Brevet FR3023527A1 — publié le 20160115

Système et procédé de commande du changement de rapports de transmission d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile L'invention concerne le domaine des boîtes de vitesses pour véhicule automobile et notamment les systèmes et procédés de commande du passage des rapports de transmission d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile à propulsion thermique ou hybride à commande manuelle ou automatique. Plus particulièrement, l'invention concerne la commande du calculateur d'une boîte de vitesses. Le calculateur d'une boîte de vitesses est actuellement muni d'un système de changement de vitesses adaptatif, dit Adaptive Shift Control, « ASC » en termes anglo-saxons, permettant de choisir le rapport approprié en fonction du couple du moteur et des conditions de la route. La présente invention s'applique à tous les véhicules à moteur thermique ou hybride, équipés d'une transmission automatique ou manuelle et d'un système de contrôle d'un module de navigation embarqué interprétant les données topographiques terrestres fournies par le module de navigation. Aujourd'hui, le passage des rapports de transmission ou vitesses d'une boîte de vitesses automatique est commandé en temps réel en fonction de la vitesse du véhicule, du couple du moteur nécessaire et des conditions de la route. Quant au passage des vitesses d'une boîte de vitesses manuelle, il est décidé par le conducteur en fonction de sa dextérité. Le fonctionnement du groupe motopropulseur n'est donc pas optimisé, notamment en termes de consommation, d'agrément de conduite et de nuisances sonores. Les performances du groupe motopropulseur peuvent être dégradées dû à des plages de fonctionnement des réducteurs mal adaptées. Il existe un besoin de fournir un procédé de commande du passage des rapports de transmission d'une boîte de vitesses permettant d'anticiper la topographie de la route sur laquelle roule le véhicule automobile afin de profiter au mieux de l'inertie du véhicule roulant afin de contrer les forces opposées ainsi que les pertes liées à une rupture de couple lors du passage des rapports de transmission. L'invention a pour objet un procédé de commande d'une transmission d'un véhicule automobile à propulsion thermique ou hybride comportant un module de navigation embarqué et un système de contrôle du module de navigation embarqué. Le procédé de commande comprend une étape de vérification du fonctionnement de la navigation embarqué, une étape de détection d'une variation topographique entre un instant initial et un instant futur en fonction des données fournies par le système de contrôle de la navigation embarquée et une étape d'activation d'un module de commande du changement des rapports de réduction par anticipation lorsque le module de navigation embarqué fonctionne. Ledit module de commande du changement des rapports de réduction par anticipation réalise une étape d'élaboration d'une consigne de position de la pédale d'accélérateur du véhicule et d'une deuxième consigne de changement de rapports de réduction et en fonction de la variation topographique détectée entre l'instant initial et un instant futur. L'anticipation de la topographie de la route permet d'optimiser les points de fonctionnement du groupe motopropulseur et ainsi de réduire la consommation énergétique et les émissions de particules polluantes. De plus, la commande du passage des rapports de transmission par anticipation permet également d'augmenter la sécurité et le confort des passagers en évitant les prises de vitesse et les à-coups de couple en forte déclivité et également en détectant les virages. Dans un mode de réalisation, le procédé de commande comprend une étape de détermination d'un indice d'importance de la variation topographique détectée permettant l'élaboration des consignes de changement de rapports de réduction et/ou de position de la pédale d'accélérateur en fonction dudit indice d'importance déterminé. Dans un mode de réalisation, lorsque le module de navigation embarquée ne fonctionne pas, on désactive le module de commande du changement des rapports de réduction par anticipation et on active un module de commande du changement de rapport de réduction en temps réel afin d'élaborer une première valeur de consigne du changement de rapport de réduction de la boîte de vitesse en fonction de données mesurées à chaque instant du fonctionnement du véhicule automobile, telles que par exemple la vitesse du véhicule mesurée, le couple du moteur nécessaire, et la position de la pédale d'accélérateur. Selon un autre aspect, l'invention concerne un système de commande d'une transmission d'un véhicule automobile à propulsion thermique ou hybride comportant un module de navigation embarquée et un système de contrôle du module de navigation embarquée. Le système de commande comprend un module de vérification du fonctionnement du module de navigation embarquée, un module de détection d'une variation topographique entre un instant initial et un instant futur et un module de commande du changement de rapports de réduction par anticipation destiné à élaborer une consigne de position de la pédale d'accélérateur du véhicule et une