante de la butée d'embrayage par rapport à la position du point de 15 léchage de l'embrayage définit deux parties d'une courbe continue et dérivable, ces deux parties se raccordant en un point de position déterminée : une partie linéaire, relative aux forts couples, pour lesquels on considère que le couple est sensiblement proportionnel à la position de la butée d'embrayage, et une deuxième partie non linéaire, relative au faibles couples, pour lesquels on 20 considère que la relation avec la position de la butée d'embrayage est du second ordre. Selon une des caractéristiques du procédé défini ci-dessus, la partie linéaire est paramétrée avec une première pente et la partie non linéaire est paramétrée avec une deuxième pente considérée à la position du point de léchage pour lequel le 25 couple est nul. Le procédé selon l'invention est par ailleurs caractérisé en ce que la caractéristique du couple transmissible fonction de la position de la butée d'embrayage est totalement définie par quatre paramètres correspondant respectivement : 30 - à la position du point de léchage de l'embrayage ; - à la pente de la partie non linéaire considérée au point de léchage ; - à la position du point de raccordement des deux partie de courbes ; et - à la pente de la partie linéaire de la courbe. Selon une caractéristique, ces quatre paramètres qui sont exploités pour le pilotage de l'embrayage, sont issus de la minimisation de l'écart sous contrainte entre le couple transmis pondéré par le niveau de confiance et le couple obtenu après le paramétrage. Les paramètres représentatifs de l'état du véhicule sont, par exemple, le couple moteur considéré au niveau du volant moteur, l'inertie du volant moteur et le régime moteur. io Ils peuvent être également cbs paramètres représentatifs de l'état du véhicule comme, par exemple, les efforts d'écrasement de la biellette anti-couple. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus, ledit dispositif comportant : - un module statistique destiné à recueillir les données nécessaires pour connaître 15 l'état de la caractéristique d'embrayage en fonction de la position de la butée d'embrayage, l'estimation du couple transmis par l'embrayage, et le niveau de confiance du couple transmis estimé ; - un module de paramétrage définissant la caractéristique de l'embrayage à partir des quatre paramètres ; 20 - un module d'optimisation calculant les quatre paramètres de la caractéristique de l'embrayage pour minimiser l'erreur entre le couple estimé et pondéré par le module statistique et celui issu du module de paramétrage. Selon une caractéristique, le dispositif tel que défini ci-dessus, comporte un système de stockage permanent réinscriptible pour stocker les quatre paramètres 25 et le niveau de confiance pour leur mise à jour périodique Grâce au procédé selon l'invention, la robustesse du pilotage de l'embrayage, et donc du comportement du véhicule, est assurée tout au long de la vie du véhicule et quelles que soient les conditions d'utilisation de l'embrayage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 30 apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : les figures 1 a et 1 b illustrent respectivement des cartographies couple embrayage et confiance d'un embrayage en sortie d'usine - les figures 2a et 2B, des cartographies couple embrayage et de confiance en début de vie véhicule ; - les figures 3a et 3b, des cartographies couple embrayage et de confiance en début de vie véhicule : début de l'érosion ; - la figure 4, le couple transmissible en fonction de la position de la butée d'embrayage ; et - la figure 5, le synoptique de l'ensemble des blocs fonctionnels du io procédé selon l'invention. Dans toute la description qui suit, on définira par couple transmissible , le couple que l'embrayage peut transmettre pour une position de la butée donnée (cette information est contenue dans la cartographie) et par couple transmis le couple mesuré que transmet l'embrayage. 15 Le procédé selon l'invention met en oeuvre trois modules fonctionnels principaux qui sont illustré en figure 5 : - un module statistique 1 : module destiné à recueillir les données nécessaires pour connaître l'état de la caractéristique de l'embrayage. Ces données sont la mesure de position de la butée d'embrayage, l'estimation du couple transmis par 20 l'embrayage correspondant, le niveau de confiance du couple transmis estimé ; - un module paramétrique de transmissibilité 2 : module qui permet de connaître le couple transmis par l'embrayage en phase de glissement pour une position de la butée donnée. ; et - un module optimisation 3 : ce module calcule la fonction paramétrique 25 représentative de l'embrayage à partir des signaux fournis par le module statistique en optimisant