FR3060696A1 - Procede et dispositif d'activation d'un systeme de couplage d'une transmission de vehicule automobile - Google Patents

Procede et dispositif d'activation d'un systeme de couplage d'une transmission de vehicule automobile Download PDF

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Abstract

Procédé d'activation d'un module d'actionnement d'au moins un système de couplage d'une transmission de véhicule automobile, dans lequel : - on mesure le différentiel de régime (Rmes) entre deux arbres à coupler, - on détermine au moins une estimation (Rest(t+k)) du différentiel de régime sur au moins une durée (k) de prédiction de l'estimation du différentiel de régime en fonction de la valeur mesurée du différentiel de régime et d'une valeur dérivée (DRmes) par un filtre à réponse impulsionnelle finie, - on compare au moins la valeur estimée (Rest(t+k)) du différentiel de régime avec une première zone de convergence (Z1), et - on active le module d'actionnement si la valeur estimée (Rest(t+k)) du différentiel de régime est dans la première zone de convergence.

Description

Procédé et dispositif d’activation d’un système de couplage d’une transmission de véhicule automobile
La présente invention concerne l’activation des systèmes de couplage, notamment dans une transmission de véhicule automobile.
Plus particulièrement, l’invention concerne de préférence les transmissions de véhicules à propulsion hybride comprenant, d’une part, un moteur thermique d’entrainement et, d’autre part, une machine électrique. L’intérêt des transmissions hybrides est de fournir deux sources d’énergies, thermique et électrique, à la chaîne cinématique d’entrainement du véhicule. Les apports de couple de ces deux énergies peuvent se cumuler dans un mode dit « hybride ».
De telles transmissions comprennent des systèmes de couplage, par exemple des crabots, ou tout type de coupleur progressif ou non permettant l’engagement de différents rapports de réduction de la transmission.
Toutefois, de tels systèmes de couplage ne disposent pas de dispositif de synchronisation intégré.
Afin d’engager chacun des systèmes de couplage, il est nécessaire, dans un premier temps, de synchroniser les arbres de la transmission de manière à générer un différentiel de régime contrôlé permettant l’actionnement du système de couplage.
De nos jours, pour activer l’actionneur du système de couplage d’une transmission hybride permettant de déplacer le crabot dans le cas d’un système à crabots, le différentiel de régime doit être piloté à une valeur cible plus ou moins un seuil de tolérance pendant une durée prédéterminée, par exemple de 100ms afin de s’assurer de la bonne régulation de ce différentiel de régime.
Toutefois, la durée nécessaire avant d’activer l’actionneur engendre une augmentation du temps nécessaire au changement de rapport de réduction, ce qui impacte directement la qualité du passage du rapport de réduction.
L’objectif de l’invention est donc de pallier ces inconvénients et de réduire le temps de changement de rapport d’une transmission de véhicule automobile tout en garantissant sa robustesse.
Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un procédé d’activation d’un module d’actionnement d’au moins un système de couplage d’une transmission de véhicule automobile comprenant au moins deux arbres à coupler, dans lequel on mesure un différentiel de régime entre les deux arbres, on détermine au moins une estimation du différentiel de régime sur au moins une durée de prédiction de l’estimation du différentiel de régime, on compare au moins la valeur prédite estimée du différentiel de régime avec une première zone de convergence, et on active le module d’actionnement si la valeur estimée du régime du différentiel est dans la première zone de convergence.
Par exemple, on détermine l’estimation du différentiel de régime sur au moins une durée de prédiction de l’estimation du différentiel de régime en fonction de la valeur mesurée du différentiel de régime et d’une valeur dérivée par un filtre à réponse impulsionnelle finie.
Avantageusement, on active le module d’actionnement lorsque la valeur estimée et la valeur mesurée du différentiel de régime sont dans leur zone de convergence respective.
La durée de prédiction est, par exemple, égale à 70ms.