deuxième consigne de changement de rapports de réduction en fonction de la variation topographique détectée entre l'instant initial et un instant futur. Ledit module de la commande du changement de rapports de réduction par anticipation étant activé lorsque le module de navigation embarquée fonctionne. Dans un mode de réalisation, le module de commande du changement des rapports de réduction par anticipation comprend un module de détermination d'un indice d'importance de la variation topographique détectée permettant l'élaboration des consignes de changement de rapports de réduction et/ou de position de la pédale d'accélérateur en fonction de l'indice d'importance déterminé. Dans un mode de réalisation, le procédé de commande comprend le module de navigation embarqué comprend un dispositif de localisation géographique afin de déterminer la position longitudinale et la latitude du véhicule automobile et peut comprendre en supplément une base de données cartographique afin de déterminer l'altitude du véhicule automobile en fonction de la position longitudinale et la latitude du véhicule déterminée par le dispositif de localisation géographique. Les données satellites combinées à une base de données permettent de calculer les paramètres dans un futur proche. Dans un mode de réalisation, le système de commande comprend un module de commande du changement de rapport de réduction en temps réel, comprend un premier module d'élaboration d'une première valeur de consigne du changement de rapport de réduction de la boîte de vitesse en fonction de données mesurées à chaque instant du fonctionnement du véhicule automobile, ledit module de commande du changement de rapport de réduction en temps réel étant activé lorsque le module de navigation embarquée ne fonctionne pas, ledit module de commande par anticipation étant alors désactivé. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement le système de commande selon l'invention ; et - la figure 2 représente un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Tel qu'illustré sur la figure 1, un système de commande référencé 10 dans son ensemble, est destiné à établir une consigne de commande du changement des rapports de réduction d'une transmission 2 d'un véhicule automobile à propulsion thermique ou hybride (non représenté) comportant un groupe motopropulseur, un module de navigation embarqué 4 et un système 6 de contrôle du module de navigation embarqué permettant d'acquisition et le traitement de données topographiques issues du module de navigation embarqué 4 à chaque instant T. Le groupe motopropulseur comprend un moteur (non représenté) et une transmission automatique ou manuelle 2. Le moteur est par exemple un moteur à propulsion thermique ou un moteur à propulsion hybride. La transmission automatique ou manuelle comprenant N, rapports de transmission, étant supérieur à 1, tel que par exemple compris entre 1 et 6. Le système de commande 10 comprend un module 12 de vérification de l'état de fonctionnement du véhicule automobile, notamment s'il est en marche et s'il se déplace. Le système de commande 10 comprend en outre un module 14 de vérification du fonctionnement du module de navigation embarqué, un module 16 de commande du changement de rapport de réduction en temps réel et un module 18 de commande du changement de rapports de réduction par anticipation. Le module 16 de commande du changement de rapports de réduction en temps réel comprend un module 20 d'acquisition de données mesurées à chaque instant t du fonctionnement du véhicule automobile comprenant, de manière nullement limitative, la vitesse V du véhicule, la position Ppédale de la pédale d'accélérateur 8 et le couple moteur C., nécessaire pour que le véhicule avance et un premier module 22 d'élaboration d'une première valeur de consigne Cons Ni du changement de rapport de réduction de la boîte de vitesse 2 en fonction de données mesurées à chaque instant t du fonctionnement du véhicule automobile. Dans le cas d'une transmission 2 à commande automatique, le système de commande 10 contrôle ainsi le changement de vitesses de la boîte de vitesses en se substituant à la main du conducteur pour actionner le levier de vitesse ainsi qu'au pied du conducteur pour actionner l'embrayage. Dans le cas d'une transmission 2 à manuelle, le système de commande 10 envoie la consigne Cons Ni de changement de rapports de transmission sur le tableau de bord du véhicule automobile (non représenté). Le module 18 de commande du changement de rapports de réduction par anticipation comprend un module 24 de détection d'une variation topographique, telle qu'un virage et/ou une pente positive ou négative entre l'instant présent T et un instant futur T+1. A cet effet, le module de navigation embarqué 4 comprend un dispositif de localisation géographique ou géolocalisation et une base de données cartographique. On entend par dispositif de localisation géographique ou géolocalisation ou « Global Positioning System » en termes anglo-saxons, tout moyen permettant de déterminer la position géographique d'un véhicule à partir des ondes radio qu'il émet. Le module de navigation embarqué 4 peut donc déterminer en temps réel la position (latitude, longitude) du véhicule par le dispositif de localisation géographique ou géolocalisation et le repérer précisément par rapport à un réseau routier cartographié sur la base de donnée. Les informations relatives à l'altitude du véhicule peuvent être fournies par des cartographies topographiques ou par des données balisées et interprétées par télémétrie. Le système 6 de contrôle du module de navigation embarqué permet ainsi de positionner le véhicule sur un réseau routier, de calculer la vitesse du véhicule et son accélération, de déterminer l'altitude du véhicule à l'instant présent T et à un instant futur T+1 et d'en déterminer la pente et/ou le virage prévu à l'instant futur T+1 ainsi que le moment précis de cette variation de topographie. Tel qu'illustré sur la figure 1, le module 18 de commande du changement des rapports de réduction N par anticipation comprend un module 26 de détermination d'un indice d'importance I de la variation topographique détectée allant, par exemple, de 1 à 3. Plus l'indice d'importance I est grand, plus la difficulté future liée à la variation topographique est importante. Le module 18 de commande du changement des rapports de réduction N par anticipation comprend un deuxième module 28 d'élaboration d'une deuxième consigne Cons N2 de changement de rapports de réduction en fonction de la variation topographique détectée entre l'instant présent T et un instant futur T+1 et de son indice d'importance I. Dans le cas d'une transmission 2 à commande automatique, le système de commande 10 contrôle ainsi le changement de vitesses de la boîte de vitesses en se substituant à la main du conducteur pour actionner le levier de vitesse ainsi qu'au pied du conducteur pour actionner l'embrayage. Dans le cas d'une transmission 2 manuelle, le système de commande 10 envoie la consigne Cons N2 de changement de rapports de transmission sur le tableau de bord du véhicule automobile (non représenté). Le module 18 de commande du changement de rapports de réduction N par anticipation comprend également un module 30 d'élaboration d'une consigne de position Cons Ppédale de la pédale d'accélérateur 8. Dans le cas d'une transmission à commande automatique, le système de commande 10 contrôle ainsi le régime du moteur en se substituant au pied du conducteur pour actionner la pédale d'accélérateur ou la relâcher. Dans le cas d'une transmission manuelle, le système de commande 10 envoie la consigne de position de la pédale Cons Ppédale sur le tableau de bord du véhicule automobile. En cas de défaillance du module de navigation embarquée 4, par exemple de ses moyens de communication avec un système de télémétrie, le système de commande 10 désactive le module 18 de commande du changement de rapports de réduction N par anticipation, de sorte que la commande du changement de rapports de réduction N ne se fait qu'en temps réel par le module 16 de commande du changement de rapports de réduction N en temps réel. A l'approche d'une forte pente positive prévue à un instant futur T+1, le module 18 de commande du changement de rapports de réduction par anticipation envoie une consigne Cons N2 de rétrogradage, c'est-à-dire le passage à un rapport de la boîte de vitesse inférieur à celui actuel, tant que le véhicule peut profiter de son inertie, c'est-à-dire tant que le couple moteur C., est suffisant pour faire avancer le véhicule à la vitesse demandée par le conducteur. Ainsi, la variation topographique détectée peut être amorcée avec dynamisme et fluidité. A l'approche d'une légère pente négative, par exemple ayant un indice d'importance égale à 1, le module 18 de commande du changement de rapports de réduction par anticipation envoie une consigne Cons Ppédale d'appui négatif sur la pédale, c'est-à-dire de relevage du pied, et une consigne Cons N2 de passage à la vitesse supérieure N+1. A l'approche d'une pente négative ayant un indice d'importance égale à 2, le module 18 de commande du changement de rapports de réduction par anticipation envoie une consigne Cons Ppédale d'appui négatif sur la pédale, c'est-à-dire de relevage du pied, et une consigne Cons N2 de passage au rapport de réduction supérieur à celui actuel en fonction du point de fonctionnement du groupe motopropulseur et du frein moteur. La prédiction de l'accélération du véhicule est, dans ce cas, prise en compte pour l'élaboration des consignes Cons Ppédale, Cons N2. A l'approche d'une forte pente négative ayant un indice d'importance égale à 3, le module 18 de commande du changement de rapports de réduction par anticipation envoie, au point de variation de pente, une consigne Cons N2 de passage au rapport de réduction supérieur afin d'éviter l'emballement cinématique du véhicule lors de l'ouverture de la transmission. A l'approche d'un virage d'indice d'importance égal à 1, le module 18 de commande du changement de rapports de réduction par anticipation envoie une consigne Cons N2 de passage au rapport de réduction supérieur afin de négocier le virage à une vitesse modérée et avec une demande de couple moteur C., nulle ou très faible et de profiter ainsi de l'énergie cinétique disponible du véhicule automobile. Dans le cas d'une conduite sportive à très haute vitesse, il est