FR2828252A1

FR2828252A1 - Procede de commande d'un embrayage automatique de vehicule automobile.

Info

Publication number: FR2828252A1
Application number: FR0209643A
Authority: FR
Inventors: Joachim Bamberger; Peter Michau; Joachim Horn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2003-02-07
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: FR2828252B1; DE10137581C1; ITMI20021657A1

Abstract

Le courant électrique de bobine d'un dispositif de positionnement d'embrayage électrohydraulique (24) commande un débit hydraulique volumique fixant la position de l'embrayage, un écart de régulation est déterminé dans un régulateur (21) à partir de positions de consigne et réelle et sert à calculer un signal de sortie (I_soll) qui commande la position d'embrayage.Un premier débit volumique d'huile, calculé à partir des positions de consigne et réelle est délivré en tant que signal de sortie du régulateur; à partir de la position de consigne, un second débit volumique d'huile est calculé par une commande pilote et délivré en tant que signal de sortie de celle-ci; les signaux de sortie de la commande pilote et du régulateur sont ajoutés; à partir de la somme des débits volumiques d'huile, le courant de bobine à réguler est déterminé pour l'actionnement d'embrayage.

Description

déterminé apparaisse au moteur.

L'invention concerne un procédé de commande d'un embrayage automatique de véhicule automobile, comprenant un dispositif de positionnement d'embrayage de type électrohydraulique servant à commander l'embrayage, au moyen du courant électrique de bobine duquel est commandé un débit hydraulique volumique qui établit une pression dans le dispositif de positionnement d'embrayage et fixe ainsi la position de l'embrayage, tandis qu'un écart de régulation est déterminé dans un réqulateur de position d'embrayage à partir d'une position de consigne et d'une position réelle et qu'à partir de celui-ci, il est calculé un signal de sortie au

moyen duquel la position d'embrayage est commandée.

Outre les embrayages classiques de véhicule automobile actionnés directement par le conducteur, on utilise de plus en plus dans les véhicules automobiles des embrayages à actionnement automatique (voir par exemple DE 44 34 111 Al). Pour obtenir et stabiliser la position d'embrayage souhaitée, la valeur de consigne est comparce dans le régulateur à la valeur réelle de la position d'embrayage et un signai de sortie de réqulateur est calculé, par exemple au moyen d'un algorithme de réqulation PID connu. Etant donné que le comportement de pilotage d'un dispositif de régulation est d'une grande importance, notamment lors du démarrage d'un véhicule automobile, on utilise en outre avantageusement une commande pilote. Cela permet d'obtenir une amélioration décelable du comportement dynamique. Le principe d'une commande pilote pour une réqulation de position est décrit d'une manière générale dans l'exposé de colloque "Stratégies de commande, régulation et surveillance du comportement cinétique de dispositifs de traction individuels de type mécatronique" de l'ingénieur diplômé J. Palmer, Université de

Stuttgart, 08. 10. 1997.

Toutefois, il se pose ainsi la question de savoir comment la commande pilote et la réqulation doivent être combinées entre elles ou intégrées. Une possibilité consiste à réaliser le signal de sortie de régulateur sous forme d'un courant électrique et de l'ajouter au courant électrique de la commande pilote (voir la demande de brevet

DE 10046107.7 de date antérieure).

L'invention a pour but de fournir un autre procédé de commande d'un embrayage de véhicule automobile à actionnement automatique qui assure une

précision élevée de positionnement pour l'embrayage.

