Brevet FR3074551A1 — publié le 20190607

PROCEDE DE DETECTION D'UN ETAT DE GLISSEMENT D'EMBRAYAGE POUR UN VEHICULE AUTOMOBILE [1] Le domaine de ('invention concerne un procede de detection d'un kat de glissement d'un embrayage pour un groupe motopropulseur de vehicule automobile. [2] Un groupe motopropulseur de vehicule automobile comporte generalement un moteur comportant un arbre entrainant, une boite de vitesses et un embrayage permettant de coupler l'arbre entrainant et l'arbre d'entree de la boite de vitesses de maniere a interrompre la transmission de couple moteur aux roues ou a transmettre un couple moteur aux roues, soit directement lorsque ('embrayage est en kat ferme, soit en patinage lorsque l'embrayage est en kat de glissement. [3] Lors d'un decollage, d'un changement de rapport ou d'une transition de mode de propulsion dans le cas de vehicule hybride (par exemple le passage entre un mode de traction electrique a un mode de traction thermique), il est primordial de pouvoir detecter le plus precisement possible le passage de l'etat ferme a l'etat de glissement de l'embrayage, notamment afin d'optimiser le pilotage du moteur thermique. [4] Les procedes de detection d'un kat de glissement d'un embrayage sont bien connus et le plus souvent consistent a mesurer un kart de regime entre l'arbre entrainant et l'arbre primaire de la boite de vitesses et a signaler un kat de glissement lorsque l'ecart de regime depasse un seuil predetermine, le plus souvent calibre entre 20trs/min et 50trs/min. On connait par exemple, le document FR2572032_A1 proposant une solution de regulation du patinage d'un embrayage en fonction de Ia mesure d'un kart de regime entre l'arbre moteur et l'arbre primaire de Ia boite de vitesses. Cependant, dans le cas d'un kart de regime faible et inferieur au seuil calibre, une situation de patinage peut ne pas etre detectee par un tel procede. [5] La demanderesse a developpe une solution alternative decrite dans le document EP1731788_A1. Ce document decrit un procede de detection et d'estimation d'un glissement a partir de l'observation d'un taux d'acyclismes. Bien qu'interessant, ce procede n'est pas applicable pour les groupes motopropulseurs dans lesquels l'embrayage est muni d'un amortisseur de torsion. En effet, pour filtrer les acyclismes moteur, il est courant de monter un amortisseur de torsion sur un disque d'embrayage. L'inconvenient de ('utilisation d'un amortisseur est que celui-ci empeche l'observation d'un taux d'acyclismes qui est necessaire pour la mise en oeuvre du procede. 2 [6] De plus, l'amortisseur de torsion comprend des ressorts permettant une liberte torsionnelle entre I'arbre d'entree et I'arbre de sortie de l'embrayage et provoquant donc des karts de regime de faible amplitude dependant du couple transmis, meme en kat ferme de l'embrayage. On comprend donc que les differences de regime permises par l'amortisseur de torsion peuvent engendrer des 5 detections de patinage erronees lorsque la strategie de detection du patinage se fonde sur un kart de regime par rapport a un seuil de regime predetermine. [7] II existe donc un besoin de proposer une solution de detection d'un kat de glissement d'un embrayage permettant de resoudre les problemes precites. Un objectif de l'invention est d'ameliorer la precision de detection d'un kat de glissement pour optimiser le pilotage du groupe 10 motopropulseur, notamment pour les transitoires tels qu'un decollage, un changement de rapport de vitesses ou un changement de mode de traction. Un autre objectif est de proposer une solution de detection pouvant s'appliquer aux embrayages equipes d'un amortisseur de torsion. [8] Plus precisement, l'invention concerne un procede de detection d'un kat de glissement d'un embrayage pour un groupe motopropulseur de vehicule automobile, ledit embrayage accouplant un 15 arbre d'entree et un arbre de sortie. Selon l'invention, le procede comporte pendant un kat ferme dudit embrayage les etapes suivantes : [9] - la determination d'un angle de torsion correspondant a une rotation relative entre l'arbre de sortie et l'arbre d'entree, [10] - la comparaison de l'angle de torsion avec un seuil de torsion de l'embrayage, 20 [011] - et le signalement d'un kat de glissement en cas de detection d'un depassement du seuil de torsion par l'angle de