Brevet FR2957883A1 — publié le 20110930

PROCEDE DE DEMARRAGE AUTOMATISE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un procédé de démarrage automatisé d'un véhicule équipé d'un moteur thermique de traction, ainsi qu'un véhicule automobile comprenant un tel procédé de démarrage. Certains types de véhicules comportent un système de couplage progressif du moteur thermique et de la transmission, contrôlé par un procédé de démarrage mis en oeuvre par un calculateur de commande, pour réaliser le démarrage du véhicule de manière automatique, comme par exemple un embrayage piloté entraînant une boîte de vitesses à simple ou double embrayage, une transmission à variation continue ou une transmission automatique. Pour ces systèmes de couplage automatiques, le procédé de démarrage détermine en fonction de la demande du conducteur qui presse la pédale d'accélérateur, et d'autres paramètres caractéristiques de l'état du véhicule, une courbe de vitesse préétablie du moteur thermique pendant le démarrage de ce véhicule, et une loi de commande du système de couplage pour transmettre progressivement un couple et une vitesse à l'arbre d'entrée ou arbre primaire de la transmission, relié aux roues motrices du véhicule. Les courbes de vitesse du moteur thermique et de l'arbre primaire de la transmission sont établies pour apporter à la fois une accélération du véhicule qui doit répondre à la demande du conducteur, et un confort satisfaisant. Pour la réalisation du procédé de démarrage, suivant une première version, une consigne de couple moteur est établie par le calculateur de contrôle du moteur, à partir de la demande du conducteur qui presse la pédale d'accélérateur, puis le calculateur de contrôle du système de couplage régule le régime moteur selon une courbe de consigne de régime moteur, en ajustant la fermeture de ce système de couplage. Suivant une deuxième version, une consigne de couple délivrée par le système de couplage est directement établie par le calculateur de contrôle du système de couplage, puis le calculateur de contrôle du moteur régule le régime moteur selon une courbe de consigne de régime moteur, en ajustant le couple délivré par ce moteur. Un procédé connu de démarrage d'un véhicule par la commande automatique d'un embrayage, présenté notamment dans le document FRAI-2874863, consiste à encadrer la courbe de régime du moteur thermique pendant le démarrage par des courbes définies, afin d'obtenir une variation de vitesse de ce moteur comportant d'abord une augmentation rapide du régime moteur, puis ensuite une phase de modulation de ce régime à vitesse sensiblement constante pendant une majeure partie du temps de démarrage, jusqu'à ce que l'embrayage atteigne une faible vitesse de glissement en fin de démarrage du véhicule. Le régime moteur rejoint alors celui de l'arbre primaire de la transmission. Dans le cas où la vitesse du moteur reste sensiblement constante pendant la phase de modulation, on n'obtient pas la meilleur dynamique du véhicule, son accélération restant limitée par la valeur de couple délivrée par le moteur à ce régime. Il est connu aussi de réaliser juste après l'augmentation rapide du régime du moteur thermique, une phase de modulation de la vitesse comprenant une baisse qui se produit quand l'embrayage commence à transmettre un couple aux roues motrices et applique une charge sur ce moteur thermique. Un problème qui se pose est que cette baisse de régime n'est pas établie par une loi simple à définir et à mettre en oeuvre. Or il peut être intéressant de disposer d'une courbe de régime du moteur thermique comportant après l'augmentation rapide du début, une phase de modulation comprenant une loi particulière programmée de diminution de sa vitesse. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un procédé efficace de démarrage d'un véhicule, par le contrôle avec des lois simples d'un système de couplage progressif. Elle propose à cet effet un procédé de démarrage automatisé d'un véhicule automobile comprenant un moteur thermique relié à une transmission par un moyen de couplage progressif piloté par un moyen de contrôle, définissant une courbe de consigne de régime moteur pour réaliser les démarrages du véhicule en fonction de la demande du conducteur, et en collaboration avec les contrôles du moteur thermique et du moyen de couplage progressif, caractérisé en ce qu'il effectue les opérations suivantes : - dès le début du démarrage un régime cible dépendant de la demande du