Brevet FR3041405A1 — publié le 20170324

PROCEDE DE CONTROLE DE TEMPERATURE DE FLUIDE FONCTIONNEL La présente invention concerne le bilan thermique des transmissions automatiques. Les transmissions concernées sont notamment les transmissions automatiques type BVA (« boîtes de vitesses automatique »), ou CVT (transmission continument variable), ou d'autres types de réducteurs, précédés d'un convertisseur hydro-cinétique de couple. Plus précisément, cette invention a pour objet un procédé de contrôle de température du fluide fonctionnel d'un convertisseur hydro-cinétique de transmission automatique assurant la transmission du couple entre un impulseur relié au moteur d'entraînement d'un véhicule, et une turbine reliée à un réducteur de mouvement en direction des roues du véhicule. Le refroidissement des transmissions automatiques est une question cruciale dans certaines conditions de roulage, telles que les embouteillages, l'usage soutenu de la climatisation, de divers accessoires, ou autres. Les risques d'emballement thermique naissent principalement du cisaillement de l'huile dans le convertisseur hydro-cinétique de couple, généré par la différence de régime entre la turbine, et l'impulseur du convertisseur. Pour minimiser la dissipation d'énergie dans le convertisseur en roulage urbain, il est connu de débrayer la transmission à l'arrêt. Cette méthode permet de réduire la consommation de carburant de manière significative. Toutefois, elle trouve ses limites, avec les difficultés de pilotage rencontrées lors des phases d'accostage et de remise sous couple des embrayages hydrauliques, à des températures de fonctionnement élevées. Par la publication US 6 632 157, on connaît une méthode visant à réduire la charge thermique d'une transmission automatique, en introduisant un mode d'urgence avec limitation du couple maximal du moteur. La publication US 5 601 511 décrit une autre méthode, dans laquelle on impose à la transmission des changements de rapports vers un rang 3041405 - 2 inférieur dans certaines circonstances, pour éviter les surchauffes. Selon d'autres méthodes, on protège les organes d'une transmission automatique en imposant au moteur d'entraînement 5 un estompage du couple moteur ciblé dans certaines conditions. Toutefois, les autres consommateurs énergétiques du véhicule (climatisation, éclairage, etc.), requièrent également une puissance d'entraînement minimale pour leur bon fonctionnement. Ces prélèvements de puissance ont un impact 10 sur la consigne de régime du moteur, avec une répercussion sur le glissement relatif entre la turbine et l'impulseur du convertisseur. Or, ils ne sont pas pris en compte dans ces méthodes. La sécurité de fonctionnement globale du groupe motopropulseur, et l'ensemble des consommateurs de puissance 15 du véhicule, n'interviennent pas dans la gestion du risque d'emballement thermique de la transmission. La présente invention vise à assurer de manière préventive la protection des composants de la chaîne cinématique, tout en tenant compte du niveau d'énergie 20 nécessaire à l'entraînement des accessoires du véhicule, par un contrôle approprié de l'élévation du régime de ralenti. Dans ce but, elle prévoit de piloter le régime du moteur d'entraînement en fonction de l'évolution de la température du fluide dans le temps, et de son gradient 25 d'élévation. De préférence, on définit des zones de protection en fonction de seuils de température et de seuils de gradient d'élévation de température. Dans ces zones, on impose au régime du moteur d'entraînement et à la transmission, des 30 consignes de pilotage particulières, pouvant limiter ou interrompre le fonctionnement de certains accessoires du véhicule qui sont consommateurs d'énergie. Les requêtes de réduction du régime ralenti limitent efficacement le cisaillement de l'huile dans le 35 convertisseur, en diminuant la dissipation de calories liée au glissement entre sa turbine et son impulseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description 3041405 - 3 - suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexée, sur lesquels : - les figures lA et 1B illustrent le principe général de la méthode de protection proposée, 5 - les figures 2A et 2B illustrent un premier niveau de protection, - les figures 3A et 3B illustrent un deuxième niveau de protection, les figures 4A et 4B illustrent un troisième 10 niveau de protection, et les figures 5A et 5B illustrent un quatrième niveau de protection. Le prélèvement d'énergie par les accessoires du véhicule peut imposer une élévation du régime de ralenti du 15 moteur d'entraînement, présentant des risques de surchauffe pour une transmission automatique. Le système de contrôle moteur assure alors une régulation au-dessus du régime de ralenti minimal, dans le but de fournir à l'ensemble des consommateurs la puissance d'entrainement nécessaire à leurs 20 besoins. Le fluide fonctionnel du convertisseur hydrocinétique de la transmission, en principe de l'huile, assure la transmission du couple entre l'impulseur, relié au moteur