torsion. [12] L'invention s'applique de preference a un vehicule automobile dans lequel l'embrayage comporte un amortisseur de torsion. Selon une variante du procede, le seuil de torsion est une valeur de deformation en torsion de l'amortisseur pour un couple transmissible maximum de l'embrayage 25 commande pendant ledit kat ferme. [13] Plus precisement, la valeur de deformation en torsion est calculee en fonction du couple transmissible maximum et d'une raideur definissant le comportement en torsion de l'amortisseur. [014] Selon une variante du procede, l'angle de torsion est calcule par un module integrateur a partir d'un signal d'information representatif d'un kart de regime entre l'arbre de sortie et l'arbre d'entree. 3 [15] Plus precisement, le module integrateur initie le calcul d'integration en cas de detection de I'etat ferme dudit embrayage. [16] Dans une variante de determination de l'angle de torsion, l'angle de torsion est determine a partir d'une mesure realisee par un capteur d'angle. 5 [017] Dans une variante du procede, le signalement du glissement est execute seulement lorsque la duree du depassement est superieure a une duree predeterminee. [018] II est egalement prevu selon l'invention, un vehicule automobile comportant un groupe motopropulseur pilote par un dispositif de controle dans lequel le dispositif de controle est configure pour mettre en oeuvre le procede selon l'un quelconque des modes de realisation precedents. 10 [019] Le procede est une solution de detection d'un kat de glissement a fiabilite amelioree au regard d'une solution se basant sur kart de regime et un seuil de regime, notamment lorsqu'un faible kart de regime perdure dans le temps. Le procede ameliore le pilotage des phases de transitoires et permet d'eviter les trous de couple, chocs ou oscillations provoquees par un pilotage du moteur thermique non adapte a l'etat de l'embrayage. Le procede evite en particulier les desagrements acoustiques et 15 vibratoires resultant d'une envolee de regime moteur. Le procede ameliore ainsi l'agrement de conduite. [020] D'autres caracteristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement a la lecture de la description detainee qui suit comprenant des modes de realisation de l'invention donnes a titre d'exemples nullement limitatifs et illustres par les dessins annexes, dans lesquels : 20 . la figure 1 represente schematiquement un groupe motopropulseur de vehicule automobile comportant un embrayage muni d'un amortisseur de torsion reliant un moteur thermique et une boite de vitesses ; la figure 2 represente schematiquement un disque de friction de l'embrayage portant l'amortisseur de torsion et illustre ('introduction d'un angle de torsion entre l'arbre de sortie 25 et l'arbre d'entree sous ('action d'un couple moteur genere par le moteur thermique ; la figure 3 represente un module de detection configure pour mettre en oeuvre le procede de detection d'un kat de glissement selon l'invention ; la figure 4 est un organigramme illustrant un algorithme de mise oeuvre du procede de detection selon l'invention; 4 . la figure 5 represente une sequence de roulage durant laquelle un kat de glissement de l'embrayage est detecte par le procede selon ('invention. [21] La figure 1 represente schematiquement un groupe motopropulseur de vehicule automobile pour lequel on applique le procede de detection de ('invention. Le groupe motopropulseur comporte 5 un moteur thermique 10 comprenant un arbre entrainant 14 relie a un element d'entree de l'embrayage 11. L'embrayage 11 comporte un element de sortie relie a un arbre primaire 15 d'une boite de vitesses 13. La boite de vitesses est reliee par son arbre de sortie a des roues du vehicule. De plus, l'embrayage 11 comporte un amortisseur de torsion 12 monte sur un disque de friction de l'embrayage et qui est destine a empecher Ia propagation de vibrations et de bruit dans Ia chaine de 10 transmission du groupe motopropulseur prenant origine dans les acyclismes de rotation du moteur thermique 10. L'embrayage 11 et Ia boite de vitesses 13 sont des organes de transmission de couple robotises a pilotage automatise. Lorsque l'embrayage est commande en kat ferme, les disques de friction de l'embrayage sont dits cones, le couple transmissible par l'embrayage est alors egal ou superieur au