WO2013001206A1 - Procede de controle d'une boite de vitesses automatique - Google Patents

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Thierry Hecketsweiler
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
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    • F16H2061/161—Inhibiting or initiating shift during unfavourable conditions, e.g. preventing forward reverse shift at high vehicle speed, preventing engine over speed by checking feasibility of shifts, i.e. determine if requested shift can be successfully completed and post shift values are in an acceptable range

Definitions

  • the present invention relates to a control method for an automated gearbox of a motor vehicle, as well as a computer, a gearbox and a motor vehicle implementing such a method.
  • Some motor vehicles have an automatic gearbox, which can be a manual gearbox type gearbox, a double clutch gearbox, or an automatic transmission comprising planetary gear trains to achieve different gear ratios.
  • some vehicles also include a means of automatic control of the speed of the vehicle, to follow a speed setpoint such as speed control systems called “Cruise control", or to avoid exceeding this speed reference.
  • the automatic gearboxes include a management computer containing in memory speed-shifting laws, and receiving various information on the driver's request such as the position of the gas pedal, as well as on the operation of the vehicle as its speed. and the rotational speed of the engine, to determine the moments of changes in speed ratios.
  • a type of known transmission control method presented in particular by the document US-B2-6801845, realizes an adaptation of the laws of passage of the speed ratios according to external influences of circulation as the variations of slope of the road, to optimize this choice of speed ratio.
  • actuators in the gearbox comprising clutches or brakes, decreases in torque or a break in the torque applied to the drive wheels of the vehicle.
  • the new gear ratio engaged may not be adapted to the driving conditions, to catch up quickly enough a setpoint for maintaining or limiting the speed of the vehicle which is given by a means of automatic control of this speed.
  • this hysteresis generally does not take into account rolling conditions that are variable, the value of this hysteresis often established empirically is difficult to define, and may in some cases not suitable and create inappropriate passages.
  • the present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art, and to provide a simple and effective control method of an automatic gearbox, to improve the choice of the gear ratio.
  • An advantage of the control method according to the invention is that it can easily be checked in advance and in a rigorous manner, taking into account both the loss of speed caused by the passage, depending on the driving conditions that can be variables, and torque deliverable by a new gear, what new report will return in a reasonable time to the speed of the vehicle.
  • control method according to the invention may further comprise one or more of the following characteristics, which may be combined with each other.
  • control method takes into account the torque delivered at this moment on the drive wheels to follow the speed setpoint, and adds the necessary torque to obtain in addition the necessary level of acceleration, in order to give a new torque setpoint. needed on the drive wheels.
  • control method compares the new torque setpoint with the various pairs that can be delivered on the driving wheels, from the different gear ratios that can be engaged at that moment, to choose the report capable of delivering this new couple.
  • the subject of the invention is also a management computer for an automatic gearbox for a motor vehicle, comprising laws for shifting the gear ratios of this gearbox, this calculator having calculation means making it possible to implement a method control acting on these laws of passage, having any of the preceding characteristics.
  • the invention also relates to a gearbox for a motor vehicle, comprising automated means for changing speed ratio, this box having to perform these changes in a report of a calculator having the preceding characteristic.
  • the gearbox may be of the type controlled gearbox, comprising a manual gearbox architecture comprising an input clutch, and automatic control of changes in gear ratios.
  • the invention further relates to a motor vehicle having a gearbox implementing the control method.
  • FIG. 1 shows a succession of functions applied by the control method of an automatic gearbox, to prepare a gearshift when the driving conditions so require, in order to ensure that the final gear selected is selected several possibilities.
  • the control method can for example in a climb of the taxiway, check if the gearbox has to go down one or more gear ratios.
  • the transmission management computer has in memory passage laws depending on different information on the driver's request as well as the operation of the vehicle, which determine the best times to achieve the gear changes.
  • the control method is advantageously implemented by the transmission management computer, it can thus benefit from information already received by the computer to perform its own functions.
  • the vehicle follows a speed instruction of this vehicle, given by an automatic speed control means which acts on the engine control to maintain or limit this speed.
  • the control method first calculates in real time 2 resistant forces 4 opposing the running of the vehicle, comparing the engine torque Cm to the vehicle speed Vv, and taking into account the speed ratio engaged in the box speeds.