Selon un autre mode de réalisation, on détermine une première estimation du différentiel de régime entre les deux arbres à coupler sur une première durée de prédiction et une deuxième estimation du différentiel de régime sur une deuxième durée de prédiction, on compare chaque valeur estimée avec sa zone de convergence, et on active le module d’actionnement si chacune des valeurs estimées du différentiel de régime est dans sa zone de convergence.
La première durée de prédiction est, par exemple, égale à 70ms et la deuxième durée de prédiction est, par exemple, égale à 30ms.
La zone de convergence peut être comprise entre -30 rpm (rotation par minute) et 30rpm autour d’une valeur cible de différentiel.
Selon un second aspect, l’invention concerne un dispositif d’activation d’un module d’actionnement d’au moins un système de couplage d’une transmission de véhicule automobile comprenant au moins deux arbres à coupler. Ledit dispositif comprend un module de calcul d’une estimation du différentiel de régime entre les deux arbres à coupler, et un module de détermination de critères d’activation du module d’actionnement comprenant un module de comparaison respectivement de la valeur estimée du différentiel de régime avec une première zone de convergence et un module d’activation du module d’actionnement.
Par exemple, le module calcul estime le différentiel de régime entre les deux arbres à coupler en fonction de la valeur mesurée du différentiel de régime, d’au moins une durée de prédiction de l’estimation du différentiel de régime.
Selon un troisième aspect, l’invention concerne une transmission de véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une ligne primaire principale reliée à un moteur thermique d’entrainement, une ligne primaire secondaire reliée à une machine électrique et une ligne secondaire, ladite ligne primaire auxiliaire portant à rotation libre au moins deux pignons fous pouvant être sélectivement liés à la ligne primaire auxiliaire par un premier système de couplage, ladite ligne primaire principale portant à rotation libre au moins deux pignons fous pouvant être sélectivement liés à la ligne primaire principale par un deuxième système de couplage, ladite ligne secondaire portant à rotation libre au moins deux pignons fous pouvant être sélectivement liés à la ligne secondaire par un troisième système de couplage et un pignon de descente vers un différentiel relié aux roues du véhicule, ladite transmission comprenant un module d’actionnement des systèmes de couplage et un dispositif d’activation tel que décrit précédemment.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente, très schématiquement, l’architecture d’une transmission pour véhicule automobile à propulsion hybride comportant un module d’actionnement d’un système de couplage et un dispositif d’activation du module d’actionnement selon un mode de réalisation de l’invention ; et
- la figure 2 représente un organigramme d’un procédé d’activation d’un module d’actionnement d’un système de couplage selon un mode de mise en œuvre de l’invention.
Telle qu’illustrée sur la figure 1, une transmission, référencée 1 dans son ensemble, est destinée à être intégrée dans un véhicule automobile à propulsion hybride (non représenté) comprenant, d’une part un moteur thermique d’entrainement 2 et d’autre part une machine électrique 3.
Telle qu’illustrée, la transmission 1 comporte deux lignes primaires parallèles 4, 5 d’axe respectivement d’axes Xi-Xi et X2-X2, nommés respectivement ligne primaire principale 4 et ligne primaire auxiliaire 5, et une ligne secondaire 6 d’axe X3. X3, parallèle aux lignes primaires 4, 5.
La ligne primaire principale 4 comprend un arbre primaire principal plein 4a, d’axe X1-X1, connecté directement par l’intermédiaire d’un système de filtration (non représenté), tel que par exemple un moyeu amortisseur, double volant ou tout autre moyen approprié, au volant d’inertie d’un moteur thermique 2 et un arbre primaire principal creux 4b coaxial avec l’arbre primaire principal plein 4a.
La ligne primaire auxiliaire 5 comprend un arbre primaire auxiliaire plein, d’axe X2-X2, relié au rotor de la machine électrique 3. La machine électrique peut être, par exemple une machine radiale, à aimant ou à bobine d’excitation, une machine synchrones, asynchrone, ou une machine à réluctance, quelle que soit leur topologie. En variante, on pourrait prévoir que l’arbre de la ligne primaire auxiliaire soit creux et coaxial à l’arbre de la ligne primaire principale formant une ligne primaire unique et que le moteur thermique et la machine électrique soient disposés d’un même côté de ladite ligne primaire.