couple moteur entrainant. En kat de glissement, une partie du couple moteur, ayant Ia 15 valeur du couple transmissible maximum de l'embrayage, est transmise par l'embrayage. En kat ouvert, Ia transmission du couple moteur est interrompue. [22] La figure 2 represente schematiquement un ('amortisseur de torsion 12 qui est dans ce mode de realisation du type d'un moyeu amortisseur monte sur un disque de friction de l'embrayage 11. De tels dispositifs amortisseurs sont bien connus de l'homme du métier. Le moyeu amortisseur 12 de 20 l'embrayage 11 comporte un element entrainant d'entree et un element de sortie de la forme d'un disque qui sont mobiles en rotation autour d'un axe commun. L'element de sortie est solidaire en rotation de l'arbre primaire 15 de la boite de vitesses tandis que ('element entrainant d'entree est solidaire en rotation de la couronne 16 du disque de friction. La couronne 16 porte les zones peripheriques de friction 18 qui sont destinees a faire friction avec l'autre disque de friction de 25 l'embrayage 11, l'autre disque de friction etant solidaire en rotation de l'arbre entrainant du moteur thermique. [23] De plus, le moyen amortisseur 12 comporte des organes elastiques 17, par exemple de type ressort helicoIdal a action circonferentielle, repartis radialement sur le moyeu 12 et reliant ('element de sortie et ('element entrainant d'entree du moyeu 12. Les organes elastiques 17 ont pour effet 30 d'amortir les acyclismes generes par le moteur thermique. [024] Comme cela est connu, les organes elastiques 17 permettent une rotation relative selon un angle de torsion entre ('element entrainant d'entree et ('element de sortie du moyeu amortisseur 12. 5 De plus, le comportement mecanique du moyeu amortisseur 12 est similaire a un ressort de compression deformable en torsion et peut etre caracterise par une raideur k s'exprimant en N.m/degre. En kat ferme, l'embrayage est pilote selon une consigne representative d'un couple transmissible maximum par l'embrayage. Pour un couple transmissible maximum appliqué en entrée 5 du moyeu 12, il est possible de deduire une deformation en torsion maximum amax du moyeu 12, s'exprimant en degre ou radian, qui est calculable en fonction de Ia raideur k du moyeu 12 et de Ia valeur de couple transmissible maximum Ctr selon Ia relation suivante : amax = Ctr*1/k. [25] Par ailleurs, pendant un kat ferme de l'embrayage, il est possible d'estimer un angle de torsion relatif ar entre l'arbre primaire de la boite de vitesses et l'arbre entrainant du moteur thermique se 10 formant durant l'etat ferme de l'embrayage. Comme on le sait, de par l'action des organes elastiques 17, II existe continuellement un angle de torsion ar entre l'arbre entrainant du moteur thermique et l'arbre primaire de la boite de vitesses. Durant un kat ferme, l'ecart de regime entre l'arbre de sortie et l'arbre entrainant tend a osciller autour d'une valeur nulle selon une deformation en torsion permise par le moyeu amortisseur. L'angle de torsion ar tend donc a osciller autour d'une valeur nulle tant que 15 l'embrayage est en kat ferme. Toutefois, lorsque l'embrayage entre en kat de glissement, l'angle de torsion peut devenir superieur a la deformation en torsion permise du fait de l'ecart de regime de glissement. [26] L'invention propose un procede de detection d'un kat de glissement de l'embrayage exploitant astucieusement l'angle de torsion ar mesure ou estime durant un kat ferme de l'embrayage et la 20 deformation en torsion maximum amax du moyeu amortisseur correspondant au couple transmissible maximum commande. Grace au procede, il est possible de detecter precisement ('instant a partir duquel l'angle de torsion ar mesure ou estime devient superieur a la deformation en torsion maximum permise par l'amortisseur en torsion. Cet instant correspond au debut d'une phase de patinage de l'embrayage. 25 [027] On decrit maintenant en figure 3 un module de detection d'un dispositif de controle du groupe motopropulseur du vehicule configure pour mettre en oeuvre le procede de detection. Le dispositif de controle est une unite de commande a calculateurs a circuits integres, couramment designe par superviseur ou par ECU, l'acronyme anglais pour « Electronic Control Unit ». Le dispositif de controle est par exemple ('unite de commande du moteur thermique. 