WO2009007552A1 - Dispositif d'estimation de grandeurs physiques pour transmission infiniment variable - Google Patents

Dispositif d'estimation de grandeurs physiques pour transmission infiniment variable Download PDF

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WO2009007552A1
WO2009007552A1 PCT/FR2008/050720 FR2008050720W WO2009007552A1 WO 2009007552 A1 WO2009007552 A1 WO 2009007552A1 FR 2008050720 W FR2008050720 W FR 2008050720W WO 2009007552 A1 WO2009007552 A1 WO 2009007552A1
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WO
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transmission
input
mode
shafts
output shaft
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Application number
PCT/FR2008/050720
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English (en)
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Mehdi Gati
Ahmed Ketfi-Cherif
Michel Mensler
Philippe Pognant-Gros
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Renault S.A.S.
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to the field of infinitely variable transmissions for a motor vehicle.
  • the invention relates in particular to the field of state estimation devices used for controlling such transmissions.
  • the infinitely variable transmissions are distinguished in particular gearboxes in that the ratio of speeds between the shaft connected to the vehicle wheels and the shaft connected to the engine can vary continuously. It is not necessary to insert a clutch between the engine of the vehicle and the transmission.
  • Infinitely variable transmissions which include two electrical machines, one of which can function as a generator and the other as a motor.
  • the motive power is transmitted from the engine to the wheels of the vehicle by at least one mechanical path and a parallel electrical path.
  • RENAULT the infinitely variable transmissions described have several epicyclic gear trains and several modes of operation. Each of the modes of operation has a characteristic curve. Changing the operating mode optimizes the power efficiency of the transmission over a wide range of gears. A difficulty of this type of transmission is that the mode change can only be done for a certain coincidence of speeds between internal organs to the transmission.
  • motor vehicles often have a computer having multiple layers of supervision to manage the relationships of the various organs of the vehicle.
  • the invention proposes a state estimation device for infinitely variable transmission of a motor vehicle, as well as such a transmission, capable of determining physical quantities of input / output of the transmission, allowing a higher supervision layer of the transmission. vehicle to fly the engine and the two electrical machines to reach a running point of the GMP calculated in real time.
  • the invention relates to an estimation device for a motor vehicle transmission, which is infinitely variable between three input shafts connected to two electric machines, a heat engine and an output shaft connected to wheels of the motor. vehicle.
  • the device comprises at least means for determining in real time rotational speeds and torques exerted on the input shafts of the two electrical machines.
  • the device takes into account the inertia, perceived by the input or output shafts, the external organs to the transmission kinematically connected to said input or output shafts.
  • the device comprises means for calculating, as a function of said inertias, at least the torque exerted on the output shaft.
  • Such a device makes it possible to follow not only the kinematic link but also the dynamic link between input shafts and the output shaft of the transmission.
  • the fact of integrating into the computation the inertia external to the transmission makes it possible, starting from the real time value of certain physical quantities of input / output of the transmission such as couples or speeds, to calculate an estimate also in real-time other physical quantities of the transmission, such as the output torque. This allows more robust vehicle supervision for disturbances and measurement noises.
  • the invention relates to a device for infinitely variable transmission having at least one mode of operation.
  • the device is capable of determining in real time physical quantities taken from the torques and / or the speeds of the input and / or output shafts.
  • the number of physical quantities determined is adapted to the number of degrees of freedom of said mode of operation so that the calculation means is able to calculate an estimated value of all the other couples and / or speeds of the input shafts and / or or output of the transmission.
  • the device may comprise a dedicated calculation means for each of the modes of the transmission. It further comprises a state sensor of the current operating mode and a means for selecting the dedicated calculation means to activate.
  • the device comprises means for determining the internal torques exerted on a plurality of internal members of the transmission as a function of the torques applied to the three input shafts and to the output shaft of the transmission.
  • At least one calculation means is of the recursive type according to a sampling frequency.
  • the fact of simultaneously having determined, measured or calculated values at a time prior to the current instant as well as values of the torques and inertias affecting, in the current moment, the input / output shafts makes it possible to calculating velocities estimated by a recursive formula making it possible to calculate simple linear combinations of variables for an index "k + 1" as a function of measured or determined data and the same variables as an index "k”. It is also possible to calculate velocities estimated by equations directly transposing the laws of dynamics. The derivatives of the velocities can be approximated by a difference between the velocity at the previous instant and that at the instant in progress.
  • the means for determining the speeds of the input shafts of the two electrical machines in real time comprise speed sensors.
  • the means for determining in real time the torques of the electrical machines comprise a feed current sensor of said machines, a speed sensor and an operation map of said machines.
  • the device comprises means for determining in real time the torque generated by the internal combustion of the heat engine.
  • the device is able to determine a motor friction torque.
  • the device comprises means for determining in real time the speed of the output shaft.
  • the device is able to calculate an estimated resisting torque exerted by the vehicle on the output shaft. Describing the dynamic behavior of the transmission in transitional phases where the kinematic link between the input shafts and the output shaft is interrupted, provides information on the forces exerted during this phase on the output shaft by external organs to the transmission. These efforts include the friction of the air on the vehicle and the grip of the tires on the road.
  • the invention in another aspect, relates to a transmission.
  • the transmission comprises an estimating device, an upstream epicyclic gear train and a downstream epicyclic gear train each having three inputs.
  • the transmission further includes a first and a second drive train.
  • the first kinematic chain connects the input shaft of the heat engine and a first input of the upstream epicyclic gear to a first input of the downstream epicyclic gear.
  • the second drive train connects second inputs of the upstream and downstream planetary gear trains and comprises a mode changeover device.
  • the third input of the upstream epicyclic gear train and the second input of the downstream epicyclic gear train are connected by an electrical transmission path.
  • the third input of the downstream epicyclic train is connected to the wheels.
  • the mode change device introduces along the second kinematic chain transmission ratios that can take several values. Thus, for the same overall transmission ratio between the input shaft of the heat engine and the output shaft, the proportion of energy transmitted by the two kinematic chains with respect to that transmitted by the electrical path can vary.
  • Each of the reports of the mode change device corresponds to a global mode of operation of the transmission.
  • the estimation device can determine the appropriate time to change the operating mode.
  • the first kinematic chain comprises a clutch connected in series along the first kinematic chain and a brake adapted to immobilize the part of the first kinematic chain between the clutch and the first input of the downstream epicyclic gear train.
  • the transmission comprises a calculation means dedicated to a neutral operating mode, activated when the clutch and the brake of the first drive train are simultaneously open.
  • the transmission comprises a calculation means dedicated to a reverse mode of operation, activated when the clutch is open and the brake is closed.
  • the transmission comprises a calculation means dedicated to a zero emission mode of operation, activated when the clutch and the brake are simultaneously closed.
  • FIG. 1 is an illustration of a infinitely variable transmission and degrees of freedom of operation of the transmission
  • FIG. 2 is an illustration of an embodiment of such a transmission
  • Figure 3 is an illustration of an estimating device
  • Figure 4 is an illustration of a recursive type estimation device.
  • a transmission 1 is connected to a heat engine 2 by a first input shaft 3, to a first electric machine 4 by a second input shaft 5 and to a second electric machine 6 by a third input shaft 7 as well as wheels 8 of the motor vehicle by an output shaft 9.
  • the first electric machine 4 and the second electrical machine 6 are electrically connected to each other and to a buffer accumulator
  • the energy supplied by the heat engine 2 is equal to the sum of the energies received or transmitted to the wheels 8 and the accumulator 10.
  • the dynamic physical quantities of the transmission 1 include the rotational speed angular Wi and the transmitted torque Ti of the first input shaft 3, the rotation speed W1 and the torque T1 of the second input shaft 5, the rotation speed W2 and the torque T2 of the third input shaft 7 and the rotational speed Wo and the torque To of the output shaft 9. Torques and speeds are algebraic values that can each take positive or negative values.
