- - PROCEDE DE CONTROLE DU COUPLET NSMIS PAR UN COUPLEUR
La présente invention se rapporte au contrôle du couple transmis par 5 des coupleurs, ou des embrayages, de transmission de véhicule automobile. Plus précisément, cette invention a pour objet un procédé de contrôle du couple transmis entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie de transmission, par un système de couplage mécanique piloté par un Io actionneur, reposant notamment sur l'identification en temps réel de la caractéristique de couple de ce système. Cette invention trouve une application privilégiée, mais non limitative, sur les véhicules automobiles équipés de boîte de vitesses robotisée à passages sous couple. 15 Dans les boîtes de vitesse automatisée à passages sous-couple, les passages de rapports sont réalisés par des coupleurs (ou embrayages) qui sont pilotés par des actionneurs. Le principe est de basculer progressivement d'un rapport de réduction à l'autre, en contrôlant le couple transmis par deux coupleurs en prise simultanément, 20 Ce contrôle en couple doit être suffisamment précis pour ne pas générer de défaut d'agrément de conduite (chocs, envolées de régime moteur) ni de défaillance du système (surchauffe des éléments de friction). Le contrôle en couple par référence, ou asservissement à une valeur de couple transmissible par le coupleur, nécessite que le logiciel de pilotage 25 de l'actionneur comporte un modèle du couple transmissible permettant de générer les bonnes consignes d'actionneurs et d'estimer le couple effectivement transmissible. Pour obtenir la précision requise sur le contrôle en couple, il faut que le modèle soit adaptatif, afin de compenser les dispersions dites lentes 30 du système, liées d'une part à la fabrication des pièces constituant le mécanisme d'actionnement et de friction, et d'autre part à l'usure de ces - 2 - éléments au cours de la durée de vie du véhicule. Les dispersions dites rapides du système, liées par exemple aux phénomènes thermiques, peuvent, quant à elles, être compensées par d'autres moyens. L'adaptation de la caractéristique en couple du coupleur peut s'appuyer par exemple sur la sélection d'une courbe optimale parmi un jeu de cartographies préenregistrées dans le calculateur de commande de l'actionneur. Cette solution existe, mais elle présente l'inconvénient d'être trop restrictive et relativement coûteuse, tant en taille logicielle , qu'en temps de mise au point. Par la publication US 6 386 351, on connaît un dispositif permettant de piloter en position un embrayage à friction de transmission automatisée, dans lequel une courbe de couple transmissible est adaptée par des points de mesure. Un algorithme d'apprentissage de l'embrayage approprié est proposé. Toutefois, la méthode décrite ne permet pas de modéliser la 15 courbe de couple transmissible par l'embrayage. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités en posant le principe d'un modèle auto-adaptatif de couple transmissible d'un coupleur piloté en effort ou en position. La méthode proposée par l'invention permet d'inclure en temps-réel 20 la nouvelle fonctionnalité crée, dans le logiciel de pilotage embarqué dans le calculateur de la transmission. Ce principe est applicable à tout type de coupleur ou d'embrayage ayant une caractéristique en couple linéaire, qu'il soit piloté en effort, en position ou en pression hydraulique, Plus précisément, l'invention prévoit que le couple transmis soit 25 asservi à une valeur de couple donnée par une loi de couple transmissible, adaptée en permanence à la caractéristique statique réelle du coupleur. De préférence, la loi de couple transmissible est adaptée à la caractéristique statique réelle du coupleur grâce à l'identification en ligne, de paramètres du système. 30 Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'identification en ligne des paramètres du système s'effectue grâce à la détection de - 3 ù points d'apprentissage correspondants à un couple (Fact, Cest), où Fact est l'effort d'actionnement du système. Cest est le couple transmissible estimé à partir du couple moteur en cours de glissement. La méthode proposée permet d'identifier en ligne la caractéristique en couple transmissible d'un embrayage ou d'un coupleur piloté en position, effort ou pression hydraulique avec une précision équivalente à celle de l'estimation du couple efficace moteur calculé par le module de contrôle moteur (ECU). Elle utilise un modèle de courbe de caractéristique en couple linéaire, adaptatif, précis et robuste à tout instant.
Cette méthode permet notamment de piloter en effort un coupleur conique tel que celui qui est décrit dans la publication FR 2 900 997, capable de transformer le couple d'un arbre d'entrée en poussée axiale sur les moyens de couplage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est un schéma de coupleur ou d'embrayage piloté en effort, et la figure 2 illustre l'indexation des points d'apprentissage en fonction du couple dans la mémoire de stockage. La caractéristique en couple transmissible d'un coupleur soumis à un effort normal piloté par un actionneur, pour assurer la transmission du couple entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie, se définit par le comportement statique du coupleur.