30 [028] Le module de detection comporte un premier module de calcul differentiel 30 apte a determiner une valeur d'ecart de regime Greg entre le regime de l'arbre entrainant en entrée de l'embrayage et le regime de l'arbre mene en sortie de l'embrayage, pour ('architecture decrite en figure 1 6 correspondant respectivement au regime de I'arbre entrainant 14 du moteur thermique 10 et le regime de I'arbre primaire 15 de la boite de vitesses 13. Les valeurs de regime sont connues du dispositif de controle, par exemple a partir de donnees circulant sur un bus de communication du groupe motopropulseur. 5 [029] En outre, le module de detection comporte un module integrateur 31 apte a determiner une valeur de l'angle de torsion ar correspondant a une rotation relative entre l'arbre de sortie et l'arbre d'entree durant l'etat ferme de l'embrayage a partir de l'ecart de regime Sreg. Le module integrateur execute un calcul d'integration numerique temporelle sur une periode d'observation initiee a partir de ('instant d'effectivite de la commande de fermeture de l'embrayage. 10 [030] Dans une variante, it peut etre prevu que les modules 30, 31 soient remplaces par un module a capteur d'angle apte a mesurer une rotation relative entre l'arbre entrainant et l'arbre de sortie de l'embrayage (par exemple module a detection optique). [31] De plus, le module de detection comporte un module multiplicateur 32 apte a calculer un seuil de torsion de l'amortisseur pour un couple transmissible maximum de l'embrayage pendant un kat 15 ferme. Plus precisement, dans une variante de calcul s'appliquant pour ('architecture de groupe motopropulseur decrite en figure 1, le seuil de torsion amax est determine a partir de la deformation en torsion potentielle de l'amortisseur 12 de l'embrayage 11 pendant un kat ferme. Le seuil de torsion est calcule en fonction d'un couple transmissible maximum Ctr par l'embrayage pendant l'etat ferme et d'une raideur k definissant le comportement de l'amortisseur en deformation en torsion. On precise 20 que le couple transmissible maximum Ctr est determinable en fonction d'une pression, position ou force pilotee par le circuit de commande de l'embrayage. La raideur k est un parametre predetermine en conception et connu du module de detection (k pouvant etre constante ou variable en fonction de parametres physiques mesurables tels la temperature, ('angle, l'usure). [32] Le module de detection comporte en outre un module comparateur 33 apte a detecter le 25 depassement du seuil de torsion amax par l'angle de torsion ar. Le module 33 genere un signal d'information Sgl permettant le signalement du depassement et donc du debut de l'etat de glissement. [33] On decrit maintenant en figure 4 le procede de detection d'un kat de glissement de l'embrayage a partir d'un kat ferme de l'embrayage. Le procede de detection est mis en oeuvre dans le cadre du pilotage du groupe motopropulseur, notamment pour le pilotage du moteur thermique. 30 Par exemple, afin d'optimiser le pilotage du moteur thermique, pour des raisons d'agrement de conduite, precision de consigne de regime, ou de reduction de bruit et vibration dans la chaine de 7 transmission, le pilotage pourra etre opere soit en consigne de couple, soit en consigne de regime en fonction d'un signalement d'un kat de glissement de I'embrayage. [34] Le procede de detection comporte une premiere etape 41 consistant a mesurer l'ecart de regime Greg entre le regime de I'arbre entrainant en entrée de I'embrayage et le regime de I'arbre 5 mene en sortie de I'embrayage. [35] Ensuite, le procede comporte une deuxieme etape 42 de determination d'un angle de torsion ar correspondant a une rotation relative entre l'arbre entrainant et l'arbre mene en sortie depuis un instant a partir duquel l'etat ferme de l'embrayage est garanti par le dispositif de controle. L'angle de torsion ar est calcule au moyen du module de detection decrit en figure 3 a partir d'un calcul 10 d'integration temporelle. Plus precisement, le module integrateur 31 initie le calcul d'integration en cas de detection de l'etat ferme dudit embrayage a partir de l'ecart de regime 6reg. Lorsque l'embrayage est pilote par une consigne de couple transmissible, l'etat ferme est atteint lorsque le couple transmissible atteint ladite consigne. [36] Le