FR2947601A3

FR2947601A3 - Procede de controle du couple transmis par un embrayage

Info

Publication number: FR2947601A3
Application number: FR0954655A
Authority: FR
Inventors: Edouard Negre; Jacques Obert; Aurelien Yzon
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2011-01-07

Abstract

Procédé de contrôle du couple transmis à la transmission d'un véhicule par un embrayage d'entrée (1) piloté en position par un actionneur (2), caractérisé en ce que le couple transmis est asservi à une valeur de couple admissible donnée par une loi de couple transmissible en fonction de la position de la butée d'embrayage (6), cette loi étant adaptée en permanence à la caractéristique statique réelle de l'embrayage, grâce à l'identification en temps réel de ses paramètres.

Description

PROCEDE DE CONTROLE DU COUPLET NS IS MPAR UN EMBRAYAGE

La présente invention se rapporte au contrôle du couple transmis par un embrayage d'entrée de boîte de vitesses de véhicule automobile. Plus précisément, cette invention a pour objet un procédé de contrôle du couple transmis à la transmission du véhicule par un embrayage d'entrée piloté en position par un actionneur. Ce procédé repose notamment sur l'identification en temps réel, de la caractéristique de couple de l'embrayage.

L'invention trouve une application privilégiée, mais non limitative, sur des véhicules automobiles équipés de boîte de vitesse robotisée à passages de vitesses sous couple ou non. Dans toute boite de vitesses automatisée possédant un embrayage de tête robotisé, le couplage du moteur thermique avec la chaîne cinématique de la transmission est réalisé par le pilotage en position du mécanisme de friction. Ce contrôle en position doit être suffisamment précis pour ne pas générer de défaut d'agrément de conduite (chocs, envolées de régime moteur, etc.) ni de défaillance du système (surchauffe des éléments de friction). Le logiciel assurant le contrôle du couple transmissible par l'embrayage comporte généralement un modèle de couple transmissible qui permet de générer les bonnes consignes d'actionnement, et d'estimer le couple effectivement transmissible. Pour obtenir la précision requise, le modèle dolt cependant s'adapter à l'état de l'embrayage, afin de compenser les dispersions de fabrication des éléments constitutifs des mécanismes d'actionnement et de friction, et de rattraper l'usure de ces éléments au cours de la durée de vie de l'embrayage. L'adaptation de la caractéristique en couple de l'embrayage peut s'appuyer par exemple sur la sélection d'une courbe optimale parmi un jeu de cartographies préenregistrées dans le calculateur de commande de l'actionneur. Cette solution est utilisée, mais elle présente l'inconvénient d'être 2947601 _2_ trop restrictive et relativement coûteuse, tant en taille logicielle , qu'en temps de mise au point. Par la publication US 6 3686 351, on connaît un dispositif permettant de piloter en position un embrayage à friction de transmission automatisée, 5 dans lequel une courbe de couple transmissible est adaptée par l'intégration de nouveaux points de mesure. Un algorithme d'apprentissage d'embrayage est également proposé. Toutefois, la méthode ne permet pas de modéliser la courbe de couple transmissible par l'embrayage. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités en 10 posant le principe d'un modèle auto-adaptatif de couple transmissible pour un embrayage piloté en position. La méthode proposée permet d'identifier en ligne la caractéristique en couple transmissible d'un embrayage piloté en position, avec une précision équivalente à celle de l'estimation du couple moteur efficace calculé par le 15 module de contrôle moteur (ECU). Cette méthode est adaptative. Elle utilise un modèle de courbe caractéristique en couple prenant en compte la progressivité et l'usure du mécanisme d'embrayage, ce qui assure à tout instant la robustesse et la convergence du pilotage en position. L'invention pose donc le principe d'un modèle auto-adaptatif de couple 20 transmissible d'un embrayage piloté en position. Ce principe et les moyens de mise en oeuvre décrits permettent d'inclure en temps réel la fonctionnalité dans le logiciel de pilotage embarqué dans le calculateur de la transmission. Plus précisément, l'invention prévoit que le couple transmis soit asservi à une valeur de couple transmissible donnée par une loi de couple 25 transmissible en fonction de la position de la butée d'embrayage. Cette loi, qui n'est pas linéaire, est adaptée en permanence à la caractéristique statique réelle de l'embrayage. De préférence, la loi de couple transmissible par l'embrayage en fonction de la position de la butée est adaptée à la caractéristique statique 30 réelle de l'embrayage, grâce à l'identification en ligne de paramètres de celui- ci.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les paramètres Identifiés en ligne incluent un premier coefficient représentatif du déplacement de la butée dans la zone de léchage de I `embrayage, un deuxième coefficient représentatif de la courbure de la courbe dans cette zone, et un troisième coefficient représentatif du taux de variation du couple transmis entre la position de fermeture de l'embrayage et l'entrée dans la zone de léchage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est un schéma de l'embrayage piloté en position, la figure 2 montre une courbe de couple transmissible par un embrayage en fonction de la position de sa butée, et la figure 3 illustre l'indexation des points d'apprentissage en fonction du couple dans la mémoire de stockage.

