Brevet FR3052725A1 — publié le 20171222

" PROCEDE D'IDENTIFICATION D'UN DECOLLAGE A VENIR D'UN VEHICULE AUTOMOBILE " [0001] L'invention concerne les véhicules automobiles comportant un groupe motopropulseur (GMP) à moteur thermique et doté d'une transmission automatisée. [0002] Les transmissions automatisées connaissent un regain d'intérêt important. Si elles font la quasi-unanimité dans certaines régions du monde (Amérique du Nord, Japon), elles connaissent un rapide et important développement dans d'autres (Europe, Chine). Il en existe de plusieurs types, parmi lesquels on compte notamment les types suivants : [0003] - les boîtes de vitesses manuelles robotisées ou pilotées (BVMP) ; il s'agit d'une boîte de vitesses manuelle (BVM) dont les commandes de débrayage, de sélection et d'embrayage notamment, ont été automatisées ; [0004] - les boîtes de vitesses à double embrayage (DCT : dual clutch transmission) ; une telle boîte de vitesses est constituée de deux demi-boîtes traditionnelles à engrenages parallèles : la première demi-boîte se compose des rapports impairs alors que la seconde utilise les rapports pairs. Ces deux demi-boîtes sont commandées chacune par un embrayage (un pour les rapports pairs et un pour les rapports impairs). L'ensemble réalise ainsi une transmission à double embrayage qui peut changer de rapport sans rupture de couple par permutation des embrayages. Tandis que le moteur déploie sa puissance sur un rapport, le suivant est présélectionné. Le changement de rapport s'effectue sous charge sans interrompre la force de traction, par commutation d'un embrayage à l'autre : le débrayage d'un rapport est réalisé simultanément à l'embrayage de l'autre ; [0005] - les boîtes de vitesses automatiques à convertisseur hydrodynamique de couple (BVA). Elles sont constituées de trains épicycloïdaux dont certaines parties sont solidarisées par des embrayages ou des freins pour réaliser des rapports de démultiplication différents. Elles comprennent également un convertisseur hydrodynamique ou hydrocinétique de couple installé immédiatement en sortie du moteur thermique. Le convertisseur de couple réalise un variateur autorégulant capable de multiplier 2 à 2,5 fois le couple du moteur. Les BVA sont équipées d'un embrayage de pontage (lock-up) qui solidarise l'impulseur et la turbine lorsque le convertisseur n'est pas nécessaire. La turbine étant solidarisée à l'arbre moteur, la transmission n'est alors plus 3052725 2 qu'entièrement mécanique, éliminant les pertes par dissipation thermique dans l'huile et améliorant ainsi fortement le rendement de la transmission ; [0006] - les boîtes de vitesses à transmission continument variable (CVT : continuously variable transmission). Contrairement aux autres transmissions qui présentent un nombre 5 fini de rapports de démultiplication discrets, une CVT comprend deux poulies de diamètre variable entre lesquelles évolue une chaîne ou une courroie métallique. Le diamètre des poulies pouvant varier continument et progressivement, le rapport de transmission également : le régime du moteur thermique et le couple appliqué sont adaptés en permanence et aucun à-coup n'est perceptible. 10 [0007] La pression économique et concurrentielle (prix des carburants et d'achat du véhicule, coûts d'usage et d'entretien) et le contexte environnemental (réglementation des émissions polluantes, des gaz à effet de serre et du niveau sonore extérieur) guident le développement des GMP automatisés (équipés de transmissions automatisées telles que décrites ci-dessus) vers l'augmentation : 15 [0008] - de l'ouverture (ratio entre les démultiplications de premier et de dernier rapports) de la boîte de vitesses : depuis une valeur inférieure à 2 dans les années 1940, en passant par 3 à 4 dans les années 1990 et 5 à 6 dans les années 2000, jusqu'à 7 à 10 aujourd'hui ; [0009] - et, sauf dans le cas d'une CVT, du nombre de rapports de démultiplication ou 20 vitesses : depuis 2 vitesses dans les années 1940, en passant par 4 rapports dans les années 1990 et jusqu'à 6 à 10 aujourd'hui, les véhicules automobiles de type camions ou poids lourds en présentant encore davantage. [0010] Ces orientations visent à réduire le régime moyen de rotation du moteur thermique à l'usage, en le faisant le plus souvent possible fonctionner dans sa zone de 25 rendement maximal et, plus particulièrement, à abaisser le régime moteur pour les roulages route et autoroute à vitesse stabilisée via le choix de la démultiplication du dernier (voire des deux derniers) rapports d'une transmission. En cela, une BVMP, une DCT ou une BVA à ouverture et nombre de