conducteur est calculé, qui correspond à la vitesse prévue du moteur en fin de démarrage, la vitesse de glissement du moyen de couplage s'annulant ; - en parallèle un régime apogée théorique de début de démarrage supérieur au régime cible est calculé, dépendant aussi de la demande du conducteur ; et - une courbe de consigne de régime moteur décroissante, reliant de manière continue le régime apogée du début du démarrage au régime cible de fin de démarrage est calculée à chaque instant, en réalisant une combinaison linéaire du régime apogée et du régime cible, qui a pour variable le taux de glissement du moyen de couplage à cet instant. Un avantage du procédé de démarrage automatisé selon l'invention, est qu'il permet d'établir de manière simple une courbe de consigne du régime moteur, comportant pour variable le taux de glissement du moyen de couplage, et permettant d'obtenir une décroissance progressive de cette vitesse du moteur qui s'adapte automatiquement au taux d'accomplissement réel du démarrage. De plus, le procédé de démarrage automatisé selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le procédé de démarrage calcule le taux de glissement du moyen de couplage à chaque instant en établissant le rapport de la vitesse instantanée de l'arbre primaire de la transmission, sur le régime cible. Avantageusement, la combinaison linéaire est de la forme « Consigne régime moteur = Taux de glissement x Régime cible + (1 ù Taux de 10 glissement) x Régime apogée ». Le procédé de démarrage peut comprendre des fonctions recevant une première information représentant des valeurs maximum pour les régimes cible et apogée, et une deuxième information représentant la demande du conducteur, pour à partir d'une cartographie de régime cible calculer la 15 valeur du régime cible, et à partir d'une cartographie de régime apogée calculer la valeur du régime apogée. Le procédé de démarrage peut de plus comprendre des fonctions recevant comme information une grandeur représentant la vitesse instantanée de l'arbre primaire de la transmission, et les valeurs calculées de 20 régime cible et de régime apogée, pour établir le taux de glissement du moyen de couplage, pour soustraire le régime apogée du régime cible, puis pour multiplier ces deux résultats entre eux, et enfin pour additionner le régime apogée et ainsi obtenir le régime de consigne moteur. Avantageusement, le procédé de démarrage automatisé établit la 25 demande du conducteur à partir des caractéristiques d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. L'invention a aussi pour objet un système de démarrage automatisé d'un véhicule automobile, mettant en oeuvre un procédé de démarrage automatisé comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. 30 Le moyen de couplage progressif peut comporter un embrayage à friction disposé entre le moteur thermique et la transmission. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile disposant d'un procédé de démarrage automatisé, comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un graphique dont l'axe des abscisses représente le temps et l'axe des ordonnées représente les vitesses de rotation du moteur thermique et de l'arbre primaire de la transmission, présentant une première courbe de modulation du régime moteur selon l'art antérieur ; - la figure 2 est un graphique similaire, présentant une deuxième courbe de modulation du régime moteur selon l'art antérieur ; - la figure 3 comporte en partie supérieure un graphique similaire présentant une courbe de modulation du régime moteur selon l'invention, et en partie inférieure le taux de glissement du moyen de couplage ; - la figure 4 est un schéma présentant des fonctions permettant de calculer le régime cible et le régime apogée ; et - la figure 5 est un schéma présentant des fonctions permettant de calculer la consigne de régime moteur. Le graphique de la figure 1 présente la vitesse w d'un moteur thermique 2 et d'un arbre primaire de la transmission 4, qui sont reliés entre eux par un dispositif d'embrayage piloté. Le démarrage du véhicule se fait entre l'instant TO où le conducteur demande le démarrage du véhicule en appuyant franchement sur la pédale d'accélérateur, et l'instant Ti où le véhicule à fini son démarrage, l'embrayage piloté entre le moteur thermique et l'arbre primaire de la transmission ayant fini de glisser, les deux courbes de vitesse 2, 4 se rejoignant à ce moment. A partir d'une vitesse du moteur thermique w0 correspondant à une vitesse