  • the power transmitted by the first electrical machine 4 is the product WIvTl. This transmitted power is positive or negative depending on whether the electric machine operates as a motor or as a generator.
  • each of the dynamic physical quantities could evolve independently of one another. This means that such a transmission would have 8 degrees of freedom and would have no interest.
  • the purpose of a transmission is that when the driver depresses the accelerator pedal, the wheels of the vehicle are driven, that is, there is only one degree of freedom.
  • the fact of being able to store a portion of the energy produced by the heat engine 2 in the accumulator 10, or of being able to draw energy from the accumulator 10, allows a second degree of freedom between the dynamic magnitudes of the transmission 1
  • An infinitely variable transmission must therefore provide two degrees of freedom between the eight dynamic input and output variables for most operating modes of forward and reverse.
  • a mode of operation with a single degree of freedom may be of particular interest to ensure, for example, the operation of the vehicle without any polluting emission. The energy driving the vehicle comes exclusively from the accumulator 10.
  • a mode of operation with three degrees of freedom or more amounts to interrupting the kinematic link between the wheels and the three input shafts.
  • the first input shaft 3 is kinematically connected to a first input of an upstream epicyclic gear train G1.
  • the output shaft 9 is connected via a gear ratio 11 and a differential l ia to a third input of a downstream epicyclic gear train G2.
  • a first drive train connects the first input shaft 3 and the first input of the upstream planetary gear train G1 to a first input of the downstream epicyclic gear train G2.
  • the first drive train comprises successively the first input of the upstream planetary gear train G1, a fixed ratio device 12, a reverse gear clutch 13, a reverse brake 14 and a first input of the downstream epicyclic gear train G2.
  • the reverse brake 14 serves to immobilize the first input of the downstream epicyclic gear train G2.
  • a second kinematic chain comprises successively a second input of the upstream epicyclic gear train G1, a device for mode change 15, a fixed ratio device 16 and a second input of the downstream epicyclic gear train G2.
  • the input shaft 5 connects the first electrical machine 4 to a third input of the upstream epicyclic gear train G1.
  • the input shaft 7 connects the second electrical machine 6 to the second input of the downstream epicyclic gear train G2 via a fixed ratio device 16a.
  • the mode changing device 15 comprises an epicyclic gear train G3 having a first input connected to the second input of the upstream epicyclic gear train G1 and the second input is connected to the fixed ratio device 16.
  • a change brake mode 19 makes it possible to immobilize a third input of the epicyclic gear train G3.
  • the second and third inputs of the epicyclic gear train G3 are connected by a mode change clutch 18 and a fixed ratio device 17.
  • the mode change brake 19 When the reverse clutch 13 is closed and the reverse brake 14 is open, the mode change brake 19 is open and the mode change clutch 18 is closed, the first kinematic link directly connects the first inputs of the two planetary gears upstream G1 and downstream G2.
  • the mode change device 15 has a transmission ratio depending on the gear ratio 17.
  • the second drive train connects the second inputs of the upstream G1 and downstream planetary gear trains G2 with a gear ratio corresponding to the device 16. configuration corresponds to a second mode of forward operation.
  • Each of the first and second forward operating modes has a range of transmission ratios between the input shaft 3 and the output shaft 9 for which the proportion of energy passing through the electrical path between the electrical machines 4 and 6 is minimum.
  • the number of teeth of the different inputs of the epicyclic gear trains as well as the Transmission ratios of the devices 12, 16 and 17 are calculated so that these two energy-optimized ranges follow one another. It may also be interesting that the first optimized transmission ratio range of the first forward mode comprises a zero transmission ratio for stopping the wheels of the vehicle without stopping the engine 2.
  • the electrical machines 3 and 6 can take any speed W1 and W2 which are the two degrees of freedom of the transmission. They make it possible to determine all the other speeds of rotation of the transmission.
  • a mode of operation with three degrees of freedom corresponds to the case where only the mode change brake 19 is closed and simultaneously, the mode change clutch 18, the reverse clutch 13 and the reverse brake 14 are open.
  • the kinematic chain between the input shafts 3, 5 and 7 and the output shaft 9 is interrupted. This corresponds to a neutral point position of the transmission.
  • the transmission when the transmission operates at the neutral point, a part of the gears of the transmission are in exclusive kinematic connection with the output shaft 9, another part of the gears is in exclusive connection with the input shaft with the motor shaft 3 and the other sprockets are kinematically connected with the two shafts 3 and 9.
  • the output shaft 3 continues to be related to the inertia of the vehicle and with a friction torque Tro of the vehicle.
  • the friction torque Tro integrates in particular the friction of the vehicle on the air and the friction of the tires on the road. All of these forces cause the runaway sprockets connected exclusively to the output shaft 9.
  • the input shaft 3 of the engine 2 is permanently connected to the inertia of the engine and to a torque Trth resistant thermal engine.
  • the Trth resisting torque incorporates the internal friction of the motor.
  • the input shaft 3 can also be subjected to a motor torque due to thermal combustion Tth.
  • the sum of the torques exerted on a tree is equal to the product of the inertia perceived by this tree multiplied by the angular acceleration of the tree.
  • the dynamic link between the input shaft 3 and the output shaft 9 is governed by the following equations where appear the three degrees of freedom which are the rotation speeds W1 of the input shaft 5, W2 of the input shaft 7 and Wo of the output shaft 9.
  • Equation (E1) the matrix Mneu is a row matrix.
  • the third term of the matrix Mneu is zero. Indeed, Wi is entirely determined by the knowledge of Wl and W2. However, this third term may not be zero for other transmission configurations having three degrees of freedom.
  • Equation (E1) covers all the kinematic links of the transmissions with three degrees of freedom.
  • Equation (E2) the matrix 'Mneu is the transposed vector of the row matrix Mneu.
  • the term 'MneuTth + Trth) expresses the torque contribution of the input shaft 3 to the three shafts 5, 7 and 9 through the transmission.
  • the pairs T1, T2, Tro are the pairs exerted directly from the outside of the transmission on the three shafts 5, 7 and 9.
  • the matrix Jneu is a 3x3 matrix whose diagonal terms express the inertia of the three shafts 5, 7 and 9 as well as the inertia of the external organs to the transmission kinematically connected to the three shafts 5, 7 and 9.
  • the terms outside the diagonal express the inertia induced on one of the three shafts 5, 7 and 9 by the inertia of another of these three trees 5, 7 and 9 through the kinematic link established by the transmission.
  • Each of the three lines of equation (E2) express the general equation of dynamics for each of the three trees 5, 7 and 9.
  • the sum of the torques exerted on a tree directly from outside the transmission or through the transmission is equal to the sum of the products of the direct inertia or induced by the corresponding angular acceleration.
  • Equation (E3) the matrix Aneu is a 2x3 matrix and the matrix Bneu is a 2x2 matrix. Equation (E3) expresses separately the torque contribution on the input shaft 3 and on the output shaft 9, friction torques
  • Trth of the thermal engine and Tro of the vehicle independently of the torque setpoints given to the engines that are the engine 2 and the two electric machines 4 and 6.
  • the set of matrices Aneu, Bneu, Mneu, Jneu depend on the teeth of the gears and the configuration of the transmission. If one knows in real time the physical quantities Wl, W2, Wo, Tl, T2, Tth, the six equations resulting from (El), (E2), (E3), make it possible to calculate the other physical quantities Wi, Ti, To , Tro, Trth.
  • Equation (E4) expresses the kinematic link of the speeds of trees 3 and 9 with respect to speeds W1 and W2.