d'entraînement du véhicule et la turbine, qui est reliée au réducteur de mouvement de la transmission. Le réducteur peut 25 être un train épicycloïdal capable de transférer le mouvement en direction des roues du véhicule sur un ou plusieurs rapports de réduction. L'invention propose un nouveau procédé de contrôle de la température de ce fluide fonctionnel, pour éviter 30 l'emballement de température de la transmission, avec les risques de casse liés à celui-ci, en particulier lorsque l'huile de la transmission commence à cisailler. Dans une situation critique confirmée, ou prévisible à court terme, elle impose un arbitrage privilégiant la sécurité, tout en 35 assurant le bon fonctionnement de la pompe à vide du système de freinage et de la pompe d'assistance de direction. Ceci au détriment d'autres organes, tels que l'alternateur, ou le compresseur de climatisation, dont le fonctionnement peut 3041405 - 4 - être dégradé sans conséquence sur la sécurité. Le risque est identifié lorsque la température de l'huile se rapproche des limites maximales autorisées par le cahier des charges fonctionnel de la transmission. Pour le 5 maîtriser, l'invention prévoit de piloter le régime du moteur, non seulement en fonction de l'évolution de la température du fluide dans le temps, mais également en fonction de son gradient d'élévation. Ce pilotage vise à limiter la dissipation calorifique du convertisseur, 10 principalement lorsque son rendement est nul, c'est-à-dire lorsque le moteur tourne et que le véhicule est à l'arrêt : les pertes calorifiques sont alors maximales si la transmission engagée sur un rapport, puisque l'intégralité de la puissance mécanique introduite dans la transmission se 15 dissipe en chaleur dans le fluide fonctionnel du convertisseur. Dans cette situation, l'invention cherche à diminuer les pertes calorifiques au sein du convertisseur en limitant ou en interrompant momentanément le fonctionnement de 20 certains accessoires, tels que le compresseur de climatisation, ou d'autres composants forts consommateurs d'énergie. Cet objectif est atteint en réduisant le régime du moteur, ou le différentiel de régime entre l'impulseur et la turbine du convertisseur. 25 La figure lA illustre une méthode de calcul du gradient de température d'huile dans le convertisseur, selon l'évolution de la température dans le temps. Dans cet exemple, la température de l'huile 0 est mesurée tous les 100ms, avec une précision de mesure au dixième de degré 30 (Celsius ou Kelvin). Son gradient d'élévation G est AB/At. Si le mécanisme est en phase de réchauffement, (par exemple de 30°C à 70°C), on peut décider que l'évolution du gradient n'est pas prise en compte. Dans ce cas, l'alerte est donnée à partir de 70°C, 35 bien que cette température ne soit pas encore la température de croisière. Comme indiqué sur la figure 1B, on peut définir des 3041405 - 5 - zones de protection en fonction des seuils de température et de gradient d'élévation, dans lesquelles on impose au régime du moteur d'entraînement et à la transmission, des consignes de pilotage particulières. Ce schéma illustre un mode de 5 réalisation préféré, mais non limitatif de l'invention. On choisit deux seuils de température. Le premier, 271, rotectl est d'environ 90°C : son dépassement a un impact sur la fiabilité et pilotage des organes. Le deuxième 271, rotec2 est d'environ 110°C : son dépassement a un impact destructeur à très court 10 terme. La surveillance du gradient de température de l'huile G, s'effectue par rapport à trois seuils de gradient d'élévation de température SI, 52, et S3: le premier seuil S1, est franchi lorsque la température s'élève de 1°C/s, c'est à dire pour une période 15 d'échantillonnage de 0,01s (en admettant que l'élévation est linéaire) :Si-AB/At= 0,0/°c / 0,01s = le deuxième seuil S2 est franchi, lorsque la température s'élève de 3°C par seconde S2 = dB /A t = 0,03°C / 0,03s = 3, et 20 le troisième seuil S3 est franchi lorsque la température s'élève de 5°c /s : S3 =AB/At= 0,05 °C/ 0,01s = 5. Avec deux seuils de température et trois seuils de gradient d'élévation de température, on distingue 16 zones de 25 contrôle sur la figure 1B. La présence dans l'une ou l'autre de ces zones détermine l'envoi (ou non), par le calculateur de la transmission automatique, d'une consigne de régime appropriée, à destination du calculateur de contrôle moteur. Ce dernier arbitre selon les conditions de fonctionnement du 30 groupe motopropulseur et du véhicule en fonction du contexte, et peut décider de délester, de manière franche ou modulée, l'un ou l'autre des générateurs ou des consommateurs d'énergie du véhicule. Sur la figure 1B, les zones de contrôle sont classées 35 en fonction du type de consigne imposées au moteur, à la transmission, et au véhicule, selon le niveau d'importance de 3041405 - 6 l'envolée thermique. La répartition vise un compromis entre la possibilité de garder assez d'énergie pour entrainer les accessoires, et l'objectif de réduire le glissement interne du convertisseur. Le graphe distingue trois