préférable de commander une descente de rapport N-1 très rapidement afin d'appliquer la meilleure motricité dans la négociation du virage. A l'approche d'un virage d'indice d'importance égal à 3, le module 18 de commande du changement de rapports de réduction par anticipation envoie, pour des raisons de sécurité, une consigne de blocage du passage des vitesses ainsi qu'une consigne de blocage de la pédale d'accélérateur 8 au-dessus d'une valeur de seuil. Ainsi, le conducteur ne peut ni dépasser une valeur de seuil d'accélération ni une valeur de seuil de rapport de transmission. Concernant les véhicules à récupération d'énergie, le module 18 de commande du changement de rapports de réduction par anticipation envoie systématiquement une consigne Cons N2 de changement de rapport tendant à diminuer la résistance à l'avancement et ainsi le frein moteur au profit du frein occasionné par la récupération d'énergie. La commande du changement de rapports de transmission par anticipation de la topographie future, c'est-à-dire en fonction de la variation de l'inclinaison de la route, des distances à parcourir et de la variation de rectitude de la route permet d'évaluer l'importance de la variation topographique à venir ainsi que le niveau d'accélération et de force généré par ces variations topographiques. Ainsi, il est possible d'optimiser de manière significative le rendement du groupe motopropulseur et la sécurité des véhicules automobiles, notamment les véhicules transportant de lourdes charges. Grâce à la présente invention, il est possible de déterminer par calculs prédictifs, c'est-à-dire par anticipation, les variations topographiques, l'indice d'importance de ces variations topographiques, le point précis de ces variations topographiques, la délimitation des zones limitées en vitesse, les efforts appliqués au véhicule, l'énergie cinétique du véhicule et l'accélération du véhicule et de commander la transmission du véhicule en prenant en compte tous ces éléments. L'organigramme représenté sur la figure 2 illustre un exemple de procédé 40 mis en oeuvre par le système représenté sur la figure 1. Après une étape de vérification 42 de la mise en route et du déplacement du véhicule, le système de commande 10 effectue à l'étape 44 la mise en route du module de navigation embarquée 4 et du système de contrôle 6 de la navigation embarquée. Le procédé de commande 40 du changement de rapports de réduction comprend une étape 46 de vérification du fonctionnement de la navigation embarquée et notamment de ses moyens de communication avec un système de télémétrie. Si le module de navigation embarquée 4 est défaillant, le procédé de commande 40 procède à une étape 48 d'activation du module 16 de commande du changement de rapports de réduction en temps réel en fonction de données du fonctionnement du véhicule mesurées à chaque instant T à une étape 50 d'acquisition et de traitement de données d'entrée, telles que la vitesse du véhicule mesurée V par un capteur (non représenté), le couple du moteur nécessaire Cm, et la position de la pédale d'accélérateur Ppédale. On élabore alors, à l'étape 52, une première valeur de consigne Cons Ni du changement de rapport de réduction de la boîte de vitesses 2 en fonction des données mesurées à chaque instant T du fonctionnement du véhicule automobile. Si, au contraire, le module de navigation embarquée 4 est défaillant, le procédé de commande 40 procède à une étape 54 d'activation du module 18 de commande du changement des rapports de réduction N par anticipation. A l'étape 56, on détecte une variation topographique, telle qu'un virage et/ou une pente positive ou négative entre l'instant présent T et un instant futur T+1 en fonction des données fournies à l'étape 58 par le système de contrôle 6 de la navigation embarquée. Le procédé de commande 40 peut comprendre une étape (non représentée) de détermination d'un indice d'importance I de la variation topographique détectée allant, par exemple, de 1 à 3. Plus l'indice d'importance I est grand, plus la difficulté future liée à la variation topographique est importante. On élabore, à l'étape 52 une deuxième consigne Cons N2 de changement de rapports de réduction en fonction de la variation topographique détectée entre l'instant présent T et un instant futur T+1 et de son indice d'importance I, et à l'étape 60, une consigne de position Cons Ppédale de la pédale d'accélérateur 8. Le procédé de commande 40 vérifie en permanence le fonctionnement du module de navigation embarquée afin de garantir le changement de rapports de réduction même quand celui-ci est défaillant. Grâce à l'invention décrite, on peut se servir de données satellites de façon à calculer des paramètres du fonctionnement du véhicule adaptés à la topographie dans un futur proche afin de profiter du meilleur point de fonctionnement du moteur. L'invention permet ainsi d'optimiser le fonctionnement du groupe motopropulseur en réduisant la consommation de carburant et donc les émissions de particules polluantes, en augmentant la durée de vie des pièces mécaniques du groupe motopropulseur et en termes d'agrément de conduite et de nuisances sonores. Par ailleurs, grâce à l'invention, le niveau de sécurité est accru grâce à la détection de virage ou de déclivité très accentuée de la route sur laquelle circule le véhicule. De plus, on améliore, voire remplace un comportement de conduite inadapté à la route sur laquelle se déplace le véhicule automobile. L'invention s'applique à tout véhicule comprenant un système de réducteur de vitesses à commande automatisée ou manuelle. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'une transmission (2) d'un véhicule automobile à propulsion thermique ou hybride comportant un module de navigation embarqué (4) et un système de contrôle (6) du module de navigation embarqué, comprenant une étape de vérification (46) du fonctionnement de la navigation embarquée (4), une étape (56) de détection d'une variation topographique entre un instant initial (T) et un instant futur (T+1) en fonction des données fournies par le système de contrôle (6) de la navigation embarquée et une étape d'activation (54) d'un module de commande (18) du changement des rapports de réduction par anticipation lorsque le module de navigation embarqué (4) fonctionne, ledit module de commande (18) du changement des rapports de réduction par anticipation réalisant une étape d'élaboration (52, 60) d'une consigne de position (Cons Ppédale) de la pédale d'accélérateur (8) du véhicule et d'une deuxième consigne (Cons N2) de changement de rapports de réduction et en fonction de la variation topographique détectée entre l'instant initial (T) et un instant futur (T+1). 2. Procédé de commande selon la revendication 1, comprenant une étape de détermination d'un indice d'importance (I) de la variation topographique détectée permettant l'élaboration des consignes (Cons N2) de changement de rapports de réduction et/ou de position (Cons Ppédale) de la pédale d'accélérateur en fonction dudit indice d'importance déterminé (I). 3. Procédé de commande selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lorsque le module de navigation embarqué (4) ne fonctionne pas, on désactive le module de commande (18) du changement des rapports de réduction par anticipation et on active un module (16) de commande du changement de rapport de réduction en temps réel afin d'élaborer une première valeur de consigne (Cons Ni) du changement de rapport de réduction de la boîte de vitesses en fonction de données mesurées à chaque instant (t) du fonctionnement du véhicule automobile. 4. Procédé de commande selon la revendication 3, dans lequel les données mesurées à chaque instant (t) du fonctionnement du véhicule automobile comprennent la vitesse du véhicule mesurée (V), le couple du moteur nécessaire (Cm), et la position de la pédale d'accélérateur (Ppédale)- 5. Système de commande d'une transmission (2) d'un véhicule automobile à propulsion thermique ou hybride comportant un module de navigation embarquée (4) et un système de contrôle (6) du module de navigation embarquée, comprenant un module (14) de vérification du fonctionnement du module de navigation embarquée (4), un module (24) de détection d'une variation topographique entre un instant initial (T) et un instant futur (T+1) et un module (18) de commande du changement de rapports de réduction par anticipation destiné à élaborer une consigne de position (Cons Ppédale) de la pédale d'accélérateur (8) du véhicule et une deuxième consigne (Cons N2) de changement de rapports de réduction en fonction de la variation topographique détectée entre l'instant initial (T) et un instant futur (T+1), ledit module (18) de la commande du changement de rapports de réduction par anticipation étant activé lorsque le module de navigation embarqué (4) fonctionne. 6. Système de commande selon la revendication 5, dans lequel le module (18) de commande du changement des rapports de réduction par anticipation comprend un module (26) de détermination d'un indice d'importance (I) de la variation topographique détectée permettant l'élaboration des consignes (Cons N2) de changement de rapports de réduction et/ou de position (Cons Ppédale) de la pédale d'accélérateur en fonction de l'indice d'importance déterminé (I). 7. Système de commande selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le module de navigation embarqué (4) comprend un dispositif de localisation géographique afin de déterminer la position longitudinale et la latitude du véhicule automobile. 8. Système de commande selon la revendication 7, dans lequel le module de navigation embarqué (4) comprend une base de données cartographique afin de déterminer l'altitude du véhicule automobileen fonction de la position longitudinale et la latitude du véhicule déterminée par le dispositif de localisation géographique. 9. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, comprenant un module (16) de commande du changement de rapport de réduction en temps réel comprend un premier module (22) d'élaboration d'une première valeur de consigne (Cons Ni) du changement de rapport de réduction de la boîte de vitesses en fonction de données mesurées à chaque instant (t) du fonctionnement du véhicule automobile, ledit module (16) de commande du changement de rapport de réduction en temps réel étant activé lorsque le module de navigation embarqué (4) ne fonctionne pas.