  • Equation (E5) expresses the dynamic behavior of trees 5 and 7.
  • Equation (E6) expresses the pairs acting on the shafts 3 and 5, directly and through the transmission.
  • the matrices A1, B1, M1, J1 depend on the teeth of the transmission configuration for the first forward mode previously described.
  • Another set of matrix A2, B2, M2, J2 makes it possible to describe the behavior of the second forward mode.
  • Another matrix game Ar, Br, Mr, Jr is used to describe the behavior of the reverse mode.
  • the device for estimating the physical quantities of the transmission comprises a means 20 for real-time determination of six physical quantities which are the speeds W 1, W 2 and Wo of the input shafts 5 and 7 of the machines. 4 and 6 and the output shaft 9 as well as the torques T1, T2 exerted by the electrical machines 5 and 6 on the input shafts 5 and 7 and the torque Tth generated by the internal combustion of the engine.
  • the determination means 20 comprise a set of sensors measuring directly the speeds W1_mes, W2_mes and Wo_mes, power supply current sensors of the electrical machines 4 and 6 and a position sensor of the accelerator of the vehicle.
  • the determination means comprises maps of the couples T1 and T2 generated by the electrical machines 4 and 6 and the torque Tth generated by the thermal combustion, as a function of the supply currents or the position of the accelerator as well as the speeds the rotation means of the three actuators 2, 4 and 6.
  • the determination means 20 comprises a calculation means connected to memories comprising the map and receiving the signals representative of the measured speeds W1_mes, W2_mes, Wo_mes, and emits signals representative of the determined values. couples Tl_det, T2_det and Tth det.
  • the estimation device also comprises a means 21 for receiving the matrices A1, B1, M1, J1; means 22 for receiving the matrices A2, B2, M2,
  • J2 means 23 for receiving matrices Ar, Br, Mr, Jr; means 24 for receiving the matrices Az, Bz, Mz, Jz; and means 25 for receiving the matrices Aneu, Bneu, Mneu and Jneu.
  • the device comprises storage memories, not shown, of the matrices above.
  • the device also includes estimators 26, 27, 28, 29 and 30 respectively dedicated to the first forward mode, the second forward mode, the reverse mode, the zero transmission mode, and the neutral mode.
  • the estimators 26, 27, 28 and 29 each receive the same vector of the following five physical quantities W1_mes, W2_mes, Tl_det, T2_det, Tth_det.
  • Said estimators each calculate a vector X of six estimated physical quantities: Wi_est, Wo_est, Trth_est, Tro_est, Ti_est and To_est.
  • the dedicated estimators 26, 27 and 28 are respectively connected to the dedicated reception means 21, 22 and 23 and calculate the vector X according to the set of equations (E4), (E5), (E6) and the matrices corresponding to the mode of reception. transmission operation simulated by the corresponding dedicated estimator.
  • the estimator 29 is connected to the receiving means 24 and calculates the vector X according to the equations (E7), (E8), (E9) and the corresponding matrices.
  • the estimator 30 receives a vector of six physical quantities Wl_mes,
  • the estimator 30 calculates a vector
  • the estimation device comprises a state sensor 31 connected to the clutch 13 and the reverse brake 14, and to the clutch 18 and the brake 19 for changing the mode.
  • the device further comprises a current mode calculator 32 connected to the state sensor 31 and driving a switch 33.
  • the switch 33 affects a output bus 34, the vector X from the dedicated estimator 26, 27, 28, 29 or 30 corresponding to the mode of operation of the transmission in progress.
  • Equations (E2), (E5) and (E8) include values of the derivatives of the measured velocities W1_mes, W2_mes and Wo_mes.
  • Dedicated estimators include means for calculating these derivatives.
  • the estimation device comprises matrices stored for at least one operating mode making it possible to deduce a number of pairs of trees, internal to the transmission, as a function of the couples Tl_mes, T2_mes, Ti_est, To_est. For example, it is interesting to know the torques of the shafts along the second driveline of the transmission on either side of the mode change device. This makes it possible to act on the clutches 18 or on the brake 19 at a moment of relative lower speed on either side of the clutch 18 or the brake 19.
  • the estimation device comprises a return bus 35 provided with a retarder 36 and also comprises a not shown clock imposing a sampling frequency. All the other members of FIG. 4 bearing the same references as members in FIG. 3 are identical.
  • the return bus 35 draws on the output bus 34 a vector X (k) comprising the estimated physical quantities corresponding to the operating mode during transmission at the instant "k".
  • Wi_ is (k)
  • the self-timer 36 stores the vector X (k) and makes it available to the determination means 20 and the dedicated estimators 26 to 30, at the instant "k + 1".
  • the dedicated estimators 26 to 30 respectively calculate an estimated vector X 1 CkH-I), X 2 (k + 1), X R (k + 1), X z (k + 1), X neu (k + 1) corresponding to their respective operating mode according to the formula (El 1):
  • X z (k + 1) C z • X z (k) + D 1 T2_ det (k) + a ⁇ W2_mes (k) - E z . X z ⁇ k)
  • the matrices C z , D z , E z depend directly on the matrices Az, Bz, Mz, Jz previously described and are supplied to the estimator 29 by means of In the same way, the other dedicated estimators 26, 27, 28, 30 receive, or have in a memory, matrices C, D, E corresponding to their mode of operation.
  • the identical forms of the output data X (k) and the input of each dedicated estimator 26 to 30 make it possible to change the mode of operation of the transmission.
  • the estimator dedicated to the first forward mode at the instant "k + 1" uses for the calculation of X ⁇ k + l), the vector X neu (k) resulting from the neutral estimator at the instant "k".
  • the value W neu o_est (k) is simply ignored by the dedicated estimator of the first forward mode.
  • Dedicated estimators 26-30 perform simple multiplication and addition operations.
  • the enslaving of the calculation from the estimated physical quantities makes it possible to filter the variations that should not be taken into account and to ensure a continuity of the estimation of the transmission whatever its mode of operation.

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Abstract

Dispositif d'estimation d'état pour transmission de véhicule automobile, infiniment variable entre trois arbres d'entrée (3, 5, 7) reliés à deux machines électriques (4, 6), à un moteur thermique (2) et un arbre de sortie (9) relié à des roues (8) du véhicule. Le dispositif comprend au moins des moyens de détermination (20) en temps réel des vitesses de rotation Wl, W2 et des couples Tl, T2 exercés sur les arbres d'entrée (5, 7) des deux machines électriques (4, 6). Le dispositif est apte à recevoir des signaux représentatifs des inerties Jl, perçues par les arbres d'entrée (3, 5, 7) ou de sorti (9), des organes extérieurs à la transmission reliés cinématiquement auxdits arbres d'entrée ou de sortie. Le dispositif comprend un moyen de calcul (26), en fonction desdites inerties Jl, d'au moins le couple To exercé sur l'arbre de sortie (9).

Description

DISPOSITIF D'ESTIMATION DE GRANDEURS PHYSIQUES POUR TRANSMISSION INFINIMENT VARIABLE
L'invention concerne le domaine des transmissions infiniment variables pour véhicule automobile.
L'invention concerne en particulier le domaine des dispositifs d'estimation d'état utilisés pour le pilotage de telles transmissions.
Les transmissions infiniment variables se distinguent en particulier des boîtes de vitesses par le fait que le rapport des vitesses entre l'arbre relié aux roues du véhicule et l'arbre relié au moteur thermique peut varier d'une manière continue. Il n'est pas nécessaire d'intercaler un embrayage entre le moteur thermique du véhicule et la transmission.
On connaît des transmissions infiniment variables qui comprennent deux machines électriques dont l'une peut fonctionner en générateur et l'autre en moteur. Ainsi, la puissance motrice est transmise du moteur thermique aux roues du véhicule par au moins une voie mécanique et par une voie électrique parallèle.