Ce but est atteint au moyen d'un procédé, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce qu'un premier débit volumique d'huile est calculé à partir de la position de consigne et de la position rcelle et est délivré en tant que signal de sortie du régulateur, en ce qu'à partir de la position de consigne, un second débit volumique d'huile est calculé par une commande pilote et est délivré en tant que signal de sortie de la commande pilote, en ce que les signaux de sortie de la commande pilote et du réqulateur sont ajoutés et en ce qu'à partir de la somme des débits volumiques d'huile, le courant de bobine devant être régulé est déterminé en vue de l'actionnement d'embrayage. Le procédé conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - le courant de bobine devant étre régulé est déterminé à partir de la somme des débits volumiques d'huile et de la pression différentielle sur une valve 1 0 hydraulique, - les valeurs de la position de consigne et de la position réelle de l'embrayage sont filtrces, - une grandeur de réglage destinée au débit volumique d'huile et calculée à partir de l'écart de régulation entre la valeur réelle et la valeur de consigne de la position d'embrayage est soumise à un filtrage passe-bas, - la position de consigne prévue pour le réqulateur de position d'embrayage est calculée à l'aide d'un modèle de couple, - la partie d'intégration de la répulation est limitée lorsqu'est atteinte une limite de grandeur de réglage, - la valeur de consigne du courant électrique appliqué à la valve hydraulique du dispositif de positionnement d'embrayage est régulée dans un circuit de régulation

à priorité inférieure.

Les avantages de l'invention résident notamment dans le fait que la relation fortement non linéaire du débit volumique d'huile et du courant électrique est compensse d'une façon efficace. De cette manière, en prenant en considération le modèle de couple d'embrayage, des opérations de démarrage et des déroulements de changement de vitesse automatisés sont exécutés d'une manière particulièrement

confortable.

Des exemples de réalisation de l'invention sont exposés ci-après en regard des dessins. On voit: à la figure 1, une ligne motrice de véhicule automobile comportant un embrayage à actionnement automatique, à la figure 2, un schéma-blocs d'un circuit de réqulation prévu pour un dispositif de positionnement d'embrayage fonctionnant conformément à l'invention, à la figure 3, un schéma-blocs d'un régulateur de position d'embrayage du circuit de régulation de la figure 2, à la figure 4, une représentation à trois dimensions du flux d'huile hydraulique dans le dispositif de positionnement d'embrayage de la figure 2 en fonction du courant électrique de commande et de la différence de pression, à la figure 5, une représentation à trois dimensions du courant électrique de commande dans le dispositif de positionnement d'embrayage de la figure 2 en fonction du flux d'huile hydraulique et de la différence de pression, à la figure 6, I'ordinogramme d'un programme mis en oeuvre dans le procédé de commande conforme à l'invention, à la figure 7, une comparaison de l'évolution dans le temps de la position de consigne et de la position réelle de l'embrayage, régulée conformément à l'invention, lors d'une opération de démarrage et, à la figure 8, I'évolution dans le temps de la vitesse de rotation de moteur et de la vitesse de rotation d'entrée de bo'^te de vitesses pour la position d'embrayage

réqulée conformément l'invention.

Une ligne motrice 1 de véhicule automobile (figure 1) comprend, dans la mesure o cela est important pour la présente invention, les éléments constitutifs suivants: un moteur 2, un embrayage 3 un actionneur d'embrayage 4 (également appelé ci-après organe de réglage ou entranement de réglage pour l'embrayage), une bo^'te de vitesses 5, un actionneur de bote de vitesses 6, une commande électronique 8 pour l'organe de réglage 4 et l'actionneur de bo^'te de vitesses 6, et une commande de moteur 9. La commande électronique 8 est reliée à l'organe de réglage 4 par des lignes de commande et de signal 10 et à l'actionneur de bo^'te 6 par des

lignes de commande et de signal 11.

L'organe de réglage 4 peut être réalisé sous forme d'un actionneur à entranement par moteur électrique ou sous forme d'un actionneur à entranement hydraulique. Dans l'exemple de réalisation ici décrit, on utilise un organe de réglage 4 électrohydraulique qui est relié à l'embrayage 3 par un dispositif de transmission de force 12, lequel peut par exemple être réalisé sous forme d'une tuyauterie de pression. Bien que, dans le présent exemple de réalisation, en ce qui concerne la ligne motrice 1 de véhicule automobile, la bo^te de vitesses 5 soit réalisoe structuralement sous la forme d'une bote de vitesses à changement manuel, les opérations de changement de rapport sont toutefois exécutées automatiquement et l'embrayage 3 est actionné - en étant commandé par la commande électronique 8 dès que la commande lance une opération de changement de rapport. Une telle bo^'te de vitesses est appelée bo^'te de vitesses à changement manuel de type automatique (ou également automatisé) , en abrégé ASG. La commande d'embrayage conforme à I'invention peut également être utilisoe avec des embrayages à commande automatique (appelés EKS), pour des botes de vitesses à changement manuel classiques qui sont actionnées dès que le conducteur saisit le levier de changement de rapport, afin d'exécuter un changement de rapport, ou par contre pour des botes de vitesses totalement automatiques qui, en toute état de cause, sont en général

pourvues d'un embrayage humide ou d'un convertisseur hydrocinématique.