calcul d'integration numerique exploite judicieusement les donnees de regimes disponibles 15 pour le superviseur du groupe motopropulseur. II s'agit d'une solution de detection peu coOteuse pouvant etre mis en oeuvre par tout dispositif de calcul sans modification materielle de la chaine de transmission du groupe motopropulseur. [37] Dans une variante du procede, on rappelle que l'angle de torsion peut etre mesure par un module a capteur d'angle apte a mesurer un angle de torsion entre l'arbre entrainant et l'arbre mene 20 de l'embrayage. Le procede comporte alors en remplacement des etapes 41, 42, une etape de mesure d'un angle de torsion correspondant a une rotation relative entre l'arbre entrainant et l'arbre mene de sortie, la mesure etant initiee en cas de detection de l'etat ferme dudit embrayage. [38] En outre, a une troisieme etape 43, le procede de detection comporte une etape de determination d'un seuil de torsion de l'embrayage. Plus precisement, le seuil de torsion est une valeur 25 de deformation en torsion de l'amortisseur de l'embrayage pour le couple transmissible maximum Ctr de l'embrayage commande pendant l'etat ferme, connu a partir de la consigne de commande en pression, en force ou en position du circuit de commande de l'embrayage. Typiquement, le couple transmissible maximum pour une application automobile est compris dans une plage de valeur d'environ 100N.m a 400N.m. 30 [039] Plus precisement, la valeur de deformation en torsion est calculee en fonction du couple transmissible maximum Ctr et de la raideur k definissant le comportement de l'amortisseur en 8 deformation en torsion selon la relation amax = Ctr*1/k. Par exemple, la raideur de l'amortisseur est d'environ 15 N.m/degre de l'angle de torsion. [40] A une quatrieme etape 44, le procede de detection comporte ensuite la comparaison de l'angle de torsion ar avec le seuil de torsion amax. En cas de detection d'un depassement du seuil de torsion 5 par l'angle de torsion ar, le procede comporte a une etape 45 le signalement d'un kat de glissement. Le signalement de l'etat de glissement est opere par la generation d'un signal d'information (par exemple signal d'etat binaire) pouvant etre exploite par un module de pilotage du groupe motopropulseur, notamment du moteur thermique ou la boite de vitesses. Par exemple, le pilotage du moteur thermique peut etre pilote en consigne de couple ou consigne de regime en fonction dudit 10 signal d'information indiquant l'etat de glissement ou l'etat ferme de l'embrayage. [41] Dans une variante du procede, le signalement de l'etat de glissement est execute seulement lorsque la duree du depassement est superieure a une duree predeterminee. II s'agit d'une mesure de verification mise en oeuvre par une temporisation afin de stabiliser la detection de l'etat de glissement. [42] La figure 5 represente une sequence de roulage representant un passage d'un kat ferme de 15 l'embrayage a un kat de glissement. Un graphique en partie superieure represente trois courbes de regime en trs/min, la courbe 51 en oscillation de regime representant le regime du moteur thermique Reg mth, la courbe 52 stabilisee (grace au moyen amortisseur) representant le regime de l'arbre primaire Reg ap, et la courbe 53 representant l'ecart de regime entre le regime du moteur thermique et de l'arbre primaire. 20 [043] En partie inferieure du graphique de la figure 5, on a represente par la courbe 54, le couple transmissible de l'embrayage Ctr en N.m et le seuil de torsion amax en correspondance du couple transmissible Ctr par la courbe 55 en degre. La courbe 56 represente l'angle de torsion correspondant a une rotation relative ar, en degre, entre l'arbre menant du moteur thermique et l'arbre primaire qui est calcule en fonction de l'ecart de regime represente par la courbe 53. De plus, on a represente un 25 signal d'etat binaire Sgl, !edit signal indiquant un kat de glissement lorsqu'il est positionne a l'etat haut. Deux courbes 57, 58 du signal sont representees, en trait plein et trait pointille respectivement, pour representer la variante de detection sans temporisation et la variante de detection avec ('application de la temporisation pour stabiliser la detection. [044] Comme on le voit en figure 5, avant ('instant t1 l'angle de torsion ar est oscillant et inferieur au 30 seuil de torsion amax, du fait que l'ecart de regime est genere par ('action de l'amortisseur de torsion de l'embrayage. On prend l'hypothese que l'etat ferme est effectif des le debut de la situation representee en figure 5. L'angle de torsion ar est calcule des la detection de l'etat ferme. 