En faisant varier la proportion de l'énergie transmise par une voie ou par l'autre, il est possible, avec une même configuration mécanique, de faire varier le rapport de la vitesse de l'arbre relié aux roues sur la vitesse de l'arbre relié au moteur thermique. La courbe reliant ce rapport de vitesse à la proportion d'énergie transmise par la voie électrique est une caractéristique de la configuration mécanique de la transmission.
Dans les demandes de brevets FR 2 847 015 et FR 2 847 321
(RENAULT), les transmissions infiniment variables décrites présentent plusieurs trains épicycloïdaux et plusieurs modes de fonctionnement. Chacun des modes de fonctionnement présente une courbe caractéristique. Le fait de changer de mode de fonctionnement permet d'optimiser le rendement énergétique de la transmission pour une plage étendue de rapport de vitesses. Une difficulté de ce type de transmission est que le changement de mode ne peut se faire que pour une certaine coïncidence de vitesses entre des organes internes à la transmission.
Par ailleurs, les véhicules automobiles présentent souvent un calculateur présentant plusieurs couches de supervision afin de gérer les relations des différents organes du véhicule.
L'invention propose un dispositif d'estimation d'état pour transmission infiniment variable de véhicule automobile, ainsi qu'une telle transmission, apte à déterminer des grandeurs physiques d'entrée/sortie de la transmission, permettant à une couche supérieure de supervision du véhicule de piloter le moteur thermique et les deux machines électriques pour atteindre un point de fonctionnement du GMP calculé en temps réel.
Selon un mode de réalisation, l'invention porte sur un dispositif d'estimation pour transmission de véhicule automobile, infiniment variable entre trois arbres d'entrée reliés à deux machines électriques, à un moteur thermique et un arbre de sortie relié à des roues du véhicule. Le dispositif comprend au moins des moyens de détermination en temps réel des vitesses de rotation et des couples exercés sur les arbres d'entrée des deux machines électriques.
Le dispositif tient compte des inerties, perçues par les arbres d'entrée ou de sortie, des organes extérieurs à la transmission reliés cinématiquement aux dits arbres d'entrée ou de sortie.
Le dispositif comprend un moyen de calcul, en fonction desdites inerties, d'au moins le couple exercé sur l'arbre de sortie.
Un tel dispositif permet de suivre non seulement le lien cinématique mais également le lien dynamique entre des arbres d'entrée et l'arbre de sortie de la transmission. Le fait d'intégrer dans le calcul les inerties extérieures à la transmission permet, à partir de la valeur en temps réel de certaines grandeurs physiques d'entrée/sortie de la transmission telles que des couples ou des vitesses, de calculer une estimation également en temps réel d'autres grandeurs physiques de la transmission, telle que le couple de sortie. Cela permet une supervision du véhicule plus robuste aux perturbations et aux bruits de mesure.
Selon un mode de réalisation, l'invention porte sur un dispositif pour une transmission infiniment variable présentant au moins un mode de fonctionnement. Le dispositif est apte à déterminer en temps réel des grandeurs physiques prises parmi les couples et/ou les vitesses des arbres d'entrée et/ou de sortie. Le nombre de grandeurs physiques déterminées est adapté au nombre de degrés de liberté dudit mode de fonctionnement de façon que le moyen de calcul soit apte à calculer une valeur estimée de l'ensemble des autres couples et/ou vitesses des arbres d'entrée et/ou sortie de la transmission. Lorsque la transmission infiniment variable présente une pluralité de modes de fonctionnement, le dispositif peut comprendre un moyen de calcul dédié pour chacun des modes de la transmission. Il comprend en outre un capteur d'état du mode de fonctionnement en cours et un moyen de sélection du moyen de calcul dédié à activer. Cela permet en particulier de déterminer le comportement dynamique des différents organes de la transmission y compris lorsqu'il y a une interruption momentanée du lien cinématique entre les arbres d'entrée et de sortie. Cela permet de connaître le comportement dynamique de la transmission lors des phases transitoires entre deux changements de modes et permet d'assurer une continuité d'estimation des grandeurs physiques liées à la transmission pouvant être utilisées par une couche supérieure de supervision du véhicule. Avantageusement, le dispositif comprend un moyen de détermination des couples internes exercés sur une pluralité d'organes internes à la transmission en fonction des couples appliqués aux trois arbres d'entrée et à l'arbre de sortie de la transmission.
Cela permet de choisir l'endroit où l'on va introduire physiquement un capteur de couple et/ou de vitesse, qui n'est plus obligé d'être disposé sur l'arbre dont on a besoin particulièrement de connaître le couple et/ou la vitesse, par exemple pour déterminer une coïncidence de vitesse nécessaire pour changer de mode.
Selon un mode de réalisation, au moins un moyen de calcul est de type récursif selon une fréquence d'échantillonnage. Le fait de disposer simultanément des valeurs déterminées, mesurées ou calculées à un instant antérieur à l'instant en cours ainsi que des valeurs des couples et des inerties affectant, dans l'instant en cours, les arbres d'entrée/sortie, permet de calculer des vitesses estimées par une formule récursive permettant de calculer par des combinaisons linéaires simples, des variables pour un indice « k+1 » en fonction de données mesurées ou déterminées et des mêmes variables à un indice « k ». Il est également possible de calculer les vitesses estimées par des équations transposant directement les lois de la dynamique. Les dérivées des vitesses peuvent être approchées par une différence entre la vitesse à l'instant antérieur et celle à l'instant en cours. Avantageusement, les moyens de détermination en temps réel des vitesses des arbres d'entrée des deux machines électriques comprennent des capteurs de vitesse.
Avantageusement, les moyens de détermination en temps réel des couples des machines électriques comprennent un capteur de courant d'alimentation desdites machines, un capteur de vitesse et une cartographie de fonctionnement desdites machines.
Avantageusement, le dispositif comprend un moyen de détermination en temps réel du couple généré par la combustion interne du moteur thermique. Le dispositif est apte à déterminer un couple de frottement moteur. Avantageusement, le dispositif comprend un moyen de détermination en temps réel de la vitesse de l'arbre de sortie. Le dispositif est apte à calculer un couple résistant estimé exercé par le véhicule sur l'arbre de sortie. Le fait de décrire le comportement dynamique de la transmission dans des phases transitoires où le lien cinématique entre les arbres d'entrée et l'arbre de sortie est interrompu, renseigne sur les efforts exercés au cours de cette phase sur l'arbre de sortie par des organes extérieurs à la transmission. Ces efforts incluent le frottement de l'air sur le véhicule et l'adhérence des pneumatiques sur la route.
Selon un autre aspect, l'invention porte sur une transmission. La transmission comprend un dispositif d'estimation, un train épicycloïdal amont et un train épicycloïdal aval présentant chacun trois entrées. La transmission comprend en outre une première et une deuxième chaîne cinématique. La première chaîne cinématique relie l'arbre d'entrée du moteur thermique et une première entrée du train épicycloïdal amont à une première entrée du train épicycloïdal aval. La deuxième chaîne cinématique relie des deuxièmes entrées des trains épicycloïdaux amont et aval et comprend un dispositif de changement de mode. La troisième entrée du train épicycloïdal amont et la deuxième entrée du train épicycloïdal aval sont reliées par une voie électrique de transmission. La troisième entrée du train épicycloïdal aval est reliée aux roues.
Le dispositif de changement de mode introduit le long de la deuxième chaîne cinématique des rapports de transmission pouvant prendre plusieurs valeurs. Ainsi, pour un même rapport de transmission globale entre l'arbre d'entrée du moteur thermique et l'arbre de sortie, la proportion d'énergie transmise par les deux chaînes cinématiques par rapport à celle transmise par la voie électrique peut varier. A chacun des rapports du dispositif de changement de mode correspond un mode de fonctionnement global de la transmission. Le dispositif d'estimation peut permettre de déterminer l'instant approprié pour changer de mode de fonctionnement.