Dans le cas du dispositif de positionnement d'embrayage de type électrohydraulique, la grandeur à réquler est la position d'embrayage et la grandeur d'entrée est la tension d'électroaimant ou de bobine d'une valve hydraulique à actionnement électromagnétique. Cette valve hydraulique commande un débit volumique d'huile au moyen duquel une pression est établie dans un cylindre hydraulique et donc l'embrayage est positionné. Les particularités de la valve hydraulique à actionnement électromagnétique et du cylindre hydraulique ne sont pas exposses ici en détail étant donné qu'elles sont connues d'une manière générale en

tant que telles.

La position d'embrayage souhaitée est réglée et stabilisée au moyen d'un circuit de réqulation 14 (figure 2). Etant donné qu'un bon comportement de pilotage du circuit de réqulation est d'une grande importance, notamment dans le cas d'un démarrage d'un véhicule automobile, on utilise une commande pilote qui est par exemple contenue dans la commande électronique 8 et qui transmet un couple de consigne d'embrayage, sur une entrée (de signal) 16, à un modèle de couple 17 de l'embrayage. Celui-ci reçoit en outre, sur une ligne de signal 18, la position rselle réinjectée de l'embrayage et il calcule la position de consigne destince à un

régulateur de position d'embrayage 21.

Le modèle de couple 17 est réalisé sous forme d'une table caractéristique d'embrayage rangée en mémoire. Il détermine également le couple réel d'embrayage et le délivre, en tant que valeur calculée, sur une sortie (de signal) 20, o il peut être prélevé par un réqulateur à priorité supérieure non représenté en détail. La position réelle de l'embrayage est également réinjectée, sur la ligne de signal 18, sur une seconde entrée du régulateur de position d'embrayage 21. Celui-ci détermine, à partir de la position de consigne et de la position réelle de l'embrayage, un courant de consigne de valve et applique celui-ci sur une première entrée d'un réqulateur de courant 22 sur la seconde entrée duquel la valeur réelle du courant de valve est ramense, sur une ligne de signal 2S, à partir d'une sortie d'un organe de réglage ou

dispositif de positionnement d'embrayage 24 hydraulique.

A partir du courant de consigne de valve et du courant réel de valve, le régulateur de courant 22 produit un signal de réglage et le transmet, sous forme d'une tension de valve à modulation d'impuisions en largeur PWM, sur l'entrée du dispositif de position d'embrayage 24 hydraulique. Celui-ci est constitué d'une valve hydraulique 26 électromagnétique et d'un actionneur d'embrayage 27 (réuni à l'embrayage au dessin). Le réqulateur de courant 22 et le dispositif de position d'embrayage 24 hydraulique constituent une voie de régulation devant être commandée au moyen du procédé conforme à l'invention. Outre les grandeurs indiquées que sont le courant de valve et la position rcelle d'embrayage, il se présente, sur une entrée 28 de l'actionneur d'embrayage 27, un couple d'embrayage

pouvant être transmis qui peut être interrogé en cas de besoin.

Les particularités de la structure du réqulateur de position d'embrayage 21 ressortent de la figure 3. Le signal fixant la position de consigne de l'embrayage parvient, sur une entrée de signal 30, à un filtre passe-bas 31 réalisant une adaptation et le signal réinjecté qui reproduit la position rcelle de l'embrayage parvient, sur une

entrée de signal 32, à un second filtre passe-bas 33.