L'effort normal du coupleur peut-être piloté directement par un effort de serrage d'actionneur ou par une position de butée (cas d'un embrayage en entrée de boite), ou même par une pression hydraulique (cas des embrayages humides, ou récepteurs, de BVA) , De manière générale, la caractéristique statique en couple transmissible se représente donc par une courbe du couple transmissible en fonction de la variable de pilotage à asservir un effort, une position, une pression. - 4 La caractéristique en couple permet de piloter le coupleur ou l'embrayage en réalisant une consigne de couple transmissible élaborée par d'autres fonctions logicielles au sein de l'unité électronique de contrôle du GMP (groupe motopropulseur). La caractéristique en couple permet également de renvoyer à ces fonctions l'état du coupleur et l'estimation du couple transmissible effectif du coupleur ou de l'embrayage. Comme indiqué plus haut, l'invention propose une stratégie adaptative, propre à garantir la précision sur la caractéristique en couple du coupleur. Cette stratégie repose sur l'identification en ligne et en temps réel de la caractéristique statique réelle du coupleur. Les coupleurs coniques, tels que décrits dans la publication FR 2 900 997, sont pilotés par un effort actionneur Foc, appliqué par un doigt 1 sur le système 2 selon le schéma de la figure 1, applicable au cas d'un coupleur ou d'un embrayage piloté en effort. 15 Dans le cas particulier d'un coupleur conique, on considère le comportement statique du coupleur comme un gain effort-couple ko (unité : Newton-mètre /Newton). Le coupleur génère un couple transmissible C donné par la loi C = irc.(Fac, û Le gain kc, désigné par le terme constante de couple du coupleur, 20 combine les effets du coefficient de frottement et de l'assistance. La constante de couple réelle moyenne d'un coupleur donné doit être identifiée par le logiciel avec une précision suffisante. L'équation réciproque du modèle est Flic# = C fo. Les paramètres à 25 identifier pour la caractéristique de chaque coupleur sont k.c et fo . paramètre de constante de couple résulte du coefficient de friction, du gain d'auto assistance, du nombre de cône et leur rayon moyen. Il intègre également le rendement de commande interne. L'effort actionneur est estimé à partir des caractéristiques de la raideur de progressivité interne à l'actionneur (qui comprend par exemple un système de flasques élastiques à ressorts). Or, la caractéristique en effort de l'actionneur, peut-être faussée par les dispersions résultant de la raideur des ressorts, des longueurs à vide) ou par l'usure du système (frottements internes, tassement des ressorts). Conformément à l'invention, l'identification en ligne des paramètres ka et fo permet de compenser cette imprécision habituelle du pilotage. L'identification en ligne des paramètres du modèle de caractéristique en couple des coupleurs peut ainsi comprendre les trois étapes suivantes : Io détection de points d'apprentissage (Foot, Cest), stockage en mémoire des points d'apprentissage, et actualisation des paramètres à partir des points stockés en mémoire. Le couple transmis peut ainsi être asservi à une valeur de couple 15 transmissible donnée par une loi de couple transmissible adaptée en temps réel à la caractéristique statique réelle du coupleur, la loi de couple transmissible étant adaptée à la caractéristique statique réelle du système, grâce à l'identification en ligne, de paramètres de celui-ci. La détection des points d'apprentissage peut s'effectuer de la façon 20 suivante. Chaque point d'apprentissage correspond à un couple de valeurs ac es,a) qui définit un point de fonctionnement mesuré de l'embrayage, Fast étant l'effort d'actionnement estimé ou mesuré du coupleur ou de l'embrayage, et Cesti le couple transmissible estimé à partir du couple moteur C en phase de glissement. On a la relation 25 SU ivante Cesti mot' da d m' , où Jmot est le moment d'inertie du moteur et do.4notidt, la dérivée du régime. De façon non limitative, les conditions requises pour qu'un point d'apprentissage soit détecté peuvent ainsi comprendre : une certaine stabilité du couple moteur (couple moyen efficace du moteur thermique Cme), une certaine stabilité du régime moteur, le glissement de l'embrayage, et une certaine stabilité de l'effort d'actionnement. La stabilité du couple moyen efficace du moteur thermique, peut être estimée en comparant sa dérivée (où une approximation de celle-ci) à un seuil nome pour garantir sa précision, soit drme/dt < cir,me. En alternative, on pourra utiliser un calcul de correction en éliminant toute erreur statique par introduction d'un écart, de manière à caler sur zéro le Cme estimé en phase de chaine cinématique ouverte et moteur au ralenti. La stabilité du régime moteur wmot est aussi nécessaire pour garantir la précision du Cme estimé par le contrôle moteur thermique ; de façon analogue, cette stabilité peut s'estimer en comparant la dérivée du régime moteur (ou une approximation de celle-ci) à un seuil sn : donotidt < uni Le glissement de l'embrayage (écart entre le régime moteur cornot et le régime primaire coprim doit être supérieur à un seuil de glissement us* : Enfin, la stabilité de reffort d'actionnement Fact est également une condition nécessaire pour détecter un point d'apprentissage. Afin de s'affranchir des effets de déphasage entre la grandeur effort d'actionnement et la grandeur couple transmissible dans les transitoires la condition requise est le maintien de sa dérivée entre un seuil d'ouverture o-open et un seuil de fermeture 6dose 6opon < dFa kit < close.