Des engrenages sont agencés entre la ligne primaire 4 et les lignes secondaires 5, 6, de manière à transmettre le couple d’un moteur ou des deux moteurs à un différentiel de pont 7 entraînant les roues (non représentées) du véhicule automobile.
Tel qu’illustré, et de manière nullement limitative, l’arbre primaire auxiliaire 5 porte à rotation libre deux pignons fous 8a, 8b pouvant être sélectivement liés à l’arbre primaire auxiliaire 5 par un premier système de couplage 9, tel que par exemple un crabot.
L’arbre primaire principal creux 4b porte deux pignons fixes 10a, 10b et l’arbre principal creux 4a porte à rotation libre deux pignons fous lia, 11b pouvant être sélectivement liés à l’arbre primaire principal plein 4a par un deuxième système de couplage 12, tel que par exemple un crabot.
L’arbre secondaire 6 porte à rotation libre deux pignons fous 13a, 13b pouvant être sélectivement liés à l’arbre secondaire 6 par un troisième système de couplage 14, tel que par exemple un crabot, deux pignons fixes 15a, 15b et un pignon de descente 16 vers le différentiel 7 relié aux roues (non représentées) du véhicule.
Le premier pignon fixe 10a de la ligne primaire principale 4 engrène avec le pignon fou 13a de l’arbre secondaire 6 pour former une première descente d’engrenage, correspondant à un premier rapport de réduction de la transmission 1, dit « rapport court ».
Le deuxième pignon fixe 10b de la ligne primaire principale 4 engrène avec le pignon fou 13b de l’arbre secondaire 6 pour former une deuxième descente d’engrenage, correspondant à un deuxième rapport de réduction de la transmission 1, dit « rapport long ».
Le premier pignon fou lia de la ligne primaire principale 4 engrène avec le pignon fixe 15a de l’arbre secondaire 6 pour former une troisième descente d’engrenage, correspondant à un troisième rapport de réduction de la transmission 1.
Le deuxième pignon fou 11b de la ligne primaire principale 4 engrène avec le pignon fixe 15b de l’arbre secondaire 6 pour former une quatrième descente d’engrenage, correspondant à un quatrième rapport de réduction de la transmission 1.
L’actionnement des pignons fous 8a, 8b de l’arbre primaire secondaire 5 relié au moteur électrique permet d’engrainer respectivement avec le deuxième pignon fixe 10b et le deuxième pignon fou 11b afin de cumuler les apports de couple du moteur thermique et de la machine électrique.
La transmission 1 comprend en outre un module d’actionnement 18 des systèmes de couplage et un dispositif d’activation 20 du module d’actionnement 18.
Le dispositif d’activation 20 du module d’actionnement 18 comprend un module 21 de calcul d’une estimation du différentiel de régime entre un pignon fou et l’arbre sur lequel il est posé et un module 22 de détermination de critères d’activation du module d’actionnement.
Le module 21 de calcul d’une estimation du différentiel de régime comprend un module 23 de mesure la valeur du différentiel de régime Rmes et un module 24 de calcul de la dérivée DRmes en filtrant le différentiel de régime mesuré par un filtre à réponse impulsionnelle finie dont la fonction de transfert est déterminée selon l’équation suivante :
s!e = 0.4-0.1.2 1 -O.l.z 2 -O.lz2 -O.lz 4 (Eq.l)
Afin d’obtenir une marge de calibration permettant d’éliminer le bruit de mesure et assurant une bonne réactivité de l’estimation, on effectue une moyenne pondérée sur les quatre dernières valeurs de la dérivée DRmes.