A partir de la sortie du filtre passe-bas 31, la position de consigne filtrée x_soll parvient d'une part à l'entrce d'un module commande pilote 35 et d'autre part à une entrée d'un module réqulation 36. Ci-après, en ce qui concerne les différents moduies ou blocs du schéma-blocs, le terme "module" est abandonné. Ces blocs ou modules sont rénlisés soit sous forme de cIrcuits individuels autonomes, soit sous forme de sous- programmes. A partir du second filtre passe-bas 33, la position réelle filtrée x_ist parvient à une seconde entrée de la régulation 36. Sur une troisième entrée, la régulation reçoit une valeur de réglage du courant de consigne l-soll qui est réinjectée sur une ligne 38. La régulation 36 reproduit une valeur de régulation Q_regel prévue pour le débit volumique d'huile, laquelle est filtrée dans un autre passe-bas 39 monté à la suite et est délivrée à la sortie sous forme d'une valeur filtrse

Q_filter du débit volumique d'huile.

La commande pilote 35 produit une valeur de commande pilote Q_vorst, prévue pour le débit volumique d'huile, qui est ajoutée dans un organe d'addition 40 à la valeur filtrée Q_filter, ainsi qu'une valeur p_steliz, prévue pour la pression dans le cylindre de réglage, laquelle est délivrée sur une entrée d'une caractéristique de valve 41. Le résultat de l'addition dans l'organe d'addition 40 parvient à une seconde entrée

de la caractéristique de valve 41.

La caractéristique de valve 41 forme une dépendance I = I(Q, Ap), cest-à-

dire une relation entre le courant de valve ou courant de bobine 1, le débit volumique d'huile Q et la pression différentielle Ap sur les arêtes de commande de la valve hydraulique 26. Elle délivre donc, sur sa sortie, une valeur de consigne de courant l_soll sur laquelle est exécutée, dans un module de compensation 42, une compensation concernant le comportement dynamique de courant et de valve. Cette compensation n'est pas exposée ici plus en détail, faisant déjà l'objet d'une demande

bénéficiant d'une date antérieure (numéro de dossier interne GR 2001 P 09830).

C'est le courant de valve de consigne, qui sert de valeur de consigne pour le régulateur de courant 22, qui se présente à la sortie 43 du module de compensation 42. Le comportement dynamique du dispositif de position d'embrayage de type électrchydraulique peut être décrit d'une manière simplifiée par x = v (1) V = -(Fféder(X) + Ap + FReib(V)) (ll) m P = V() (Qs(l' P) - Av) (111) comportant les grandeurs d'état que sont la position d'embrayage x, la vitesse d'embrayage v et la pression p dans le cylindre de réglage. m désigne la masse en déplacement de l'embrayage et du cylindre de réglage, FFeder la force du ressort, A la surface frontale du cylindre de réglage, FReib la force de froitement, E le module d'élasticité efficace, V le volume efficace et Qs le débit volumique permanent de la valve hydraulique. La différence de pression Ap est donnce par {pp - p pour un passage de commande ouvert P - A

P = { (IV)

- {p - PT pour un passage de commande ouvert A - T. A étant pour un raccord de pression de travail, P pour un raccord de

pression système et T pour un raccord de réservoir (de stockage).

On peut voir que, pour x = y, il s'agit d'une sortie plate, ce qui signifie que chaque grandeur d'état x, v et p, ainsi que l'entrée système I peuvent être représentées sous forme d'une fonction de la sortie y et des dérivées de celle-ci par rapport au temps. Une différenciation de l'équation initiale, une utilisation des équations d'état et une résolution en fonction des grandeurs d'état réaliséss d'une manière successive donnent x = y (V) v= y (Vl)

p =,4 (my - Fredely) - Fpejb(y)) (Vll).

Pour le débit volumique d'huile Q dans la valve hydraulique à entranement électromagnétique, il se présente une relation fonctionnelle, représentable également d'une manière formelle, avec le courant de bobine ou de valve I et la différence de pression p dans l'organe de réglage hydraulique:

Q = Qs (1. AP) (Vlil).

A cet effet, il est alors défini une fonction inverse avant ce qui concerne le courant de valve / = Qsi (Q. Ap). Un exemple, déterminé par des mesures, pour la

fonction de passage permanent Qs ressort de la figure 4.

La fonction inverse / = Qsi (Q. Ap) (IX)

ressort de la figure 5.