rapports augmentés tendent à se rapprocher du fonctionnement d'une CVT. Ainsi, les contraintes industrielles (optimisation des lignes 30 de fabrication des transmissions, réduction de la diversité, etc.) guident les manufacturiers ou équipementiers fabricants de transmission et les constructeurs automobiles vers le 3052725 3 remplacement d'une génération de transmission par une génération à ouverture et nombre de rapports augmentés. [0011] Une telle orientation n'est toutefois pas idéale pour toute la gamme de véhicules d'un constructeur automobile : une ouverture et un nombre de rapports élevés convenant 5 à des véhicules particuliers de gammes B1, B2 ou C n'est pas toujours optimale, à moteur thermique identique, pour des véhicules particuliers de gammes D-SUV ou H ou des véhicules utilitaires. [0012] L'adaptation du GMP à ce type de véhicules, par ailleurs équipés de pneumatiques de grandes dimensions (développée, largeur de la bande de roulement, 10 hauteur de flanc, diamètre de la jante), est soumise à la contrainte industrielle de la limitation de la diversité des transmissions, par exemple en adoptant les mêmes démultiplications internes à la boîte de vitesses ou, dans le cas d'une BVA, en limitant la diversité de convertisseurs de couple. [0013] L'adaptation du GMP à ce type de véhicules se restreint alors à choisir le pont 15 parmi une gamme disponible restreinte pour les mêmes raisons de limitation de la diversité. Dans certains cas, pour une même gamme de moteurs thermiques non spécifiquement développés pour être accouplés à un type particulier de transmission et de véhicule, cette transmission s'avère trop ouverte au regard des critères de réserve de couple pour prodiguer une capacité d'accélération suffisante au véhicule à vitesse 20 importante (90 à 130 km/h) et de robustesse des derniers rapports engagés. [0014] Ces derniers rapports sont trop longs (c'est-à-dire, génèrent une vitesse véhicule à un régime moteur de 1000 tours/min - v1000 - trop élevée), ne sont alors accessibles de façon robuste que sur des roulages à vitesse constante sur le plat uniquement, requièrent le passage aux rapports inférieurs dès la moindre nécessité d'accélérer un tant 25 soit peu ou dès l'apparition de la moindre pente montante, et peuvent être inaccessibles si le véhicule est plus chargé qu'à l'accoutumée. [0015] Dans certains cas où elle est inappropriée, cette adaptation résulte en un typage de derniers rapports (dans le cas d'une transmission automatisée à par exemple 8 rapports, le 8ème rapport, voire également le 7ème rapport partiellement) hors de la limite 30 de roulabilité. Cette adaptation se caractérise alors notamment par une boîte de vitesses trop ouverte : le pont à adopter doit satisfaire au moins les contraintes d'une v1000 de dernier rapport maximale pour satisfaire aux critères de roulabilité et de réserve 3052725 4 d'accélération sous ce rapport, et d'une v1000 de 1er rapport optimale (pas trop élevée ni trop faible) pour assurer le décollage du véhicule dans toutes les conditions : [0016] - sous pentes minimales selon la charge du véhicule (exemple ; remorquage), [0017] - sous charge en termes de Masse Totale Autorisée en Charge ou de Masse 5 Totale Roulante Autorisée, [0018] - sous contrainte d'absence de calage moteur et de non recul du véhicule, [0019] - sous critère de vitesse véhicule minimale après 1 à 3 secondes après le décollage, [0020] - sous critère de tenue mécanique et thermique du couplage, notamment dans le 10 cas, pour une BVA, d'un convertisseur de couple assurant le décollage du véhicule en mode déponté ou de l'énergie dissipée dans l'embrayage d'une DCT, [0021] - sous contrainte de vitesse de rampage (transmission automatique en position « Drive » et régime moteur au ralenti), pour ne pas avoir à augmenter le régime moteur au ralenti et subir les inconvénients associés (acoustique, consommation en carburant), 15 [0022] - sous critère d'agrément du passage 1 => 2 à venir : saut de régime moteur, disponibilité de couple moteur à bas régime, [0023] - sous critère de roulabilité du véhicule en 2ème rapport après le passage 1 => 2, tant en charge forte (dans certaines situations de vie telles qu'un suivi de file à basse vitesse, une réserve d'accélération minimale est requise aux vitesses véhicule les plus 20 faibles sans devoir rétrograder en 1ère) que faible (régime moteur suffisant en 2nde à l'issue immédiate du passage 1 => 2). [0024] Si un choix est alors possible, il doit s'effectuer, pour une ouverture de boîte de vitesses fixe trop élevée, entre : [0025] - celui proposant une v1000 de derniers rapports (ou critère équivalent, dans le 25 cas d'une CVT) acceptable mais alors une v1000 de 1er rapport trop petite (par exemple inférieure à 5km/h à 1000 tours/min) pour satisfaire l'ensemble des prestations associées au décollage du véhicule dans toutes les situations de vie ; 3052725 5 [0026] - et celui proposant au contraire une v1000 de dernier rapport hors limite de roulabilité pour satisfaire les critères attendus d'une v1000 de 1er rapport. [0027] On connait du document EP1155899 un dispositif pour détecter l'intention de démarrer du conducteur, en examinant la pédale de frein et le levier de sélection. 