Avantageusement, la première chaîne cinématique comprend un embrayage monté en série le long de la première chaîne cinématique et un frein apte à immobiliser la partie de la première chaîne cinématique comprise entre l'embrayage et la première entrée du train d'engrenage épicycloïdal aval. Avantageusement, la transmission comprend un moyen de calcul dédié à un mode de fonctionnement neutre, activé lorsque l'embrayage et le frein de la première chaîne cinématique sont simultanément ouverts.
Avantageusement, la transmission comprend un moyen de calcul dédié à un mode de fonctionnement de marche arrière, activé lorsque l'embrayage est ouvert et que le frein est fermé. Avantageusement, la transmission comprend un moyen de calcul dédié à un mode de fonctionnement zéro émission, activé lorsque l'embrayage et le frein sont simultanément fermés.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une illustration d'une transmission infiniment variable et des degrés de liberté de fonctionnement de la transmission ; - la figure 2 est une illustration d'un mode de réalisation d'une telle transmission ; la figure 3 est une illustration d'un dispositif d'estimation ; et la figure 4 est une illustration d'un dispositif d'estimation de type récursif. Comme illustré sur la figure 1, une transmission 1 est reliée à un moteur thermique 2 par un premier arbre d'entrée 3, à une première machine électrique 4 par un deuxième arbre d'entrée 5 et à une deuxième machine électrique 6 par un troisième arbre d'entrée 7 ainsi qu'à des roues 8 du véhicule automobile par un arbre de sortie 9. La première machine électrique 4 et la deuxième machine électrique 6 sont reliées électriquement entre elles et à un accumulateur tampon
10.
Au rendement énergétique de la transmission près, l'énergie fournie par le moteur thermique 2 est égale à la somme des énergies reçues ou transmises aux roues 8 et à l'accumulateur 10. Les grandeurs physiques dynamiques de la transmission 1 comprennent la vitesse de rotation angulaire Wi et le couple transmis Ti du premier arbre d'entrée 3, la vitesse de rotation Wl et le couple Tl du deuxième arbre d'entrée 5, la vitesse de rotation W2 et le couple T2 du troisième arbre d'entrée 7 et la vitesse de rotation Wo et le couple To de l'arbre de sortie 9. Les couples et les vitesses sont des valeurs algébriques pouvant prendre chacune des valeurs positives ou négatives. La puissance transmise par la première machine électrique 4 est le produit WIvTl. Cette puissance transmise est positive ou négative selon que la machine électrique fonctionne en moteur ou en générateur. Si la transmission 1 n'établissait aucun lien cinématique entre les arbres d'entrée et de sortie, chacune des grandeurs physiques dynamiques pourraient évoluer indépendamment l'une de l'autre. Cela signifie qu'une telle transmission présenterait 8 degrés de liberté et n'aurait aucun intérêt. Le but d'une transmission est que, lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur, les roues du véhicule soient entraînées, c'est-à-dire qu'il y ait un seul degré de liberté. Le fait de pouvoir stocker une partie de l'énergie produite par le moteur thermique 2 dans l'accumulateur 10, ou de pouvoir puiser de l'énergie dans l'accumulateur 10 autorise un deuxième degré de liberté entre les grandeurs dynamiques de la transmission 1. Une transmission infiniment variable doit donc assurer deux degrés de liberté entre les huit grandeurs dynamiques d'entrée et sortie pour la plupart des modes de fonctionnement de marche avant et de marche arrière. Toutefois, un mode de fonctionnement à un seul degré de liberté peut présenter un intérêt particulier pour assurer par exemple un fonctionnement du véhicule sans aucune émission polluante. L'énergie entraînant le véhicule provient exclusivement de l'accumulateur 10.
Par ailleurs, un mode de fonctionnement à trois degrés de liberté ou plus revient à interrompre le lien cinématique entre les roues et les trois arbres d'entrée
3, 5 et 7. Cette situation existe lorsque le levier de commande de la transmission est en position neutre. Dans ce mode de fonctionnement, ou lorsque l'arbre de sortie est bloqué (pied sur le frein), le moteur thermique peut continuer à recharger l'accumulateur 10 sans exercer de couple sur l'arbre de sortie 9. On va à l'aide de la figure 2 illustrer un mode de réalisation d'une transmission infiniment variable. Les références déjà décrites dans la figure 1 portent les mêmes références et désignent les mêmes entités dans l'ensemble des figures.
Le premier arbre d'entrée 3 est relié cinématiquement à une première entrée d'un train d'engrenage épicycloïdal amont Gl. L'arbre de sortie 9 est relié via un rapport de démultiplication 11 et un différentiel l ia à une troisième entrée d'un train d'engrenage épicycloïdal aval G2. Une première chaîne cinématique relie les premier arbre d'entrée 3 et la première entrée du train épicycloïdal amont Gl à une première entrée du train d'engrenage épicycloïdal aval G2. La première chaîne cinématique comprend successivement la première entrée du train épicycloïdal amont Gl, un dispositif à rapport fixe 12, un embrayage de marche arrière 13, un frein de marche arrière 14 et une première entrée du train d'engrenage épicycloïdal aval G2. Le frein de marche arrière 14 permet d'immobiliser la première entrée du train d'engrenage épicycloïdal aval G2. Une deuxième chaîne cinématique comprend successivement une deuxième entrée du train d'engrenage épicycloïdal amont Gl, un dispositif de changement de mode 15, un dispositif à rapport fixe 16 et une deuxième entrée du train d'engrenage épicycloïdal aval G2.
L'arbre d'entrée 5 relie la première machine électrique 4 à une troisième entrée du train d'engrenage épicycloïdal amont Gl. L'arbre d'entrée 7 relie la deuxième machine électrique 6 à la deuxième entrée du train d'engrenage épicycloïdal aval G2 par l'intermédiaire d'un dispositif à rapport fixe 16a.
Le dispositif de changement de mode 15 comprend un train d'engrenage épicycloïdal G3 dont une première entrée est reliée à la deuxième entrée du train d'engrenage épicycloïdal amont Gl et la deuxième entrée est reliée au dispositif à rapport fixe 16. Un frein de changement de mode 19 permet d'immobiliser une troisième entrée du train d'engrenage épicycloïdal G3. Les deuxième et troisième entrées du train d'engrenage épicycloïdal G3 sont reliées par un embrayage de changement de mode 18 et un dispositif à rapport fixe 17.
On va maintenant décrire différents modes de fonctionnement de la transmission, et tout d'abord les modes de transmission présentant deux degrés de liberté. Lorsque l'embrayage de marche arrière 13 est fermé et que le frein de marche arrière 14 est ouvert, la première chaîne cinématique relie sans contrainte les premières entrées des trains d'engrenage épicycloïdaux Gl et G2. Lorsque de plus, le frein de changement de mode 19 est fermé et que l'embrayage 18 est ouvert, le dispositif de changement de mode 15 présente un rapport de transmission donné fonction du train d'engrenage épicycloïdal G3 qui s'ajoute au dispositif à rapport fixe 16. Cette configuration correspond à un premier mode de fonctionnement de marche avant.