  • the control method calculates 6 with respect to the set speed which must be followed, the speed loss during this change of ratio giving a speed difference 8 with respect to this set point.
  • the loss of engine torque can be complete in the case of a controlled gearbox comprising a single clutch in entry, or partial in the case of other types of automatic transmissions maintaining at least a portion of the torque on the drive wheels during gearshift.
  • the loss of torque can also come from resistant forces that appear in the gearbox during gear changes.
  • the method calculates the necessary level of acceleration also called acceleration reserve 12, after the gear ratio change envisaged to return to the set speed in this maximum time.
  • the method then adds 14 to the torque C delivered at this moment on the drive wheels to follow the speed setpoint, the torque necessary to obtain in addition the acceleration reserve 12, which gives a new torque setpoint required on the driving wheels. 16 after a gear change.
  • the method finally compares 18 the new torque setpoint 16 with the various couples that can be delivered on the driving wheels, from the different gear ratios that can be engaged at that time, to choose the ratio capable of delivering this new torque.
  • the reports that can be engaged are selected beforehand according to different criteria, including the speed of rotation of the engine to not exceed certain limits.
  • the correct gear ratio is thus obtained in a safe manner, which will make it possible to deliver a sufficiently high acceleration to return within a time limit limited to the set speed, which avoids other changes in successive gear ratios which could degrade the comfort as well as Security.
  • This control method facilitates a development of the transmission by quickly giving the good result. It can avoid long tones of hysteresis between the descent and climb points of the gear ratios that were usually practiced. It also takes into account actual driving conditions of the vehicle which can evolve at any time, and which can not be taken into account with a hysteresis defined in a fixed way.
  • the control method is particularly suitable for a controlled gearbox comprising a break in torque at each gear ratio change, which can cause a noticeable loss of speed of the vehicle in a climb.

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Abstract

Procédé de contrôle d'une boîte de vitesses automatique prenant en compte une consigne de vitesse du véhicule, caractérisé en ce qu'il réalise successivement les étapes suivantes : - il calcule (2) à partir d'une information sur la vitesse réelle du véhicule (Vv) et le couple délivré par le moteur (Cm), les efforts résistants s'appliquant sur ce véhicule (4); - il calcule (6) en fonction de ces efforts résistants (4) et d'un temps de changement de rapport prédéfini (t1), les pertes de vitesse du véhicule (8) causées par le changement de rapport de vitesse envisagé; - il calcule (10) en fonction d'un temps maximum admissible de rattrapage (t2) prédéfini pour rattraper la vitesse de consigne, le niveau d'accélération nécessaire du véhicule (12) pour revenir à la vitesse de consigne dans ce temps maximum; - et il choisit (18) parmi les différents rapports de vitesse qui peuvent être engagés à ce moment là par la boîte de vitesses, celui capable de délivrer le niveau d'accélération nécessaire (12).

Description

PROCEDE DE CONTROLE D'UNE BOITE DE VITESSES AUTOMATIQUE
La présente invention concerne un procédé de contrôle pour une boîte de vitesses automatisée d'un véhicule automobile, ainsi qu'un calculateur, une boîte de vitesses et un véhicule automobile mettant en œuvre un tel procédé.
Certains véhicules automobiles comportent une boîte de vitesses automatique, qui peut être une boîte de vitesses du type manuel pilotée, une boîte de vitesses à double embrayage, ou une transmission automatique comprenant des trains planétaires pour réaliser les différents rapports de vitesse.
Par ailleurs, certains véhicules comportent aussi un moyen de contrôle automatique de la vitesse de ce véhicule, pour suivre une consigne de vitesse comme les systèmes de contrôle de vitesse appelés « Cruise control », ou pour éviter un dépassement de cette consigne de vitesse.
Les boîtes de vitesses automatiques comportent un calculateur de gestion contenant en mémoire des lois de passage des rapports de vitesse, et recevant différentes informations sur la demande du conducteur comme la position de la pédale de gaz, ainsi que sur le fonctionnement du véhicule comme sa vitesse et la vitesse de rotation du moteur thermique, pour déterminer les moments des changements des rapports de vitesse.