5 Néanmoins, la détection de l'intention de décoller est menée trop tardivement et ne permet pas d'adapter avec suffisamment d'avance le pilotage de la boîte de transmission, qui est donc contrainte à mettre en oeuvre le décollage avec une configuration largement définie par défaut. [0028] L'invention propose donc une stratégie d'identification d'un décollage à venir d'un 10 véhicule équipé d'une transmission automatisée, en fonction de la vitesse du véhicule, de l'état de la transmission et d'une transition d'état de celle-ci, de la position de la pédale de frein et d'une transition de la position de celle-ci. [0029] Il est ainsi proposé un procédé d'identification d'un décollage à venir d'un véhicule automobile à moteur thermique et transmission automatisée à commande 15 présentant un état neutre et un état marche avant, le véhicule comprenant une pédale de frein et comprenant une adaptation du pilotage de la transmission automatisée, le procédé comprenant une étape de détection d'un état d'immobilisation du véhicule, puis si l'état d'immobilisation est détecté, une étape par laquelle il est détecté si, la commande étant en position neutre et le frein non activé, la commande passe de neutre à marche avant, ou si, 20 la commande étant en position marche avant et le frein activé, le frein est relâché, puis une étape d'activation de l'adaptation du pilotage de la transmission automatisée en fonction des résultats des étapes de détection. [0030] Selon des caractéristiques facultatives : [0031] - l'adaptation du pilotage est désactivée dès que la vitesse du véhicule est 25 supérieure à un seuil choisi en fonction du rapport sélectionné pour réaliser le décollage, la démultiplication associée et la démultiplication du rapport montant immédiatement supérieur ; [0032] - et l'adaptation du pilotage est désactivée dès que la transmission est commandée pour être placée en position marche arrière ou parking, ou dès que, la 30 commande étant au neutre, la pédale de frein est enfoncée, ou la commande étant en 3052725 6 position marche avant et la pédale de frein enfoncée, la transmission est commandée pour passer en position parking ou marche arrière ou neutre. [0033] L'invention précise ainsi également les conditions de sortie de la stratégie en fonction de la vitesse du véhicule, de certains états statiques de la transmission ou de 5 combinaisons entre des transitions d'état de la transmission et des transitions de position de la pédale de frein. [0034] L'invention propose aussi un véhicule automobile à moteur thermique et transmission automatisée à commande présentant au moins un état neutre et un état marche avant, le véhicule comprenant une pédale de frein, et comprenant une adaptation 10 du pilotage de la transmission automatisée, le véhicule comprenant des moyens de détection d'un état d'immobilisation du véhicule, et, des moyens pour détecter, si l'état d'immobilisation est détecté, la commande étant en position neutre et le frein non activé, la commande passe de neutre à marche avant, ou si, la commande étant en position marche avant et le frein activé, le frein est relâché, ainsi que des moyens d'activation de 15 l'adaptation du pilotage de la transmission automatisée en fonction des résultats des étapes de détection. [0035] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple 20 illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels la figure unique présente un organigramme de la méthodologie proposée. [0036] L'invention consiste à anticiper qu'une phase de décollage va avoir lieu prochainement, dans les secondes à venir. [0037] Dans certains cas, il est nécessaire de détecter un décollage prochain du 25 véhicule, qu'il s'agit ensuite de discriminer selon qu'il s'agit d'un décollage en conditions difficiles et exceptionnelles, ou peu sollicitantes et usuelles, pour enfin l'anticiper et décoller effectivement avec le rapport de démultiplication de transmission adéquat. [0038] L'invention reconnaît qu'appliquer la stratégie adéquate alors que le décollage commence voire en cours de décollage du véhicule, peut conduire à une plainte du client 30 qui critique des à-coups (rétrogradage 2nd rapport => -I er rapport ou passage rapide -I er => 2ème avec risque de trou de couple) ou un comportement erratique de son véhicule. 