Lorsque l'embrayage de marche arrière 13 est fermé et que le frein de marche arrière 14 est ouvert, que le frein de changement de mode 19 est ouvert et que l'embrayage de changement de mode 18 est fermé, la première chaîne cinématique relie directement les premières entrées des deux trains épicycloïdaux amont Gl et aval G2. De plus, le dispositif de changement de mode 15 présente un rapport de transmission dépendant du rapport de démultiplication 17. La deuxième chaîne cinématique relie les deuxièmes entrées des trains d'engrenage épicycloïdaux amont Gl et aval G2 avec un rapport correspondant au dispositif 16. Cette configuration correspond à un deuxième mode de fonctionnement de marche avant. Chacun des premier et deuxième modes de fonctionnement de marche avant présente une plage de rapports de transmission entre l'arbre d'entrée 3 et l'arbre de sortie 9 pour lesquels la proportion de l'énergie transitant par la voie électrique entre les machines électriques 4 et 6 est minimum. Les nombres de dentures des différentes entrées des trains d'engrenage épicycloïdaux ainsi que les rapports de transmission des dispositifs 12, 16 et 17 sont calculés pour que ces deux plages optimisées du point de vue énergétique se succèdent l'une à l'autre. Il peut également être intéressant que la première plage de rapport de transmission optimisée du premier mode de marche avant comprenne un rapport de transmission nul permettant d'arrêter les roues du véhicule sans arrêter le moteur thermique 2.
Lorsque l'embrayage 13 de marche arrière est ouvert et que le frein de marche arrière 14 est fermé, l'énergie est transmise du moteur thermique vers les roues 8 du véhicule en se partageant entre la deuxième chaîne cinématique et la voie électrique. Le sens de rotation des roues est inversé. Cette configuration correspond à un mode de fonctionnement de marche arrière.
Dans les trois modes de fonctionnement précédemment décrits, les machines électriques 3 et 6 peuvent prendre n'importe quelle vitesse Wl et W2 qui sont les deux degrés de liberté de la transmission. Ils permettent de déterminer l'ensemble des autres vitesses de rotation de la transmission.
On va maintenant décrire un mode de fonctionnement à un seul degré de liberté. Lorsque simultanément l'embrayage 13 et le frein 14 de marche arrière ainsi que le frein 19 de changement de mode sont fermés et que l'embrayage de changement de mode 18 est ouvert, l'arbre d'entrée 3 est immobilisé et le dispositif de changement de mode 15 présente un rapport fixe. Dans ce mode de fonctionnement, l'énergie mécanique transite depuis les machines électriques 4 et 6 vers l'arbre de sortie 9. Les vitesses de rotation Wl et W2 des arbres d'entrée 5 et 7 sont liées entre elles. Wl est le seul degré de liberté de la transmission. L'énergie transmise aux roues 8 est directement issue de l'accumulateur 10. Un autre mode de fonctionnement à 1 degré de liberté existe lorsque simultanément l'embrayage de changement de mode 18, le frein de changement de mode 19, l'embrayage de marche arrière 13 sont fermés, et que le frein de marche arrière 14 est ouvert. Dans ce mode de fonctionnement, la deuxième chaîne cinématique est immobilisée ainsi que la deuxième machine électrique 6. Ce mode de fonctionnement est un mode de fonctionnement transitoire entre le premier et le deuxième mode de fonctionnement de marche avant qui présentent deux degrés de liberté.
Un mode de fonctionnement à trois degrés de liberté correspond au cas où seul le frein de changement de mode 19 est fermé et que simultanément, l'embrayage de changement de mode 18, l'embrayage de marche arrière 13 et le frein de marche arrière 14 sont ouverts. Dans ce cas, la chaîne cinématique entre les arbres d'entrée 3, 5 et 7 et l'arbre de sortie 9 est interrompue. Cela correspond à une position de point neutre de la transmission.
On va maintenant décrire les équations reliant les grandeurs physiques s'exerçant sur les arbres d'entrée 3, 5, 7 et l'arbre de sortie 9, qui dépendent principalement du nombre de degrés de liberté du mode de fonctionnement considéré.
Pour les modes de fonctionnement à un ou à deux degrés de liberté, il existe un lien matriciel fixe ne dépendant que des dentures des engrenages des trains épicycloïdaux entre (Wi, Wo, Wl, W2), ainsi qu'entre (Ti, To, Tl, T2). Cependant, pour un mode de fonctionnement à trois degrés de liberté, lorsque le lien cinématique est interrompu entre les arbres d'entrée 3, 5, 6 et l'arbre de sortie 9, il subsiste un lien dynamique.
En effet, lorsque la transmission fonctionne au point neutre, une partie des pignons de la transmission sont en lien cinématique exclusif avec l'arbre de sortie 9, une autre partie des pignons est en lien exclusif avec l'arbre d'entrée avec l'arbre 3 du moteur et les autres pignons sont en lien cinématique avec les deux arbres 3 et 9. Malgré l'interruption du lien cinématique global entre l'arbre d'entrée 3 et l'arbre de sortie 9, l'arbre de sortie 3 continue d'être en lien avec l'inertie du véhicule et avec un couple de frottement Tro du véhicule. Le couple de frottement Tro intègre notamment le frottement du véhicule sur l'air et le frottement des pneumatiques sur la route. L'ensemble de ces efforts provoque l'emballement des pignons reliés exclusivement à l'arbre de sortie 9. De même, l'arbre d'entrée 3 du moteur thermique 2 est relié en permanence à l'inertie du moteur et à un couple résistant Trth du moteur thermique. Le couple résistant Trth intègre les frottements internes du moteur. L'arbre d'entrée 3 peut être également soumis à un couple moteur dû à la combustion thermique Tth.
Selon le principe fondamental de la dynamique, la somme des couples exercés sur un arbre est égale au produit de l'inertie perçue par cet arbre multiplié par l'accélération angulaire de l'arbre. Le lien dynamique entre l'arbre d'entrée 3 et l'arbre de sortie 9 est régi par les équations suivantes où apparaissent les trois degrés de liberté que sont les vitesses de rotation Wl de l'arbre d'entrée 5, W2 de l'arbre d'entrée 7 et Wo de l'arbre de sortie 9.
Figure imgf000011_0001
Wl Tl d
Jneu • — Wl Tl +'Meu • (7 (El) dt Wo Tw
Figure imgf000012_0001
Dans l'équation (El), la matrice Mneu est une matrice ligne. Dans le cas particulier de transmission à trois degrés de liberté illustré en figure 2, le troisième terme de la matrice Mneu est nul. En effet, Wi est entièrement déterminé par la connaissance de Wl et de W2. Cependant, ce troisième terme pourrait ne pas être nul pour d'autres configurations de transmission présentant trois degrés de liberté.
La forme de l'équation (El) couvre l'ensemble des liens cinématiques des transmissions à trois degrés de liberté.
Dans l'équation (E2), la matrice 'Mneu est le vecteur transposé de la matrice ligne Mneu. Le terme 'Mneu^Tth +Trth) exprime la contribution en couple de l'arbre d'entrée 3 sur les trois arbres 5, 7 et 9 à travers la transmission.
Les couples Tl, T2, Tro sont les couples exercés directement par l'extérieur de la transmission sur les trois arbres 5, 7 et 9. La matrice Jneu est une matrice 3x3 dont les termes diagonaux expriment l'inertie des trois arbres 5, 7 et 9 ainsi que l'inertie des organes extérieurs à la transmission reliés cinématiquement aux trois arbre 5, 7 et 9. Les termes hors de la diagonale expriment l'inertie induite sur l'un des trois arbres 5, 7 et 9 par l'inertie d'un autre de ces trois arbres 5, 7 et 9 au travers du lien cinématique établi par la transmission. Chacune des trois lignes de l'équation (E2) expriment l'équation générale de la dynamique pour chacun des trois arbres 5, 7 et 9. La somme des couples exercée sur un arbre directement par l'extérieur de la transmission ou au travers de la transmission est égale à la somme des produits des inerties directes ou induites par l'accélération angulaire correspondante.