Ces lois de passage des rapports de vitesse choisissent à chaque instant le bon rapport de vitesse afin d'optimiser le fonctionnement du moteur thermique, pour obtenir des bonnes conditions de performance, de confort et d'économie d'énergie.
Un type de procédé connu de contrôle de la transmission, présenté notamment par le document US-B2-6801845, réalise une adaptation des lois de passage des rapports de vitesse en fonction d'influences extérieures de circulation comme les variations de pente de la route, pour optimiser ce choix du rapport de vitesse. Toutefois pendant les changements des rapports de vitesse, on peut obtenir par la mise en œuvre de différents actionneurs dans la boîte de vitesses, comportant des embrayages ou des freins, des baisses de couple ou une rupture du couple appliqué sur les roues motrices du véhicule. Ces variations de couple entraînent suivant les influences extérieures, une diminution plus ou moins forte de la vitesse de ce véhicule.
Dans ce cas, le nouveau rapport de vitesse engagé peut ne pas être adapté aux conditions de roulage, pour rattraper suffisamment rapidement une consigne de maintien ou de limitation de la vitesse du véhicule qui est donnée par un moyen de contrôle automatique de cette vitesse.
Il est connu par ailleurs de disposer une hystérésis dans les lois de passage des rapports de vitesse, qui donne de manière préalablement fixée pour des passages entre deux rapports, un écart entre le point de montée et de descente afin d'éviter une instabilité de ces passages.
Toutefois cette hystérésis ne tient généralement pas compte des conditions de roulage qui sont variables, la valeur de cette hystérésis établie souvent de manière empirique est difficile à définir, et peut dans certains cas particulier ne pas convenir et créer des passages inadaptés.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un procédé de contrôle simple et efficace d'une boîte de vitesses automatique, permettant d'améliorer le choix du rapport de vitesse.
Elle propose à cet effet un procédé de contrôle d'une boîte de vitesses automatique pour un véhicule automobile, agissant sur des lois de passage des rapports de vitesse qui dépendent de différentes informations sur le fonctionnement de ce véhicule, le procédé prenant en compte une consigne de vitesse du véhicule donnée par un moyen de contrôle automatique de cette vitesse, qui agit sur la commande du moteur pour maintenir ou limiter la vitesse du véhicule, caractérisé en ce qu'il réalise successivement les étapes suivantes : il calcule à partir d'une information sur la vitesse réelle du véhicule et le couple délivré par le moteur, les efforts résistants s'appliquant sur ce véhicule ;
il calcule en fonction de ces efforts résistants et d'un temps de changement de rapport prédéfini, les pertes de vitesse du véhicule causées par le changement de rapport de vitesse envisagé ;
il calcule en fonction d'un temps maximum admissible prédéfini pour rattraper la vitesse de consigne, le niveau d'accélération nécessaire du véhicule après le changement de rapport de vitesse envisagé pour revenir à la vitesse de consigne dans ce temps maximum ;
et il choisit parmi les différents rapports de vitesse qui peuvent être engagés à ce moment là par la boîte de vitesses, celui capable de délivrer ce niveau d'accélération nécessaire.
Un avantage du procédé de contrôle selon l'invention, est que l'on peut facilement vérifier au préalable et de manière rigoureuse, en tenant compte à la fois de la perte de vitesse causée par le passage, dépendant des conditions de roulage qui peuvent être variables, et du couple délivrable par un nouveau rapport de vitesse, quel nouveau rapport permettra de revenir dans un délai raisonnable à la vitesse de consigne du véhicule.
On peut éviter ainsi un mauvais choix pouvant causer par exemple dans le cas d'une forte pente, une instabilité avec des changements continuels de rapports.
Le procédé de contrôle selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
Avantageusement, le procédé de contrôle prend en compte le couple délivré à ce moment sur les roues motrices pour suivre la consigne de vitesse, et ajoute le couple nécessaire pour obtenir en plus le niveau d'accélération nécessaire, afin de donner une nouvelle consigne de couple nécessaire sur les roues motrices. Avantageusement, le procédé de contrôle compare la nouvelle consigne de couple avec les différents couples qui peuvent être délivrés sur les roues motrices, à partir des différents rapports de vitesse qui peuvent être engagés à ce moment là, pour choisir le rapport capable de délivrer ce nouveau couple.