Le module 21 de calcul d’une estimation du différentiel de régime détermine une estimation Rest de la valeur du différentiel de régime selon l’équation suivante :
Re st(t) — R mes (i) + Dr mes (0 (Eq.2)
Le module 22 de détermination de critères d’activation du module d’actionnement comprend un module 25 de détermination d’un paramètre définissant un horizon de prédiction du différentiel de régime k. Par exemple, lorsque le temps de réponse du module d’actionnement est de 70ms, on définit k=7 si la période d’échantillonnage du calculateur est de 10ms, et un module 26 de calcul d’une estimation de la valeur du différentiel de régime pour k pas de calcul selon l’équation suivante :
Re st(t + k) — R mes (t) + k.DR mes (0 (Eq.3)
Le module 22 de détermination de critères d’activation du module d’actionnement comprend en outre un module 27 de comparaison respectivement les valeurs du différentiel de régime mesurée et estimée avec une première zone de convergence, par exemple de +/-30 rpm et un module 28 d’activation du module d’actionnement 18. Si la valeur du régime mesurée est dans la première zone de convergence et si la valeur du régime estimée est dans une seconde zone de convergence (pouvant être égale à la première mais pas nécessairement), on active le module d’actionnement.
Tel qu’illustré sur la figure 2, un organigramme illustre les étapes d’un procédé 30 d’activation du module d’actionnement des systèmes de couplage d’une transmission, telle que par exemple, la transmission de la figure 1.
Lors d’une première étape 31, on mesure le différentiel de régime Rmes· Lors d’une deuxième étape 32, on calcule la dérivée DRmes en filtrant le différentiel de régime mesuré par un filtre à réponse impulsionnelle finie dont la fonction de transfert est déterminée selon l’équation suivante :
s/e = 0.4-0.1.z 1 -O.l.z2 -O.lz2 -O.lz 4 (Eq.l)
Afin d’obtenir une marge de calibration permettant d’éliminer le bruit de mesure et assurant une bonne réactivité de l’estimation, on effectue une moyenne pondérée sur les quatre dernières valeurs de la dérivée DRmes.
Lors d’une troisième étape 33, on détermine une estimation Rest du différentiel de régime selon l’équation suivante :
Re st(t) — R mes (f) + Dr mes (0 (Eq.2)
A l’étape 34, on définit un paramètre définissant un horizon ou durée de prédiction du différentiel de régime k. Par exemple, lorsque le temps de réponse du module d’actionnement est de 70ms, on définit k=7.
A l’étape 35, on calcule une estimation de la valeur du différentiel de régime pour k pas de calcul selon l’équation suivante :
Re st(t + k) = R mes (f) + k.DR mes (0 (Eq.3)
Ainsi, les étapes 31 à 35 permettent de prédire l’évolution du différentiel de régime en utilisant un algorithme de régression linéaire.
A l’étape 36, on compare respectivement les valeurs du régime mesurée et estimée avec respectivement une première et une seconde zone de convergence ZI et Z2, par exemple de +/-30 rpm. Si la valeur du régime mesurée est dans la première zone de convergence et si la valeur du régime estimée est dans une seconde zone de convergence, on active à l’étape 37 le module d’actionnement.
Il est également possible de calculer un nombre d’estimation du différentiel de régime supérieur ou égal à un, par exemple pour des pas k de calcul différents, par exemple un premier pas kl de calcul égal à 7 et un deuxième pas k2 de calcul égal à 3, et de conditionner l’activation du module d’actionnement à la présence des deux valeurs d’estimation Rest(t+k)i ; Rest(t+k)2 dans leur zone de convergence ZI et Z2.
Grâce à l’invention, il est possible de réduire le temps de changement de rapport de la transmission en compensant le retard du module d’actionnement de l’organe de couplage tout en conservant une bonne robustesse quant à la qualité de la régulation du différentiel de régime.