La grandeur d'entrée I peut se représenter sous forme d'une fonction de la grandeur initiale y et de ses dérivées par rapport au temps ..... J= t(y,y,y,y) (X) pour 1= QS1(QF' ap) (Xl) avec Q 1 1.V(y) my_0FFeer Y)y_8F ib(Y) y +Ay(XII) E(A (my - FFCÈ (Y) - FReIb (Y))) et P PP - A (my FFeder(Y) - Fpejb(y)) pour QF >0 (Xlila) et

Ap = -(m y FFeder(y) FReib( y)) PT pour QF<0 (Xl lib).

Dans la demande bénéficiant d'une date antérieure qui a été mentionnce, ce résultat est utilisé pour une commande pilote non linéaire de l'embrayage au moyen d'un courant de consigne et un courant de régulation est ajouté à un courant de commande pi lote. Par contre, dans la ma nière de procéder conforme à l'i nvention, une partie de commande pilote QVS pour le débit volumique d'huile est calculée et, à cet effet, une partie de régulation QR est ajoutée. A partir de là, le courant électrique I est alors calculé au moyen de la fonction de passage inverse Qs A la base de cette manière de procéder est la constatation du fait que le débit volumique d'huile Q représente la grandeur physiquement pertinente, tandis qu'en ce qui concerne le courant électrique 1, il s'agit d'une grandeur auxiliaire pour la commande du dispositif de positionnement d'embrayage. Etant donné qu'entre le débit volumique d'huile et le courant électrique, il existe une relation fortement non linéaire I = Qs (QVS+ QR.AP) Qs (Qvs, P) + Qs (QR'AP)(XIV) une combinaison de la commande pilote et de la réqulation sous forme d'une

somme de débits volumiques d'huile est très avantageuse.

La relation servant de prescription de calcul est la relation I = Q5 (QVS + QR, ap) (XV) avec 1 V(Ysoll) * E(À (mYsoll FFeder(Ysoll) FReib(Ysoll))) (XVI) * FFeder (Ysoll) F () (my 11 - Ysoll _ oy Ysoll) + Y et ap = pp - (m y SO'r Fpede,(yso//)- Fpejb( y so/l)) pour QVS + QR 2 O A et (XVII) ap = -( m y SOlr FReder(Ysoll) FReib( y SOn)) - PT pour QVS + QR < 0 avec P500 = -(m y SOlr FFeder(YsoO) FReib( Y soo)) (XVI 11), A on obtient la relation suivante ( â,Rv,) _ FReib(Ys ll))+A (XXIX) Ysoll Ysoll r Ysoll Ysoll Ysoll so et ap = pp - pSOll pour QVS + QR 2 O et (XX) ap = pSOll PT pour QVS + QR < 0 Pour la décision de cas lors du calcul de ap conformément aux équations (XVII) ou (XX), il convient de considérer la somme QVS + QR des débits volumiques d'huile. QR désigne la sortie de réqulateur qui, comme indiqué, représente un débit

volumique d'huile.

Pour simplifier le calcul, il est possible de négliger, en les rendant égales à zéro, des dérivés plus élevoes des variables y - par exemple dans les équations (XVI)

et (XX) - sans erreurs importantes.

Un ordinogramme, ressortant de la figure 6, d'un programme mis en oeuvre dans le réqulateur de position d'embrayage 21 (voir figure 3) comporte les pas qui suivent. Après le Début: à un pas S1: la valeur de consigne et la valeur réelle de la position d'embrayage sont relevoes. Ensuite, à un pas S2: la valeur de consigne et la valeur réelle de la position d'embrayage sont filtrées. Ensuite, d'une part, à un pas S3: la pression de travail dans le cylindre de réglage et le débit volumique d'huile nécessaire sont calculés au moyen de la commande pilote 35. D'autre part, à un pas S4: I'écart de réqulation est déterminé, à un pas S5: la grandeur de réglage de régulateur qu'est le débit volumique d'huile est calculée au moyen de la régulation de 36, et, à un pas S6: la grandeur de réglage de réqulateur qu'est le débit volumique d'huile est soumise à l'action d'un filtre passe-bas. Aussi bien après le pas S3 qu'après le pas S6, à un pas S7: les débits volumiques d'huile de la réqulation et de la commande pilote sont ajoutés. A un pas S8: le débit volumique de consigne est calculé à partir de la pression de travail et du débit volumique d'huile au moyen de ia table caractéristique de valve inversée (voir figure 5). A un pas S9: dans le cas o cela est nécessaire, lorsqu'une limite de grandeur de

réglage est atteinte, la partie I de la régulation est maintenue constante.