les paramètres de la fonction transmissibilité de l'embrayage. On décrit ci-après les différents modules en référence aux figures. Module statistique 1 : 30 La fonctionnalité du module statistique 1 est décrit ci-après en référence aux figures 1 à 3. Ces figures illustrent respectivement le couple moteur estimé au niveau de l'arbre primaire, exprimé en N/m en fonction des positions de l'embrayage, exprimé en mm, et le taux de confiance, exprimé en pourcentage, associé à chacune de ces positions, pour un embrayage en sortie d'usine. Par position de l'embrayage, on entend la position de la butée d'embrayage et on utilisera par la suite indifféremment les termes embrayage ou butée d'embrayage. L'objectif de ce module 1 est d'apprendre pour chaque position de l'embrayage quel est le couple correspondant que transmet cet embrayage. Pour cela, selon le procédé de l'invention, on définit un nombre déterminé d'intervalles de position io nécessaire et suffisant pour effectuer l'apprentissage (par exemple treize intervalles également répartis sur la plage de position utile voir la figure 1 a). Pour chaque intervalle de position, un couple est appris en le pondérant par un niveau de confiance fourni par exemple par un estimateur du type décrit dans le document FR 06 54524. Ce niveau de confiance dépend des conditions 15 d'utilisation de l'embrayage, par exemple : la position de la butée est stabilisée depuis un temps déterminé, les échauffements ne dépassent pas un seuil déterminé, etc. La confiance du couple estimé par rapport à la position est très faible à l'initialisation de l'utilisation du véhicule sur une échelle de 0 à 100 % (de l'ordre 20 de 10 %, pour les treize intervalles, sur la figure 1 b) Au cours de l'utilisation du véhicule, la cartographie Couple transmissible/Position embrayage et la confiance s'auto-adaptent périodiquement. Sur la tranche correspondant à la position courante de l'embrayage (sixième échelon sur le figure 2a, d, en partant de la gauche, repérée par une flèche en trait 25 fort), le couple transmis fourni par le module statistique 1 évolue en fonction de la valeur estimée et de la valeur déjà présente dans la cartographie (cette évolution est symbolisée par une petite flèche orientée vers le bas sur la figure 2a). La confiance du point appris augmente en fonction de la confiance en la valeur estimée (cf. sixième échelon surmonté d'une flèche en trait gras sur la figure 2b et 30 d'un carré plein symbolisant l'évolution positive du niveau de confiance). Dans la pratique, certains points sont plus souvent appris que d'autres car le conducteur utilise l'embrayage sur certains points de fonctionnement plus souvent que d'autres. Le module optimisation 3 qui sera décrit ci-après, permettra de s'affranchir de cette situation en optimisant l'ensemble des points de fonctionnement et non en ne tenant compte que du (ou des) points les plus appris. Par ailleurs, l'accumulation du niveau de confiance, si elle n'est pas maitrisée, diverge. Il est donc nécessaire d'enlever la confiance des points appris les plus anciens. On appelle cela l'érosion de la confiance. io Cette érosion est symbolisée, sur la figure 3b, par une flèche large surmontant un abaissement global des amplitudes des échelons. En sortie de chaîne de fabrication, un module statistique est chargé, avec une cartographie de base, dans un calculateur électronique qui gère également, par exemple, le contrôle de l'embrayage, de la boîte de vitesses et du moteur is thermique. Cette cartographie évoluera au fur et à mesure des apprentissages successifs. Pour chaque intervalle de position, le procédé selon l'invention stocke en mémoire le couple appris mais aussi un niveau de confiance associé aux apprentissages antérieurs. Lorsqu'une nouvelle valeur est apprise avec un certain niveau de 20 confiance, elle est prise en compte au sein du calculateur et peut être utilisée lors de l'apprentissage suivant. L'évolution temporelle de la cartographie, au fur et à mesure de l'usure de l'embrayage, est restituée et parallèlement, au fur et à mesure de l'utilisation du véhicule, la confiance des données stockées, en liaison avec la cartographie, sont 25 remplacées par les données nouvellement apprises. A titre d'exemple, on affecte un niveau de confiance de 100 % lorsque : - la position de l'actionneur d'embrayage est fixe depuis au moins 1 s ; et/ou - la température de la cloche d'embrayage est comprise entre une valeur basse déterminée (pour ne pas prendre de valeur lorsque l'embrayage est froid) et une 30 valeur haute déterminée (due à un échauffement trop important) ; et/ou - les échauffements sont limités : utilisation des variations de température estimées par exemple selon le procédé du document FR 06 54524. Les