De plus, le procédé décrit est utilisable pour activer tous les modules d’actionnement de systèmes de couplage.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé d’activation d’un module d’actionnement d’au moins un système de couplage d’une transmission de véhicule automobile, dans lequel :
    - on mesure le différentiel de régime (Rmes) entre au moins deux arbres à coupler,
    - on détermine au moins une estimation (Rest<t+k)) du différentiel de régime sur au moins une durée (k) de prédiction de l’estimation du différentiel de régime,
    - on compare au moins la valeur estimée (Rest(t+k)) du différentiel de régime avec une première zone de convergence (Zl), et
    - on active le module d’actionnement si la valeur estimée (Rest<t+k)) du différentiel de régime est dans la première zone de convergence.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on détermine ladite estimation (Rest(t+k)) du différentiel de régime en fonction de la valeur mesurée du différentiel de régime et d’une valeur dérivée (ÜRmes) par un filtre à réponse impulsionnelle finie.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on active le module d’actionnement lorsque chacune des valeurs estimée (Rest(t+k)) et la valeur mesurée (Rmes) du différentiel de régime est dans une zone de convergence respective.
  4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la durée (k) de prédiction est égale à 70ms.
  5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel on détermine une première estimation (RCst(t+k)i) du différentiel de régime sur une première durée (kl) de prédiction et une deuxième estimation (Rest(t+k)2) du différentiel de régime sur une deuxième durée (k2) de prédiction, on compare les valeurs estimées (Rest(t+k)i ; Rest(t+k)î) avec une première zone de convergence (Zl)’et une seconde zone de convergence Z2 respectivement, et on active le module d’actionnement si chacune des valeurs estimées (Rest(t+k)i : Rest(t+k>2) du différentiel de régime est dans sa zone de convergence.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la première durée (kl) de prédiction est égale à sept et la deuxième durée (k2) de prédiction est égale à trois.
  7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la zone de convergence (Zl) est comprise entre -30 rpm et 30rpm.
  8. 8. Dispositif d’activation d’un module d’actionnement (18) d’au moins un système de couplage d’une transmission (1) de véhicule automobile comprenant au moins deux arbres à coupler, ledit dispositif (20) comprenant un module (21) de calcul d’une estimation du différentiel de régime entre les deux arbres à coupler, et un module (22) de détermination de critères d’activation du module d’actionnement comprenant un module (27) de comparaison respectivement de la valeur estimée du différentiel de régime avec une première zone de convergence (Zl) et un module (28) d’activation du module d’actionnement.
  9. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le module (21) de calcul estime le différentiel de régime entre les deux arbres à coupler en fonction de la valeur mesurée (Rmes) du différentiel de régime, d’au moins une durée (k) de prédiction de l’estimation du différentiel de régime.
  10. 10. Transmission de véhicule automobile à propulsion hybride comprenant une ligne primaire principale (4) reliée à un moteur thermique d’entrainement (3), une ligne primaire secondaire (5) reliée à une machine électrique et une ligne secondaire, ladite ligne primaire auxiliaire portant à rotation libre au moins deux pignons fous (8a, 8b) pouvant être sélectivement liés à la ligne primaire auxiliaire par un premier système de couplage (9), ladite ligne primaire principale portant à rotation libre au moins deux pignons fous (lia, 11b) pouvant être sélectivement liés à la ligne primaire principale par un deuxième système de couplage (12), ladite ligne secondaire portant à rotation libre au moins deux pignons fous (13a, 13b) pouvant être sélectivement liés à la ligne secondaire par un troisième système de couplage (14) et un pignon de descente (16) vers un différentiel (7) relié aux roues du véhicule, ladite transmission comprenant un module d’actionnement (18) des systèmes de couplage (9, 12, 14) et un dispositif d’activation (20) selon la revendication 8 ou 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR3022495A1 (fr) * 2014-06-24 2015-12-25 Renault Sas Transmission hybride a machine electrique deportee et procede de commande de changements de rapports
DE102014219304A1 (de) * 2014-09-24 2016-03-24 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Schließen eines formschlüssigen Schaltelements eines Automatikgetriebes

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