Dans l'équation (E3), la matrice Aneu est une matrice 2x3 et la matrice Bneu est une matrice 2x2. L'équation (E3) exprime séparément la contribution en couple sur l'arbre d'entrée 3 et sur l'arbre de sortie 9, des couples de frottement
Trth du moteur thermique et Tro du véhicule indépendamment des consignes de couple données aux motorisations que sont le moteur thermique 2 et les deux machines électriques 4 et 6. L'ensemble des matrices Aneu, Bneu, Mneu, Jneu dépendent des dentures des engrenages et de la configuration de la transmission. Si on connaît en temps réel les grandeurs physiques Wl, W2, Wo, Tl, T2, Tth, les six équations issues de (El), (E2), (E3), permettent de calculer les autres grandeurs physiques Wi, Ti, To, Tro, Trth.
On va maintenant exposer les équations décrivant le comportement dynamique et cinématique des transmissions à deux degrés de liberté que sont les vitesses Wl et W2 des deux machines électriques 4 et 6.
(E4)
Figure imgf000013_0001
L'équation (E4) exprime le lien cinématique des vitesses des arbres 3 et 9 par rapport aux vitesses Wl et W2.
Tth + Trth
(E5) dt
Figure imgf000013_0002
Tro
L'équation (E5) exprime le comportement dynamique des arbres 5 et 7.
(E6)
Figure imgf000013_0003
L'équation (E6) exprime les couples s'exerçant sur les arbres 3 et 5, directement et au travers de la transmission.
Les matrices Al, Bl, Ml, Jl dépendent des dentures de la configuration de la transmission pour le premier mode de marche avant précédemment décrit.
Un autre jeu de matrice A2, B2, M2, J2 permet de décrire le comportement du deuxième mode de marche avant. Un autre jeu de matrice Ar, Br, Mr, Jr permet de décrire le comportement du mode de marche arrière.
De manière similaire, les équations décrivant le comportement dynamique et cinématique des transmissions à un degré de liberté sont les suivantes : Wl
Wi = Mz » Wl (E7)
Wo
Tl a
Jz • — (Wl) = TWMz ' Tth + Trth (E8) dr '
Tw
(E9)
Figure imgf000014_0001
Pour chacun des modes à deux degrés de liberté ainsi que pour le mode à un degré de liberté, si on connaît en temps réel les grandeurs physiques Wl, W2, Tl, T2, Tth, les six équations issues de (E4), (E5), (E6) ou les six équations issues de (E7), (E8), (E9) permettent de calculer les six autres grandeurs physiques que sont Wi, Wo, Ti, To, Tro, Trth.
Comme illustré sur la figure 3, le dispositif d'estimation des grandeurs physiques de la transmission comprend un moyen 20 de détermination en temps réel de six grandeurs physiques que sont les vitesses Wl, W2 et Wo des arbres d'entrée 5 et 7 des machines électriques 4 et 6 et de l'arbre de sortie 9 ainsi que les couples Tl, T2 exercés par les machines électriques 5 et 6 sur les arbres d'entrée 5 et 7 et le couple Tth généré par la combustion interne du moteur thermique.
Dans une variante, le moyen de détermination 20 comprend un ensemble de capteurs mesurant directement les vitesses Wl_mes, W2_mes et Wo_mes, des capteurs de courant d'alimentation des machines électriques 4 et 6 et un capteur de position de l'accélérateur du véhicule. Le moyen de détermination comprend des carto graphies des couples Tl et T2 générés par les machines électriques 4 et 6 et du couple Tth généré par la combustion thermique, en fonction des courants d'alimentation ou de la position de l'accélérateur ainsi que des vitesses de rotation des trois motorisations 2, 4 et 6. Le moyen de détermination 20 comprend un moyen de calcul relié à des mémoires comprenant la cartographie et recevant les signaux représentatifs des vitesses mesurées Wl_mes, W2_mes, Wo_mes, et émet des signaux représentatifs des valeurs déterminées des couples Tl_det, T2_det et Tth det. Le dispositif d'estimation comprend également un moyen 21 de réception des matrices Al, Bl, Ml, Jl ; un moyen 22 de réception des matrices A2, B2, M2,
J2 ; un moyen 23 de réception des matrices Ar, Br, Mr, Jr ; un moyen 24 de réception des matrices Az, Bz, Mz, Jz ; et un moyen 25 de réception des matrices Aneu, Bneu, Mneu et Jneu.
Dans une variante, le dispositif comprend des mémoires de stockage non représentés des matrices ci-dessus.
Le dispositif comprend également des estimateurs 26, 27, 28, 29 et 30 dédiés respectivement au premier mode de marche avant, au deuxième mode de marche avant, au mode de marche arrière, au mode zéro émission, et au mode neutre. Les estimateurs 26, 27, 28 et 29 reçoivent chacun le même vecteur des cinq grandeurs physiques suivantes Wl_mes, W2_mes, Tl_det, T2_det, Tth_det.
Lesdits estimateurs calculent chacun un vecteur X de six grandeurs physiques estimées : Wi_est, Wo_est, Trth_est, Tro_est, Ti_est et To_est. Les estimateurs dédiés 26, 27 et 28 sont respectivement reliés aux moyens de réception dédiés 21, 22 et 23 et calculent le vecteur X selon l'ensemble des équations (E4), (E5), (E6) et les matrices correspondant au mode de fonctionnement de transmission simulé par l'estimateur dédié correspondant. L'estimateur 29 est relié au moyen de réception 24 et calcule le vecteur X selon les équations (E7), (E8), (E9) et les matrices correspondantes.
L'estimateur 30 reçoit un vecteur de six grandeurs physiques Wl_mes,
W2_mes, Wo_mes, Tl_det, T2_det, Tth_det. L'estimateur 30 calcule un vecteur
X de cinq grandeurs physiques estimées : Wi_est, Trth_est, Tro_est, Ti_est,
To_est selon les équations (El), (E2), (E3) et les matrices correspondant au mode neutre.
Le dispositif d'estimation comprend un capteur d'état 31 relié à l'embrayage 13 et au frein 14 de marche arrière, ainsi qu'à l'embrayage 18 et au frein 19 de changement de mode. Le dispositif comprend en outre un calculateur de mode en cours 32 relié au capteur d'état 31 et pilotant un commutateur 33. En fonction de l'état ouvert ou fermé des organes 13, 14, 18, 19, le commutateur 33 affecte à un bus de sortie 34, le vecteur X issu de l'estimateur dédié 26, 27, 28, 29 ou 30 correspondant au mode de fonctionnement de la transmission en cours.
Les équations (E2), (E5) et (E8) comprennent des valeurs des dérivées des vitesses mesurées Wl_mes, W2_mes et Wo_mes. Les estimateurs dédiés comprennent des moyens de calcul de ces dérivées.
Dans une variante, le dispositif d'estimation comprend des matrices mémorisées pour au moins un mode de fonctionnement permettant de déduire un certain nombre de couples d'arbres, internes à la transmission, en fonction des couples Tl_mes, T2_mes, Ti_est, To_est. Par exemple, il est intéressant de connaître les couples des arbres le long de la deuxième chaîne cinématique de la transmission de part et d'autre du dispositif 15 de changement de mode. Cela permet d'agir sur les embrayages 18 ou sur le frein 19 à un moment de moindre vitesse relative de part et d'autre de l'embrayage 18 ou du frein 19.
On va maintenant décrire à l'aide de la figure 4 un dispositif d'estimation de type récursif. C'est-à-dire que les estimateurs dédiés 26 à 30 utilisent des formules de calcul récursives pour estimer les grandeurs physiques. Autrement dit, le dispositif d'estimation comporte un bus de retour 35 muni d'un retardateur 36 et comprend également une horloge non représentée imposant une fréquence d'échantillonnage. Tous les autres organes de la figure 4 portant les mêmes références que des organes en figure 3 sont identiques.