initiale de ralenti, à l'instant TO le contrôle du moteur mis en oeuvre par un calculateur applique d'abord une forte augmentation du régime moteur qui atteint rapidement un régime de début de démarrage w1. On a ensuite une phase de modulation du régime moteur 2 où la commande d'embrayage pilote l'embrayage pour qu'il transmette une vitesse progressivement croissante 4 sur l'arbre primaire de la transmission. En parallèle le du contrôle moteur régule le couple demandé au moteur thermique de manière à ce qu'il délivre le couple nécessaire pour entraîner le véhicule par l'embrayage et la transmission, tout en maintenant la vitesse de ce moteur 2 au régime sensiblement constant w1. La vitesse de l'arbre primaire 4 augmente progressivement de manière linéaire avec une accélération constante, la vitesse du véhicule fait de même ce qui donne un démarrage confortable. En fin de démarrage à l'approche de l'instant Ti, la vitesse de glissement de l'embrayage devient pratiquement nulle, on a alors une petite augmentation finale de la vitesse du moteur 2 qui arrive au régime cible w2 où cette vitesse de glissement s'annule complètement. Ce procédé de démarrage du véhicule avec une vitesse du moteur maintenue sensiblement constante pendant la phase de modulation, fait que l'embrayage ne peut appliquer sur l'arbre primaire de la transmission un couple supérieur à celui délivré par le moteur. La figure 2 présente un graphique similaire, montrant un démarrage du véhicule avec un régime cible w2 nettement plus élevé que le précédent. Le contrôle du moteur régule le couple demandé au moteur thermique pour obtenir à partir d'un régime de début de démarrage w1, une augmentation croissante de sa vitesse 2 pendant la phase de modulation de vitesse, jusqu'à la fin de ce démarrage. Ce procédé de démarrage comprenant une augmentation croissante du régime moteur est généralement considérée par les utilisateurs comme désagréable. Le graphique de la figure 3 présente une courbe réelle de régime moteur 2 comprenant une phase de régulation de son régime à partir de l'instant TO où il se trouve à la vitesse w0 initiale de ralenti, comportant d'abord une élévation rapide de la vitesse, puis ensuite une décroissance progressive vers le régime cible w2. L'évolution du régime moteur 2 répond à une courbe de consigne de régime moteur 12, établie par le procédé de démarrage du véhicule. La partie du bas du graphique présente une courbe 10 indiquant le rapport 3 de la vitesse instantanée de l'arbre primaire de la transmission 4 sur le régime cible w2, qui représente le taux de glissement de l'embrayage. Le taux de glissement 3 de l'embrayage est égal à 0 au départ à l'instant TO, puis progresse de manière toujours croissante vers 1 en fonction du temps quand le démarrage s'accomplit, pour atteindre la valeur 1 à l'instant Ti où l'embrayage ne glisse plus. La courbe réelle de régime moteur 2 pendant la phase de régulation de son régime, est établie de la manière suivante. Dés le début quand le conducteur presse vivement la pédale d'accélérateur pour démarrer le véhicule, le procédé de démarrage établit en fonction de cartographies en mémoire, le régime cible w2 idéal dépendant de la demande du conducteur. Ce régime cible w2 est d'autant plus élevé que la pédale d'accélérateur est enfoncée, pour pouvoir augmenter la vitesse du moteur pendant ce démarrage et donner une plus forte accélération au véhicule. En même temps, le procédé de démarrage établit aussi un régime apogée théorique w3 supérieur au régime cible w2, dépendant de la demande du conducteur, qui est celui que le moteur va tenter d'atteindre à l'instant du démarrage TO. Comme pour le régime cible w2, ce régime apogée w3 est d'autant plus élevé que le conducteur demande une forte accélération. Ensuite le procédé de démarrage va établir une courbe de consigne du régime moteur décroissante, représentée graphiquement par la courbe 12 qui est dans cet exemple une droite, reliant le régime apogée w3 du début du démarrage à l'instant TO au régime cible w2 de la fin de ce démarrage à l'instant Ti. Pendant le démarrage du véhicule entre les instants TO et Ti, la courbe de consigne de régime moteur 12 appliquée à chaque instant par le procédé de démarrage, est calculée en temps réel en réalisant une combinaison linéaire du régime apogée w3 et du régime cible w2, qui a pour variable le taux de glissement 10 du système de couplage à cet instant. On a alors : Consigne régime moteur 12 = 3 x Régime cible