valeurs sont obtenues dans n'importe quelle situation de vie du véhicule et ce, de manière totalement transparente pour l'utilisateur. Ce module 1 rafraichit les données périodiquement pour être à jour et suivre le niveau d'évolution de l'usure de l'embrayage. Module de paramétrage 2 de la transmissibilité de l'embrayage : Ce module 2 permet de calculer le couple transmissible par l'embrayage en phase de glissement pour une position donnée de la butée à partir d'une fonction io appelée fonction paramétrique de transmissibilité de l'embrayage. Le couple transmissible en fonction de la position de la butée d'embrayage est très progressif pour les positions proches du point de léchage de l'embrayage et augmente proportionnellement à la position pour les forts couples. Les notions de butée d'embrayage et de point de léchage d'un embrayage font 15 parties des connaissances générales de l'homme du métier des embrayages : ces notions ne seront donc pas décrites. Elles apparaissent par ailleurs dans les documents de l'état de l'art cités dans le préambule de la présente description. Selon l'invention, et en référence à la figure 4, la courbe représentative de la fonction, définissant l'évolution du couple transmissible, est divisée en deux 20 parties : - une première partie correspondant aux forts couples : dans cette première partie, on considère que le couple est proportionnel à la position de l'embrayage (partie linéaire de la courbe) ; et - une deuxième partie correspondant aux faibles couples : dans cette deuxième 25 partie, on considère que la relation avec la position de l'embrayage est du 2ème ordre (partie non linéaire de la courbe). Afin de définir totalement la fonction mathématique, les hypothèses suivantes sont faites : les deux parties de courbe sont continues entre elles et la fonction est dérivable. Par ailleurs, à la position du point de léchage X, le couple est nul. La 30 fonction est définie avec la pente p, de la courbe au point de léchage. La partie linéaire est paramétrée avec une pente pd. On appelle Xi la position à laquelle les faibles et forts couples sont raccordés. La fonction est alors totalement définie par les équations suivantes : c(X)=-(pdùpl)(XùX1)2+pi(XùX1) pour X1X Les données d'entrées du module 3 sont : - un vecteur de couples en provenance du module statistique 1, - les quatre termes définissant le couple transmissible, provenant du module de io paramétrage 2. L'optimisation est basée sur une minimisation sous contraintes : les bornes des quatre termes doivent être respectées pour garder une signification physique à la cartographie. Le résultat de l'optimisation est le jeu des quatre paramètres qui sera utilisé pour 15 le pilotage de l'embrayage tenant compte de l'usure de l'embrayage en temps réel. Le synoptique de la figure 5 illustre les différents modules fonctionnels 1, 2 et 3 mis en oeuvre par le procédé selon l'invention et leurs interactions symbolisées par des flèches. 20 Le couple transmis par l'embrayage est estimé ou calculé à partir des grandeurs présentes sur le véhicule. L'équation utilisée est : d (3) Ctransmis = Cmoteur mot dt ot Elle correspond à l'application de l'équation de la dynamique au volant moteur. 25 Jmot est l'inertie du volant moteur et cOmot est le régime moteur. Cmoteur est le couple délivré par le moteur thermique. L'information peut provenir du contrôle moteur mais également d'une autre façon de mesurer ou d'estimer ce couple (comme par exemple en exploitant l'information issue de l'écrasement de la biellette anticouple). A ce couple Ctraäsm;s est soustrait le couple estimé par la partie thermique (voir la demande de brevet FR 06 54524). Le couple obtenu représente alors uniquement le couple que l'embrayage transmet dans l'état nominal et que l'on souhaite connaître pour mettre à jour la 5 fonction de transmissibilité : (4) Cnommat transmis Ainsi, on est certain de manipuler la valeur de couple correspondant à la seule usure de l'embrayage. On évite ainsi de faire une adaptation de la cartographie lorsque l'embrayage est sollicité temporairement. io Le module statistique 1 exploite la grandeur de couple pour former un vecteur de couple pour un vecteur de positions et en intégrant la confiance de la mesure effectuée. Le module optimisation 3 exploite le vecteur de couples transmis par le module statistique 1 en le comparant avec ce que fournit le module de paramétrage 2. Il 15 en ressort un jeu de quatre paramètres exploitables par la fonction de transmissibilité. Ces quatre paramètres ainsi que les niveaux de confiance associés, sont mis à jour et stockés pour être utilisés jusqu'à ce qu'ils soient à nouveau mis à jour par exemple, par le calculateur. Cela implique qu'il faut doter le dispositif d'un système 20 de