Le bus de retour 35 prélève sur le bus de sortie 34 un vecteur X(k) comprenant les grandeurs physiques estimées correspondant au mode de fonctionnement en cours de la transmission à l'instant « k ».
Wi_ est(k)
Trth _est(k)
Tw _est(k)
X(k) = (ElO)
Ti _ est(k)
To _ est{k)
Wo _est(k)
Le retardateur 36 mémorise le vecteur X(k) et le met à la disposition du moyen de détermination 20 et des estimateurs dédiés 26 à 30, à l'instant « k+1 ». Les estimateurs dédiés 26 à 30 calculent chacun respectivement un vecteur estimé X1CkH-I), X2(k+1), XR(k+l), Xz(k+1), Xneu(k+1) correspondant à leur mode de fonctionnement respectif selon la formule (El 1) :
'Tl_àet(k) ~ 'Wl_ mes(k)~
Xz (k + l) = Cz • Xz(k)+ D1 T2_ det(k) + a < W2_mes(k) - Ez . Xz {k)
Tth_ det(k) Wo _ mes(k)
Les matrices Cz, Dz, Ez dépendent directement des matrices Az, Bz, Mz, Jz précédemment décrites et sont fournies à l'estimateur 29 par le moyen de réception 24. De même, les autres estimateurs dédiés 26, 27, 28, 30 reçoivent, ou disposent dans une mémoire, des matrices C, D, E correspondant à leur mode de fonctionnement. Les formes identiques des données de sortie X(k) et d'entrée de chaque estimateur dédié 26 à 30 permet de changer de mode de fonctionnement de la transmission. Par exemple, en passant du mode neutre au premier mode de marche avant entre les instants « k » et « k+1 », l'estimateur dédié au premier mode de marche avant à l'instant « k+1 » utilise pour le calcul de X^k+l), le vecteur Xneu(k) issu de l'estimateur neutre à l'instant « k ». Dans cet exemple, la valeur Wneuo_est(k) est simplement ignorée par l'estimateur dédié du premier mode de marche avant. Dans ce dispositif d'estimation, il n'y a pas de calcul des dérivées des vitesses de rotation des arbres. Les estimateurs dédiés 26 à 30 effectuent des opérations simples de multiplication et d'addition. De plus, le fait d'asservir le calcul à partir des grandeurs physiques estimées permet de filtrer les variations ne devant pas être prises en compte et d'assurer une continuité de l'estimation de la transmission quel que soit son mode de fonctionnement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'estimation d'état pour transmission (1) de véhicule automobile, infiniment variable entre trois arbres d'entrée (3, 5, 7) reliés à deux machines électriques (4, 6), à un moteur thermique (2) et un arbre de sortie (9) relié à des roues (8) du véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins des moyens de détermination en temps réel (20) des vitesses de rotation (Wl, W2) et des couples (Tl, T2) exercés sur les arbres d'entrée (5, 7) des deux machines électriques (4, 6), qu'il est apte à recevoir des signaux représentatifs des inerties (Jl), perçues par les arbres d'entrée (3, 5, 7) ou de sortie (9), des organes extérieurs à la transmission (1) reliés cinématiquement auxdits arbres d'entrée (3, 5, 7) ou de sortie (9), et qu'il comprend un moyen de calcul (26), en fonction desdites inerties (Jl), d'au moins le couple (To) exercé sur l'arbre de sortie (9).
2. Dispositif selon la revendication 1, pour transmission infiniment variable présentant au moins un mode de fonctionnement, le dispositif étant apte à déterminer en temps réel des grandeurs physiques prises parmi les couples (Tl, T2) et/ou les vitesses (Wl, W2, Wo) des arbres d'entrée (5, 7) et/ou de sortie (9), le nombre de grandeurs physiques déterminées étant adapté au nombre de degrés de liberté dudit mode de fonctionnement de façon que le moyen de calcul (29, 30) soit apte à calculer une valeur estimée de l'ensemble des autres couples (Ti, To) et/ou vitesses (Wi, Wo) des arbres d'entrée (3) et/ou sortie (9) de la transmission
(1).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, pour transmission infiniment variable présentant une pluralité de modes de fonctionnement, le dispositif comprenant un moyen de calcul dédié (29, 30) pour chacun des modes de la transmission, le dispositif comprenant en outre un capteur d'état (31) du mode de fonctionnement en cours et un moyen de sélection (33) du moyen de calcul dédié à activer.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un moyen de détermination des couples internes exercés sur une pluralité d'organes (G3, 13, 18) internes à la transmission en fonction des couples (Tl, T2, Ti, To) appliqués aux trois arbres d'entrée (3, 5, 7) et à l'arbre de sortie (9) de la transmission (1).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel au moins un moyen de calcul est de type récursif selon une fréquence d'échantillonnage.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle les moyens de détermination (20) en temps réel des vitesses (Wl, W2) des arbres d'entrée (5, 7) des deux machines électriques (4, 6) comprennent des capteurs de vitesse.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les moyens de détermination (20) en temps réel des couples (Tl, T2) des machines électriques (4, 6) comprennent un capteur de courant d'alimentation desdites machines (4, 6), un capteur de vitesse et une cartographie de fonctionnement desdites machines (4, 6).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un moyen de détermination en temps réel du couple (Tth) généré par la combustion interne du moteur thermique (2), le dispositif étant apte à déterminer un couple de frottement moteur (Trth).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant un moyen de détermination (20) en temps réel de la vitesse (Wo) de l'arbre de sortie (9), le dispositif étant apte à calculer un couple résistant estimé (Tro) exercé par le véhicule sur l'arbre de sortie (9).
10. Transmission comprenant un dispositif d'estimation d'état selon l'une quelconque des revendications précédentes, et comprenant un train épicycloïdal amont (Gl) et un train épicycloïdal aval (G2) présentant chacun trois entrées, comprenant en outre une première et une deuxième chaîne cinématique, la première chaîne cinématique reliant l'arbre d'entrée (3) du moteur thermique (2) et une première entrée du train épicycloïdal amont (Gl) à une première entrée du train épicycloïdal aval (G2), la deuxième chaîne cinématique reliant des deuxièmes entrées des trains épicycloïdaux amont (Gl) et aval (G2) et comprenant un dispositif de changement de mode (15), la troisième entrée du train épicycloïdal amont (Gl) et la deuxième entrée du train épicycloïdal aval (G2) étant reliées par une voie électrique de transmission, la troisième entrée du train épicycloïdal aval (G2) étant reliée aux roues (8).
11. Transmission selon la revendication 10, dans laquelle la première chaîne cinématique comprend un embrayage (13) monté en série le long de la première chaîne cinématique et un frein (14) apte à immobiliser la partie de la première chaîne cinématique comprise entre l'embrayage (13) et la première entrée du train d'engrenage épicycloïdal aval (G2).
12. Transmission selon la revendication 11, comprenant un dispositif d'estimation selon les revendications 3 et 9 prises dans leur ensemble, et un moyen de calcul (30) dédié à un mode de fonctionnement neutre, activé lorsque l'embrayage (13) et le frein (14) de la première chaîne cinématique sont simultanément ouverts.
13. Transmission selon la revendication 11 ou 12, comprenant un dispositif d'estimation selon la revendication 3, et un moyen de calcul (28) dédié à un mode de fonctionnement de marche arrière, activé lorsque l'embrayage (13) est ouvert et que le frein (14) est fermé.
14. Transmission selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, comprenant un dispositif d'estimation selon la revendication 3, et un moyen de calcul (29) dédié à un mode de fonctionnement zéro émission, activé lorsque l'embrayage (13) et le frein (14) sont simultanément fermés.
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