secteurs 5 principaux, en fonction de la position de la température 0 par rapport aux deux seuils de protection identifiés Ti, rotectl (par exemple 90°C) et Ti, rotect2 ( par exemple 110°C), et aux trois seuils de gradient S1, S2, S3 : le premier secteur (pastilles sombres) correspond 10 à des situations normales ; des régimes élevés sont autorisés ; dans le secteur de protection intermédiaire (pastilles grisées), le régime peut être modulé par exemple à 800 rpm (tours moteur par minute) ; 15 - dans le troisième secteur (pastilles claires), la protection est plus stricte, le régime du moteur est maintenu sur une valeur minimale, par exemple de 650 rpm. Les figures 2A et 2B se rapportent à l'une des zones de protection identifiée sur la figure 1B. La température de 20 l'huile 0,y est inférieure à un seuil Ti, rotectl d' environ 90 °C . Son gradient d' élévation G, y est inférieur à un premier seuil S1 de 0,01°C par seconde. Elle se définit comme suit : Tprotect/ Tprotec2 et G > S2. C'est une zone 5 d'immobilisation de la transmission, qui peut imposer tout ou partie des mesures suivantes : o l'ouverture totale des embrayages de la transmission, imposant à celle-ci un « neutre mécanique » dit de « sécurité thermique » l'alerte ou l'information du 10 conducteur sur la surchauffe de la transmission ; o la mémorisation du contexte de l'incident. En conclusion, il faut souligner que l'application du procédé a des conséquences sur le fonctionnement du véhicule, telles que des coupures ponctuelles de la climatisation, ou 15 son adaptation à un seuil de température de consigne plus élevé, de manière à ne pas augmenter le régime de ralenti du moteur. Par ailleurs, elle impose des arbitrages entre la consigne de climatisation et la protection de la transmission. Enfin, la mémorisation de l'incident, et 20 l'abandon de la stratégie en cas de défaut d'information sur la température du fluide, peuvent s'avérer utiles. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle de température du fluide fonctionnel d'un convertisseur hydro-cinétique de transmission automatique assurant la transmission du couple entre un impulseur relié au moteur d'entraînement d'un véhicule et une turbine reliée à un réducteur de mouvement en direction des roues du véhicule, caractérisé en ce que le contrôle s'effectue en pilotant le régime du moteur d'entraînement en fonction de l'évolution de la température (0) du fluide dans le temps et de son gradient d'élévation (G). 2. Procédé de contrôle de température selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on définit des zones de protection en fonction de seuils de température et de gradient d'élévation, dans lesquelles on impose au régime du moteur d'entraînement et à la transmission des consignes de pilotage particulières pouvant limiter ou interrompre le fonctionnement de certains accessoires du véhicule, consommateurs d'énergie. 3. Procédé de contrôle de température selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on définit une zone de protection dans laquelle la température de l'huile (0) est inférieure à un seuil (271, rotectl) d'environ 90°C, et son gradient d'élévation G est inférieur à un premier seuil (Si) de 0,01°C par seconde. 4. Procédé de contrôle de température selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on définit une zone de protection dans laquelle la température de l'huile (0) est inférieure à un premier seuil (Tprotectl) d'environ 90°C, et son gradient d'élévation (G) est compris entre un premier seuil (Si) de 0,01°C et un second seuil (S2) de 0,03°C par seconde. 5. Procédé de contrôle de température selon la 35 revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on définit une zone de protection dans laquelle la température de l'huile 3041405 - 10 - (0) est comprise entre deux seuils (Tp rotectl) et (T \ -protect2) d'environ 90°C et 110°C, et son gradient d'élévation (G) est compris entre un premier seuil (S1) de 0,01°C et un second seuil (S2) de 0,03°C par seconde. 5 6. Procédé de contrôle de température selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce qu'on définit une zone de protection dans laquelle la température de l'huile (9) est supérieure à un seuil de protection (Tp rotect2) r et son gradient d'élévation est supérieur à un seuil (S2) d'environ 10 110°C. 7. Procédé de contrôle de température selon la revendication 3 4 ou 5, caractérisé en ce que le pilotage du régime moteur est pris en charge par le système de contrôle de la transmission, qui émet une consigne prioritaire de 15 ralenti. 8. Procédé de contrôle de température selon la revendication 5, caractérisé en ce que le conducteur est alerté de la surchauffe de la transmission. 9. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 20 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que le débrayage à l'arrêt de la transmission est imposé à celle-ci. 10. Procédé de contrôle de température selon la revendication 6, caractérisé en ce que la transmission est mise au neutre mécanique par ouverture de tous ses 25 embrayages.