S10: une compensation du comportement dynamique de courant et de valve est effectuée. Enfin, à un pas S 11: la valeur de consigne du courant de valve est délivrce au régulateur de courant. Le programme est ainsi parvenu à la

Fin. Il est répété d'une manière cyclique.

Des exemples pour les limites de grandeur de réglage indiquées au pas S9 sont, pour les valeurs de courant, I > 2A ou I < 300 mA, et, pour le débit volumique

d'huile, Q_vorst + Q_regel 2 Qmax(AP), avec par exemple Qmax(lP) = 25 I/min.

Le procédé décrit a été mis en oeuvre sur une unité de commande de bote de vitesses et utilisé pour la réqulation de position d'embrayage de la bote de vitesses automatisée d'un type de véhicule automobile connu. Pour une opération de démarrage, qui impose des exigences particulièrement élevées à la qualité de la réqulation de position d'embrayage, les résultats expérimentaux ressortent des figures 7 et 8. La figure 7 représente l'évolution dans le temps de la position de consigne et de la position réelle dans des unités artificielles et la figure 8 I'évolution dans le temps de la vitesse de rotation de moteur et de la vitesse de rotation d'entrce de bote de vitesses en tours/min. La position réelle mesurée est perturbée par une oscillation à haute fréquence. Néanmoins, on constate nettement la qualité élevée de réqulation, c'est-à-dire la bonne coYncidence de la position de consigne et la position rcelle. En raison de la faible erreur de régulation de position, il se produit une adaptation harmonique de la vitesse de rotation de moteur et de la vitesse de rotation d'entrée de bo^te de vitesses, de sorte que l'opération de démarrage est ressentie par

le conducteur du véhicule automobile comme étant confortable.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de commande d'un embrayage automatique (3) de véhicule automobile, comprenant un dispositif de positionnement d'embrayage (26) de type électrohydraulique servant à commander l'embrayage, au moyen du courant électrique de bobine duquel est commandé un débit hydraulique volumique qui établit une pression dans le dispositif de positionnement d'embrayage et fixe ainsi la position de l'embrayage, tandis qu'un écart de régulation est déterminé dans un réqulateur de position d'embrayage à partir d'une position de consigne et d'une position réelle et qu'à partir de celui-ci, il est calculé un signal de sortie (I_soll) au moyen duquel la position d'embrayage est commandée, caractérisé - en ce qu'un premier débit volumique d'huile est calculé à partir de la position de consigne et de la position réelle et est délivré en tant que signal de sortie du réqulateur, - en ce qu'à partir de la position de consigne, un second débit volumique d'huile est calculé par une commande pilote et est délivré en tant que signal de sortie de la commande pilote, - en ce que les signaux de sortie de la commande pilote et du régulateur sont ajoutés et en ce qu'à partir de la somme des débits volumiques d'huile, le courant de

bobine devant être régulé est déterminé en vue de l'actionnement d'embrayage.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le courant de bobine devant être réqulé est déterminé à partir de la somme des débits volumiques

d'huile et de la pression différentielle sur une valve hydraulique.

3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs de la

position de consigne et de la position réelle de l'embrayage sont filtrées.

4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une grandeur de réglage destince au débit volumique d'huile et calculée à partir de l'écart de réqulation entre la valeur réelle et la valeur de consigne de la position d'embrayage est soumise

à un filtrage passe-bas.

5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la position de consigne prévue pour le réqulateur de position d'embrayage est calculée à l'aide d'un

modèle de couple.

6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie d'intégration de la régulation est limitée lorsqu'est atteinte une limite de grandeur de réglage.

7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de consigns du courant électrique applique à la valve hydraulique du dispositif de positionnement d'embrayage est régulée dans un circuit de régulation de priorité