L'invention a aussi pour objet un calculateur de gestion d'une boîte de vitesses automatique pour un véhicule automobile, comportant des lois de passage des rapports de vitesse de cette boîte, ce calculateur disposant de moyens de calcul permettant de mettre en œuvre un procédé de contrôle agissant sur ces lois de passage, comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes.
L'invention a aussi pour objet une boîte de vitesses pour un véhicule automobile, comprenant des moyens automatisés pour changer de rapport de vitesse, cette boîte disposant pour réaliser ces changements de rapport d'un calculateur comportant la caractéristique précédente.
En particulier, la boîte de vitesses peut être du type boîte de vitesses pilotée, comprenant une architecture de boîte de vitesses manuelle comportant un embrayage d'entrée, et un pilotage automatique des changements des rapports de vitesse.
L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile comportant une boîte de vitesses mettant en œuvre le procédé de contrôle.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence au dessin annexé de la figure 1 qui est un schéma fonctionnel du procédé de contrôle selon l'invention.
La figure 1 présente une succession de fonctions appliquées par le procédé de contrôle d'une boîte de vitesses automatique, pour préparer un changement de rapport de vitesse quand les conditions de roulage le demande, afin de s'assurer du bon choix du rapport final parmi plusieurs possibilités. Le procédé de contrôle peut par exemple dans une montée de la voie de circulation, vérifier si la boîte de vitesses doit descendre un seul ou plusieurs rapports de vitesse.
Le calculateur de gestion de la transmission comporte en mémoire des lois de passages dépendant de différentes informations sur la demande du conducteur ainsi que sur le fonctionnement du véhicule, qui permettent de déterminer les meilleurs moments pour réaliser les changements de rapport de vitesse.
Le procédé de contrôle est avantageusement mis en œuvre par le calculateur de gestion de la transmission, il peut ainsi bénéficier d'informations déjà reçues par ce calculateur pour réaliser ses propres fonctions.
Le véhicule suit une consigne de vitesse de ce véhicule, donnée par un moyen de contrôle automatique de la vitesse qui agit sur la commande du moteur pour maintenir ou limiter cette vitesse.
Le procédé de contrôle calcule d'abord en temps réel 2 des efforts résistants 4 s'opposant au roulage du véhicule, en comparant le couple moteur Cm à la vitesse du véhicule Vv, et en prenant en compte le rapport de vitesse engagé dans la boîte de vitesses.
On obtient ainsi pour chaque instant le couple résistant 4 s'appliquant sur le véhicule, qui dépend de ce véhicule et des conditions de roulage, notamment des efforts aérodynamiques appliqués sur le véhicule, des résistances au roulement et de la pente de la voie de circulation.
A partir du couple résistant 4, du temps de changement de rapport de vitesse t1 prédéfini et gardé en mémoire pour aller vers un nouveau rapport, et de donnés connus concernant la perte de couple sur les roues motrices pendant ce changement, le procédé de contrôle calcule 6 par rapport à la vitesse de consigne qu'il faut suivre, la perte de vitesse pendant ce changement de rapport donnant un écart de vitesse 8 par rapport à cette consigne.
On notera que la perte de couple moteur peut être complète dans le cas d'une boîte de vitesses pilotée comprenant un seul embrayage en entrée, ou partielle dans le cas d'autres types de boîtes de vitesses automatiques maintenant au moins une partie du couple sur les roues motrices pendant le changement de rapport de vitesse. La perte de couple peut aussi provenir d'efforts résistants qui apparaissent dans la boîte de vitesses, lors des changements de rapports.
A partir de l'écart de vitesse 8 et d'un temps maximum admissible de rattrapage t2 prédéfini et gardé en mémoire pour rattraper la vitesse de consigne, le procédé calcule 10 le niveau d'accélération nécessaire appelé aussi réserve d'accélération 12, après le changement de rapport de vitesse envisagé pour revenir à la vitesse de consigne dans ce temps maximum.
Le procédé ajoute ensuite 14 au couple C délivré à ce moment sur les roues motrices pour suivre la consigne de vitesse, le couple nécessaire pour obtenir en plus la réserve d'accélération 12, ce qui donne une nouvelle consigne de couple nécessaire sur les roues motrices 16 après un changement de rapport de vitesse.