3052725 7 L'invention entre dans le processus de décision de sélection du rapport de démultiplication adéquat de la transmission, notamment la sélection directe du 2nd rapport sans passer d'abord par le 1er, l'état de l'art actuel des transmissions automatisées montrant que ce n'est pas encore possible (décollage systématique selon le 1er rapport). Cette décision 5 doit être prise et appliquée avant le décollage effectif du véhicule. [0039] L'invention contribue à l'adaptation du pont le plus court ou limitant la diversité, aux caractéristiques du GMP et du véhicule, afin de permettre l'utilisation de toute la plage d'exploitation du moteur thermique dans des conditions favorables à l'agrément, au confort, à la consommation et aux émissions polluantes, tout en garantissant la robustesse 10 du décollage, notamment alors que le véhicule est fortement chargé et/ou engagé sur une pente importante, en altitude et/ou par une température extérieure élevée. [0040] Le logigramme de la figure 1 illustre la stratégie qui vient d'être décrite. [0041] Le système est d'abord initialisé en une étape 100. Le décollage intervient nécessairement après une phase où le véhicule est immobilisé (sa vitesse est 15 sensiblement nulle) : il s'agit d'une première condition, testée dans une étape 110. Si le résultat est faux, le processus reprend à l'étape 100. [0042] Il est ensuite effectué un test 130 pour étudier si l'une ou l'autre des conditions 150 ou 210 est réalisée. [0043] La condition 150 est que la transmission est au neutre (sélecteur P/N/D/R à la 20 console, au tableau de bord ou au volant en position « N » ou contacteur multifonctions intégré à la BV en position associée ou information transmise par le calculateur BV : état de la chaîne de traction équivalent à celui d'une chaîne de traction avec BVM et embrayage ouvert) et la pédale de frein ne subit aucune pression de la part du conducteur. [0044] Si cette condition est identifiée comme remplie, on détecte que le sélecteur ou le 25 contacteur multifonctions intégré à la BV quitte la position « N » et entre en position « D » en ayant parcouru le trajet « N » => « D », lors d'un test supplémentaire 190. [0045] La condition 210 est que la transmission est en Drive (sélecteur P/N/D/R à la console, au tableau de bord ou au volant en position « D » ou contacteur multifonctions intégré à la BV en position associée ou information transmise par le calculateur BV, sans 30 que le rapport de transmission effectif à engager pour réaliser le décollage du véhicule ne 3052725 8 soit encore déterminé) et la pédale de frein est enfoncée au moins à un premier seuil d'enfoncement Y exprimé en % de l'enfoncement total de la pédale de frein. [0046] Si cette condition est identifiée comme remplie, on détecte un relâchement de la pression exercée de la part du conducteur sur la pédale de frein et une variation de son 5 enfoncement, par seuils et par gradients d'enfoncement, lors d'un test supplémentaire 250. Dans ce second cas, on détecte un décollage à venir lorsque le pourcentage d'enfoncement de la pédale de frein, alors initialement à une valeur supérieure au 1 er seuil Y (par ex 80%), diminue en-deçà d'un 2nd seuil X d'enfoncement de la pédale de frein ou que le gradient de relâchement de la pédale de frein dfrein/dt (où t désigne le temps et d 10 une infime variation de la grandeur associée) dépasse un Sème seuil Z (par ex -300%/s). [0047] À chaque test de la condition 150, et à chaque test de la condition 210, si le résultat est négatif, le processus reprend au test 130. [0048] À chaque test 190 et chaque test 250, si le résultat est négatif, le processus reprend, respectivement au test 150 ou au test 210. 