9 [45] Dans la premiere variante du procede, a ('instant t1, le procede detecte un depassement du seuil de torsion amax, ('angle de torsion augmentant du fait d'une augmentation progressive de l'ecart de regime generee par un debut de glissement entre I'arbre du moteur thermique et I'arbre primaire de Ia boite de vitesses. A ('instant t1, le procede detecte un angle de torsion qui est superieur a Ia 5 deformation torsionnelle pouvant etre attendue pour le moyeu amortisseur lorsque le couple transmissible Ctr lui est appliqué. II s'agit donc d'une situation de glissement. Le signal Sgl (courbe 57) passe alors a l'etat haut de maniere a signaler un kat de glissement. [46] Dans la deuxieme variante du procede, le procede execute le signalement du glissement seulement lorsque la duree du depassement est superieure a une duree predeterminee TP 10 conformement a la temporisation prevue. Le signal Sgl (courbe 58) passe a l'etat haut a ('instant t2. [47] Le procede de detection d'un kat de glissement peut etre mis en oeuvre pour tout type de groupe motopropulseur de vehicule dont la chaine de transmission d'un couple moteur aux roues est equipee d'un embrayage, et de preference un embrayage muni d'un amortisseur de torsion. L'invention s'applique aux vehicules a propulsion conventionnelle thermique, mais aussi aux vehicules 15 a propulsion hybride dans laquelle la chaine de transmission peut etre equipee en plus du moteur thermique d'une machine de traction electrique, par exemple attelee a I'arbre primaire de la boite de vitesses. Le procede s'applique de preference au pilotage d'un embrayage robotise et d'une REVENDICATIONS1. Procede de detection d'un kat de glissement d'un embrayage (11) pour un groupe motopropulseur de vehicule automobile, ledit embrayage accouplant un arbre d'entree et un arbre de sortie, le procede etant caracterise en ce qu'il comporte pendant un kat ferme dudit embrayage les etapes suivantes : - la determination (42) d'un angle de torsion (ar) correspondant a une rotation relative entre l'arbre de sortie (15) et l'arbre d'entree (14), - la comparaison (44) de l'angle de torsion (ar) avec un seuil de torsion (amax) de ('embrayage, - et le signalement (45) d'un kat de glissement en cas de detection d'un depassement du seuil de torsion (amax) par l'angle de torsion (ar). 2. Procede de detection selon la revendication 1, ('embrayage com portant un amortisseur de torsion (12), caracterise en ce que le seuil de torsion (amax) est une valeur de deformation en torsion de l'amortisseur pour un couple transmissible maximum (Ctr) de ('embrayage (12) commande pendant ledit kat ferme. 3. Procede de detection selon la revendication 2, caracterise en ce que la valeur de deformation en torsion est calculee en fonction du couple transmissible maximum (Ctr) et d'une raideur (k) definissant le comportement en torsion de l'amortisseur. 4. Procede de detection selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caracterise en ce que l'angle de torsion (ar) est calcule par un module integrateur (31) a partir d'un signal d'information representatif d'un kart de regime (6reg) entre l'arbre de sortie (15) et l'arbre d'entree (14). 5. Procede de detection selon la revendication 4, caracterise en ce que le module integrateur (31) initie le calcul d'integration en cas de detection de l'etat ferme dudit embrayage. 6. Procede de detection selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caracterise en ce que l'angle de torsion (ar) est determine a partir d'une mesure realisee par un capteur d'angle. 11 7. Procede de detection selon I'une quelconque des revendications 1 a 6, caracterise en ce que le signalement du glissement (45) est execute seulement Iorsque la duree du depassement est superieure a une duree predeterminee (TP). 8. Vehicule automobile comportant un groupe motopropulseur pilote par un dispositif de 5 controle, caracterise en ce que le dispositif de controle est configure pour mettre en oeuvre le procede selon I'une quelconque des revendications 1 a 7.