De préférence, les conditions requises pour la détection d'un point d'apprentissage incluent également que le couple transmis par la boîte soit intégralement transmis par le coupleur concerné. Cette dernière condition, d'unicité du coupleur en prise, peut ainsi être requise, pour s'assurer que le couple transmis par la boîte soit intégralement transmis par le coupleur pour - 7 - lequel le point est à buffériser. Ce critère peut s'exprimer par : F 1≠k où k est l'indice du coupleur concerné par l'apprentissage, et i sont les indices des autres coupleurs ou embrayage, susceptibles de prélever du couple au moteur. Lorsque l'ensemble de ces conditions sont satisfaites, le point courant (T'ad e , ) est détecté comme point d'apprentissage. Pendant un changement de rapport montant, la phase où l'ensemble de ces conditions peuvent être satisfaites, (et qui doit donc être privilégiée) est le début de la synchronisation du coupleur du rapport final, c'est- -dire la phase d'adaptation du régime moteur vers la cible correspondant à l'arrêt du glissement dans le coupleur. Conformément à l'invention, l'ensemble des points d'apprentissage détectés est stocké sous forme de vecteurs contenant respectivement les valeurs d'effort d'actionneur et le couple transmissible estimé des points 15 d'apprentissage, pour être intégrés au calcul de la caractéristique en couple du coupleur. Les fonctions d'identification de chaque coupleur sont distinctes et e logiciel peut intégrer une mémoire de stockage de points d'apprentissage par coupleur. Le stock de points est alors constitué des deux vecteurs 20 colonne de taille n, notés F et C, contenant respectivement les valeurs d'effort actionneur et de couple transmissible estimé, des points d'apprentissage. Lorsqu'un point d'apprentissage (f .-,---i- Cesti) est détecté, il est affecté à une case de mémoire, dont l'indice i est déterminé à partir de la 25 valeur du couple c, selon une cartographie dont un exemple est présenté en figure 2. Les intervalles de couple correspondant aux indices du stockage ne sont pas nécessairement égaux. En particulier, on peut privilégier les zones de faible couple pour lesquels la précision est plus sensible et pour lesquels on dispose de plus de points d'apprentissage obtenus en phase de - - synchronisation. Les zones de fort couple sont plus rarement explorées en phase de glissement (uniquement passages sous forte charge), En vue de lisser le les données stockées, et éviter les risques de divergences d'identification, les points d'apprentissage ne sont pas directement stockés dans la mémoire opérationnelle. Une loi de pondération peut être appliquée avant le stockage final, avec un facteur de pondération 2 permettant de régler la vitesse de convergence de l'identification : f = 2i.f +(1-2).J , û + (1û 2).Ce , Pour calculer les paramètres optimaux du coupleur ou de ro l'embrayage, à partir du vecteur F, C (par exemple, les paramètres fo et k0 d'un coupleur conique), on peut utiliser des formules d'optimisations connues, par exemple par les moindres carrés d'un système d'équations hyperstatique, Dans la méthode proposée, il n'est pas nécessaire de retrouver la 15 convergence initiale à chaque initialisation du calculateur, mais uniquement lors de la phase d'apprentissage initiale d'un logiciel neuf, En effet, à chaque initialisation du logiciel, la mémoire de stockage est initialisée avec les paramètres f0 et kç courants qui avaient été mémorisés au moment de la dernière coupure du calculateur, et qui constituent la nouvelle référence. 20 L'adaptation des coefficients de la caractéristique en couple peut donc se poursuivre à partir de ces données. L'auto-adaptation des paramètres de la caractéristique en couple transmissible est lente et permet donc de compenser les variations lentes du système de friction et du mécanisme de commande liés, entre autres, 25 aux dispersions de fabrication, et à l'usure mécanique des composants. Afin d'améliorer sa précision, la méthode peut être associée à d'autres moyens de compensation des dérives de la caractéristique en couple, liées par exemple à la température ou à l'énergie dissipée dans les éléments de frictions. - 9 - La méthode de modélisation de la courbe caractéristique en couple d'un coupleur ou d'un embrayage décrite ci-dessus est applicable à tout système de couplage piloté, pourvu que sa réponse en couple transmissible soit linéaire avec la variable de pilotage.
On peut citer en exemple les coupleurs coniques ou multidisques pilotés électro-mécaniquement en effort, mais aussi les embrayages ou coupleurs humides pilotés en pression, les embrayages multidisques à progressivité intégrés pilotés en position. Dans ces derniers cas, la variable de pilotage n'est plus un effort d'actionnement, mais une pression hydraulique ou la position d'un élément de commande.