stockage permanent réinscriptible. La périodicité de la mise à jour est liée au niveau d'erreur entre ce que fournissent le module statistique et la fonction de transmissibilité. Dès qu'elle dépasse un seuil prédéfini, la cartographie nécessite d'être mise à jour. En conclusion, le procédé selon l'invention assure une robustesse de 25 comportement du véhicule tout au long de la vie du véhicule. Le paramétrage de la caractéristique de l'embrayage ne nécessite que quatre paramètres facilement mesurables. Le pilotage de l'embrayage est fiable en ne tenant compte que de l'usure naturelle de l'embrayage due aux frottements et plus de l'usure du à 30 l'échauffement de l'embrayage. echauffemaits REVENDICATIONS 1. Procédé de pilotage de l'organe de couplage d'une transmission de véhicule automobile, consistant à piloter l'organe de couplage à partir d'une cartographie de l'organe de couplage prédéterminée et remise à jour périodiquement en fonction d'une estimation du couple moteur et pour des conditions de température déterminées, caractérisé en ce qu'il consiste, de façon périodique : ù à déterminer le couple transmis par l'organe de couplage à partir des paramètres représentatifs de l'état du véhicule ; ù à corriger le couple transmis par l'organe de couplage en déduisant la part de lo couple estimé transmis par l'organe de couplage afin d'éliminer l'influence de la température sur l'usure de l'organe de couplage et ne conserver que le couple nominal correspondant à l'usure de l'organe de couplage ; ù à estimer le couple transmis par l'organe de couplage en fonction de la position de l'organe de couplage et à pondérer ce couple par un niveau de confiance, 15 adaptable, estimé à partir de l'état de vieillissement du véhicule et des habitudes d'utilisation de l'organe de couplage pour adapter le pilotage de l'organe de couplage en fonction de son usure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, en outre, à 20 paramétrer la courbe caractéristique de couple transmissible fonction de la position de l'organe de couplage, en fonction du couple transmissible. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de couplage est un embrayage sec du type comportant une butée d'embrayage coopérant 25 avec un disque de friction et en ce que le paramétrage tient compte de la position courante (X) de la butée d'embrayage par rapport à la position du point de léchage (X,) de l'embrayage définit deux parties d'une courbe continue et dérivable, ces deux parties se raccordant en un point de position déterminée (X;) : une partie linéaire (Xi ≤X 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la partie linéaire (Xti X 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la caractéristique du couple transmissible (C) fonction de la position (X) de la butée d'embrayage est totalement définie par quatre paramètres correspondant respectivement : - à la position (X,) du point de léchage de l'embrayage ; - à la pente (p,) de la partie non linéaire considérée au point de léchage ; 15 - à la position (X;) du point de raccordement des deux partie de courbes ; et - à la pente (pd) de la partie linéaire de la courbe. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les quatre paramètres (X,, p,, X,, pd) qui sont exploités pour le pilotage de l'embrayage, sont issus de la 20 minimisation de l'écart sous contrainte entre le couple transmis pondéré par le niveau de confiance et le couple obtenu après le paramétrage. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les paramètres représentatifs de l'état du véhicule sont le couple moteur considéré 25 au niveau du volant moteur, l'inertie du volant moteur et le régime moteur. 8. Procédé selon l'un quelconque des revendications précédentes, dans lequel les paramètres représentatifs de l'état du véhicule sont les efforts d'écrasement de la biellette anti-couple. 30 9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte : - un module statistique (1) destiné à recueillir les données nécessaires pour connaître l'état de la caractéristique d'embrayage en fonction de la position de la butée d'embrayage, l'estimation du couple transmis par l'embrayage, et le niveau de confiance du couple transmis estimé ; - un module de paramétrage (2) définissant la caractéristique de l'embrayage à partir des quatre paramètres (X,, p,, X,, pd) ; - un module d'optimisation (3) calculant les quatre paramètres de la lo caractéristique de l'embrayage pour minimiser l'erreur entre le couple estimé et pondéré par le module statistique (1) et celui issu du module de paramétrage (2). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un système de stockage permanent réinscriptible pour stocker les quatre paramètres 15 et le niveau de confiance pour leur mise à jour périodique.