w2 + (1-13) x Régime apogée w3. Dans cet exemple où la courbe 10 de taux de glissement R est une droite allant de 0 à 1 entre les instants TO et Ti, la courbe de consigne moteur est aussi une droite 12 reliant la vitesse apogée w3 à la vitesse cible w2. La courbe de consigne de régime moteur 12 pourrait avoir une autre forme dépendant de celle 10 du taux de glissement 3 qui peut ne pas être une droite, le procédé de démarrage adaptant à chaque instant sa consigne de régime moteur 12 en fonction de la progression réelle du démarrage du véhicule constatée à chaque instant. On notera que la courbe réelle de régime moteur 2 partant de la vitesse initiale du moteur w0, est à l'instant TO fort éloignée de la courbe de consigne de régime moteur 12, puis tend ensuite progressivement à se rapprocher de cette courbe de consigne qu'elle atteint seulement en fin de démarrage à l'instant Ti, ce décalage provenant de l'inertie du moteur thermique ainsi que des temps de réponse des différents systèmes de commande. On notera aussi que la courbe réelle de régime moteur 2 après le début du démarrage, arrive rapidement à un maximum de vitesse pour ensuite décroître progressivement vers le régime cible w2. Cette forme particulière de courbe souvent réalisée par le conducteur dans le cas d'un démarrage d'un véhicule comportant une boîte de vitesses manuelle, permet de bénéficier d'une augmentation temporaire de couple lors de la décroissance du régime moteur, qui provient de l'accélération négative de l'inertie du moteur thermique constituée essentiellement par le volant moteur. Ce surcroit de couple est particulièrement intéressant pour les moteurs délivrant un faible couple, il augmente le confort de démarrage et la nervosité du véhicule sans avoir besoin de monter exagérément le régime de ce moteur. Les figures 4 et 5 présentent un schéma de fonctions utilisées par le procédé de démarrage. Sur la figure 4, on a une première information d'entrée 20 représentant des valeurs maximum pour les régimes cible w2 et apogée w3, qui dépendent du type de moteur et de véhicule. On a une deuxième information d'entrée 22 qui représente la demande du conducteur exprimée par les caractéristiques d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Cette information 22 venant de la pédale d'accélérateur, peut être traduite par une demande de couple moteur ou de couple aux roues motrices pendant le démarrage. La demande du conducteur 22 est prise en compte par une cartographie des régimes cible 24, pour calculer après un traitement par des fonctions de filtrage prenant en compte la première information des valeurs maximum 20, la valeur du régime cible w2 définie pour ce démarrage. De la même manière la demande du conducteur 22 est prise en compte par une cartographie des régimes apogée 26, pour calculer après un traitement par des fonctions de filtrage la valeur du régime apogée w3 définie pour ce démarrage. Sur la figure 5, les informations d'entrée sont la vitesse instantanée 4 de l'arbre primaire de la transmission mesurée par exemple par un capteur de vitesse de cet arbre, ou par des capteurs de vitesse d'autres arbres de la transmission ou des roues du véhicule en appliquant un coefficient dépendant du rapport de transmission, ainsi que le régime cible w2 et le régime apogée w3 calculés par les fonctions présentées ci-dessus. Le procédé de démarrage réalise alors la fonction linéaire de calcul instantané de consigne de régime moteur 12 : Consigne régime moteur 12 = 3 x w2 + (1-13) x w3 ; qui peut s'écrire : R x (w2 ù w3) + w3 ; en établissant le rapport R qui est la division 40 de la vitesse instantanée de l'arbre primaire 4 par le régime cible w2, en soustrayant 42 le régime apogée w3 du régime cible w2, puis en multipliant 44 ce résultat par le rapport R, et enfin en additionnant 46 le régime apogée w3. D'une manière générale, les fonctions nécessaires pour mettre en oeuvre le procédé de démarrage peuvent être intégrées dans le calculateur de pilotage de la transmission comprenant le dispositif de couplage, qui est relié au calculateur de contrôle moteur pour échanger des données. En variante, ces fonctions peuvent être intégrées dans le calculateur de contrôle du moteur thermique, ou dans un calculateur de supervision du groupe motopropulseur notamment dans le cas d'un véhicule hybride. Suivant un premier mode de réalisation du procédé de démarrage selon l'invention, une consigne de couple moteur est établie par le contrôle du moteur, à