Le procédé compare enfin 18 la nouvelle consigne de couple 16 avec les différents couples qui peuvent être délivrés sur les roues motrices, à partir des différents rapports de vitesse qui peuvent être engagés à ce moment là, pour choisir le rapport capable de délivrer ce nouveau couple. On notera que les rapports qui peuvent être engagés sont sélectionnés au préalable en fonction de différents critères, notamment de la vitesse de rotation du moteur pour ne pas dépasser certaines limites.
On obtient ainsi de manière sûre le bon rapport de vitesse qui permettra de délivrer une accélération suffisamment élevée pour revenir dans un délai limité à la vitesse de consigne, ce qui évite d'autres changements de rapports de vitesse successifs qui pourraient dégrader le confort ainsi que la sécurité.
Ce procédé de contrôle facilite un développement de la transmission en donnant rapidement le bon résultat. Il peut éviter des longues mises au point de l'hystérésis entre les points de descente et de monté des rapports de vitesse qui étaient pratiquées habituellement. Il tient compte aussi des conditions réelles de roulage du véhicule qui peuvent évoluer à chaque instant, et qui ne peuvent pas être prisent en compte avec une hystérésis définie de manière fixe.
Le procédé de contrôle est particulièrement adapté pour une boîte de vitesses pilotée comprenant une rupture de couple à chaque changement de rapport de vitesse, qui peut occasionner une perte de vitesse notable du véhicule dans une montée.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de contrôle d'une boîte de vitesses automatique pour un véhicule automobile, agissant sur des lois de passage des rapports de vitesse qui dépendent de différentes informations sur le fonctionnement de ce véhicule, le procédé prenant en compte une consigne de vitesse du véhicule donnée par un moyen de contrôle automatique de cette vitesse, qui agit sur la commande du moteur pour maintenir ou limiter la vitesse du véhicule, caractérisé en ce qu'il réalise successivement les étapes suivantes :
il calcule (2) à partir d'une information sur la vitesse réelle du véhicule (Vv) et le couple délivré par le moteur (Cm), les efforts résistants s'appliquant sur ce véhicule (4) ;
il calcule (6) en fonction de ces efforts résistants (4) et d'un temps de changement de rapport prédéfini (t1 ), les pertes de vitesse du véhicule (8) causées par le changement de rapport de vitesse envisagé ;
il calcule (10) en fonction d'un temps maximum admissible (t2) prédéfini pour rattraper la vitesse de consigne, le niveau d'accélération nécessaire du véhicule (12) après le changement de rapport de vitesse envisagé pour revenir à la vitesse de consigne dans ce temps maximum ;
et il choisit (18) parmi les différents rapports de vitesse qui peuvent être engagés à ce moment là par la boîte de vitesses, celui capable de délivrer ce niveau d'accélération nécessaire (12).
2 - Procédé de contrôle selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il prend en compte le couple délivré (C) à ce moment sur les roues motrices pour suivre la consigne de vitesse, et ajoute (14) le couple nécessaire pour obtenir en plus le niveau d'accélération nécessaire (12), afin de donner une nouvelle consigne de couple nécessaire sur les roues motrices (16).
3 - Procédé de contrôle selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il compare (18) la nouvelle consigne de couple (16) avec les différents couples qui peuvent être délivrés sur les roues motrices, à partir des différents rapports de vitesse qui peuvent être engagés à ce moment là, pour choisir le rapport capable de délivrer ce nouveau couple.
4 - Calculateur de gestion d'une boîte de vitesses automatique pour un véhicule automobile, comportant des lois de passage des rapports de vitesse de cette boîte, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul (2, 6, 10, 14, 18) permettant de mettre en œuvre un procédé de contrôle agissant sur ces lois de passage, réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
5 - Boîte de vitesses pour un véhicule automobile, comprenant des moyens automatisés pour changer de rapport de vitesse, caractérisée en ce qu'elle comporte pour réaliser ces changements de rapport un calculateur selon la revendication 4.
6 - Boîte de vitesses selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle est du type boîte de vitesses pilotée, comprenant une architecture de boîte de vitesses manuelle comportant un embrayage d'entrée, et un pilotage automatique des changements des rapports de vitesse.
7 - Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une boîte de vitesses réalisée selon la revendication 5 ou 6.
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