15 [0049] La stratégie de détection d'un prochain décollage à venir est désactivée dès que la vitesse du véhicule est supérieure à un seuil variable selon la nature du rapport sélectionné pour réaliser le décollage (1 er ou 2nd rapport), la démultiplication associée (X1 ou X2km/h par 1000 tours/min de régime moteur) et la démultiplication du rapport montant immédiatement supérieur (X2 ou X3km/h par 1000 tours/min de régime moteur), 20 ces démultiplications étant présentes en tant que constantes dans le superviseur GMP (par exemple téléchargées lors de l'assemblage du véhicule) ou calculées à partir de la vitesse du véhicule (par exemple construite par le module ABS/ESC sur la base du régime de rotation de la roue multiplié par un facteur, représentatif de la développée du pneumatique) et du régime en d'entrée BV ou régime de rotation de l'arbre primaire de la 25 BV ou régime de rotation de la turbine du convertisseur de couple dans le cas d'une BVA (préférentiellement à l'information de régime moteur). [0050] La stratégie de détection d'un prochain décollage à venir est aussi désactivée en cas de positionnement du sélecteur P/N/D/R en position « R » (marche arrière) ou « P » (parking) ou contacteur multifonctions intégré à la BV en positions associées ou 30 informations transmises par le calculateur BV. 3052725 9 [0051] La stratégie de détection d'un prochain décollage à venir est aussi désactivée si la transmission étant au neutre (voir ci-avant), en cas d'enfoncement de la pédale de frein. [0052] La stratégie de détection d'un prochain décollage à venir est aussi désactivée, la transmission étant en Drive (voir ci-avant) et la pédale de frein enfoncée, si on détecte que 5 le sélecteur ou le contacteur multifonctions intégré à la BV quitte la position « D » et entre en position « P » ou « N » ou « R » en ayant respectivement parcouru le trajet « D » => « P » ou « D » => « N » ou « D » => « R » (ou informations correspondantes transmises par le calculateur BV). [0053] Cette invention permet d'accéder à une standardisation, par limitation de la 10 diversité et utilisation du même rapport de pont à plusieurs adaptations GMP / véhicule différentes (par exemple véhicule particulier diesel et véhicule utilitaire essence). Elle permet aussi une meilleure robustesse du décollage, notamment alors que le véhicule est en charge, engagé sur une pente importante, en altitude et par température extérieure élevée. 15 [0054] L'invention permet un gain de consommation grâce à l'utilisation rendue possible des derniers rapports de démultiplication (ou équivalent dans le cas d'une CVT) de la transmission, et par abaissement associé du régime de fonctionnement du GMP. [0055] L'invention permet aussi une réduction des émissions polluantes en conséquence. 20 REVENDICATIONS1. Procédé d'identification d'un décollage à venir d'un véhicule automobile à moteur thermique et transmission automatisée à commande présentant un état neutre et un état marche avant, le véhicule comprenant une pédale de frein et comprenant une adaptation du pilotage de la transmission automatisée, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de détection (110) d'un état d'immobilisation du véhicule, puis si l'état d'immobilisation est détecté, une étape par laquelle il est détecté si, la commande étant en position neutre et le frein non activé (150), la commande passe de neutre à marche avant (190), ou si, la commande étant en position marche avant et le frein activé (210), le frein est relâché (250), puis une étape d'activation de l'adaptation (200) du pilotage de la transmission automatisée en fonction des résultats des étapes de détection. 2. Procédé d'identification d'un décollage à venir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adaptation du pilotage est désactivée dès que la vitesse du véhicule est supérieure à un seuil choisi en fonction du rapport sélectionné pour réaliser le décollage, la démultiplication associée et la démultiplication du rapport montant immédiatement supérieur. 3. Procédé d'identification d'un décollage à venir selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'adaptation du pilotage est désactivée dès que la transmission est commandée pour être placée en position marche arrière ou parking, ou dès que, la commande étant au neutre, la pédale de frein est enfoncée, ou la commande étant en position marche avant et la pédale de frein enfoncée, la transmission est commandée pour passer en position parking ou marche arrière ou neutre. 4. Véhicule automobile à moteur thermique et transmission automatisée à commande présentant au moins un état neutre et un état marche avant, le véhicule comprenant une pédale de frein, et comprenant une adaptation du pilotage de la transmission automatisée, caractérisé en ce que le véhicule comprend des moyens de détection d'un état d'immobilisation du véhicule, et, des moyens pour détecter, si l'état d'immobilisation est détecté, la commande étant en position neutre et le frein non activé, la commande passe de neutre à marche avant, ou si, la commande étant en position marche avant et le frein activé, le frein est relâché, ainsi que des moyens d'activation de l'adaptation du pilotage de la transmission automatisée en fonction des résultats des étapes de détection.