partir de la demande du conducteur qui presse la pédale d'accélérateur, puis le contrôle du système de couplage régule le régime moteur selon la courbe de consigne de régime moteur, en ajustant la fermeture de ce système de couplage. Suivant un deuxième mode de réalisation, une consigne de couple délivré par le système de couplage est directement établie par le contrôle du système de couplage, puis le contrôle du moteur régule le régime moteur selon la courbe de consigne de régime moteur, en ajustant le couple délivré par ce moteur. Le système de couplage progressif peut être un embrayage sec ou humide, il peut aussi comprendre tout autre dispositif d'accouplement progressif comme un convertisseur hydrodynamique de couple par exemple. REVENDICATIONS1 û Procédé de démarrage automatisé d'un véhicule automobile comprenant un moteur thermique relié à une transmission par un moyen de couplage progressif piloté par un moyen de contrôle, définissant une courbe de consigne de régime moteur (12) pour réaliser les démarrages du véhicule en fonction de la demande du conducteur (22), et en collaboration avec les contrôles du moteur thermique et du moyen de couplage progressif, caractérisé en ce qu'il effectue les opérations suivantes : - dès le début du démarrage (TO) un régime cible (w2) dépendant de la demande du conducteur (22) est calculé, qui correspond à la vitesse prévue du moteur en fin de démarrage (Ti), la vitesse de glissement du moyen de couplage progressif s'annulant ; - en parallèle un régime apogée théorique (w3) de début de démarrage (TO) supérieur au régime cible (w2) est calculé, dépendant aussi de la demande du conducteur (22) ; et - une courbe de consigne de régime moteur (12) décroissante, reliant de manière continue le régime apogée (w3) du début du démarrage (TO) au régime cible (w2) de fin de démarrage (Ti) est calculée à chaque instant, en réalisant une combinaison linéaire du régime apogée (w3) et du régime cible (w2), qui a pour variable le taux de glissement (R) du moyen de couplage à cet instant. 2 û Procédé de démarrage automatisé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il calcule le taux de glissement du moyen de couplage à chaque instant en établissant le rapport (R) de la vitesse instantanée (4) de l'arbre primaire de la transmission ou d'un arbre qui lui est lié en rotation, sur le régime cible (w2). 3 û Procédé de démarrage automatisé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la combinaison linéaire est de la forme « Consigne régime moteur (12) = Taux de glissement (R) x Régime cible (w2) + (1 û taux de glissement (R)) x Régime apogée (w3) ».4 ù Procédé de démarrage automatisé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des fonctions recevant une première information (20) représentant des valeurs maximum pour les régimes cible (w2) et apogée (w3), et une deuxième information (22) représentant la demande du conducteur, pour à partir d'une cartographie de régime cible (24) calculer la valeur du régime cible (w2), et à partir d'une cartographie de régime apogée (26) calculer la valeur du régime apogée (w3). 5 ù Procédé de démarrage automatisé suivant les revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend des fonctions recevant comme information une grandeur représentant la vitesse instantanée de l'arbre primaire de la transmission (4), et les valeurs calculées de régime cible (w3) et de régime apogée (w2), pour établir le taux (R) de glissement du moyen de couplage, pour soustraire (42) le régime apogée (w3) du régime cible (w2), puis pour multiplier ces deux résultats entre eux, et enfin pour additionner (46) le régime apogée (w3) et ainsi obtenir le régime de consigne moteur (12). 6 ù Procédé de démarrage automatisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il établit la demande du conducteur (22) à partir des caractéristiques d'enfoncement de la pédale d'accélérateur. 7 ù Système de démarrage automatisé d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un procédé de démarrage automatisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes. 8 - Système de démarrage automatisé d'un véhicule automobile suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de couplage progressif comporte un embrayage à friction disposé entre le moteur thermique et la transmission. 9 ù Véhicule automobile comprenant un procédé de démarrage automatisé, caractérisé en ce que ce procédé de démarrage est réalisé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6.