La caractéristique en couple transmissible de l'embrayage 1 de la figure 1, incorporant un mécanisme de progressivité, se définit par le comportement statique de l'ensemble constitué par son mécanisme de progressivité et son système de friction. Cet ensemble est piloté par un actionneur 2, de manière à contrôler la transmission du couple C entre le moteur thermique 3 et l'arbre primaire 4 de la boîte de vitesses (non représentée). Le pilotage est effectué en fonction de la position p de la butée d'embrayage 6 pilotée l'actionneur 2. La caractéristique en couple permet également de piloter l'embrayage en réalisant une consigne de couple transmissible élaborée par d'autres fonctions logicielles au sein de l'unité de calcul (ECU) du groupe motopropulseur (GMP). La caractéristique en couple permet également de renvoyer à ces fonctions l'état de l'embrayage et l'estimation du couple effectivement transmissible de l'embrayage. Comme indiqué plus haut, l'invention repose sur une stratégie adaptative, l'identification permanente de la caractéristique statique réelle de l'embrayage, afin de garantir la précision recherchée, sur la caractéristique en couple.

De manière générale, le couple transmis par un embrayage à friction avec progressivité, évolue en déplaçant sa butée 6 au moyen de l'actionneur 2. En partant la position de fermeture (à droite de la courbe de la figure 2), et après le rattrapage des jeux éventuels de la commande interne, l'actionneur 6 applique sur la rondelle de l'embrayage un effort linéaire par rapport au déplacement de la butée 6, avec la progressivité imposée par la raideur des doigts du diaphragme 7. Cet effort compense peu à peu la pré-charge, et l'effort de serrage du plateau 8 diminue. Dans cette phase, le couple transmissible diminue de façon linéaire avec le déplacement de la butée 6. 0 C'est la zone, dite de décharge du plateau, où le couple transmissible varie de façon linéaire avec la position de la butée 6, avec un taux fixe de variation k. Lorsque l'effort appliqué sur le diaphragme 7 avoisine l'effort de pré-charge de la rondelle, la variation de l'effort de serrage du plateau 8 évolue 15 plus lentement selon la raideur de la progressivité incluse dans les disques de friction, jusqu'à la libération complète du serrage. C'est la zone, dite de léchage, où la variation du couple transmissible peut généralement être Identifiée selon une loi polynomiale d'ordre trois. La courbure de cette partie de la courbe peut alors être représentée par un coefficient a, compris le plus 20 souvent dans l'intervalle de valeurs [-3, 1]. La transition entre la zone de décharge e la zone de léchage est identifiée sur la courbe par la position um, de la butée d'embrayage au point pivot P. En poursuivant le déplacement de la butée au-delà du point pivot, le plateau réalise sa course de débrayage. La rondelle se déforme, et 25 l'ouverture se fait. Lorsque le disque est complètement libéré, c'est-à-dire à gauche du point de léchage Klee-pointä (position de la butée lorsque le couple transmissible s'annule, la friction étant en contact avec le contre matériau), on entre dans la zone dite de libération, où le couple transmissible est considéré comme nul. 30 Conformément à l'invention, la courbe caractéristique du couple transmissible peut être modélisée de la façon suivante. Si p est la position de la butée en mètres par rapport à un référentiel absolu extérieur (par exemple -5- la référence électrique de la chaîne de mesures, et si pkisp est la position du point de léchage déterminée (par des méthodes conventionnelles) dans le même référentiel, on peut choisir comme variable de position la distance au point de léchage : u = p - Pdsk. La position de la butée au point du point de jonction entre la zone de décharge et la zone de léchage est alors u = um, et le couple transmissible C en ce point est Cm. En notant ety=Cf , ni la zone de léchage se définit par 0 < x < 1, et la zone de décharge se définit par x > 1 et y > 1. En admettant que la caractéristique de couple dans la zone de léchage soit représentée par une loi polynomiale d'ordre 3, cette loi est telle que y 0) 0, y(1)=1 etdx d (0)=0. En résumé, la courbe de couple transmissible en fonction de la position de la butée, illustrée par la figure 2 peut-être modélisée à partir de quatre paramètres : um, la position de la butée, Cm, le couple transmissible au point de pivot, a le coefficient de courbure de la zone de léchage, et k, la pente d la courbe dans la zone de décharge. La valeur de Cm est fixe. L'identification en ligne proposée par l'invention porte sur les trois autres paramètres um, a et k. Cette méthode permet d'adapter la caractéristique en couple de l'embrayage tout au long de la vie de l'organe, et de compenser ainsi les dispersions et l'usure du système de friction. L'identification en ligne de ces paramètres comprend les trois étapes suivantes : détection de points d'apprentissage (p, Cest), stockage en mémoire des points d'apprentissage par leurs couples de valeurs (p, Cest), où p est la position mesurée de la position de la butée d'embrayage et Cest est le couple transmissible estimé à partir du couple moteur en phase de glissement, et - calcul des trois paramètres optimaux um, a, k, à partir des points stockés en mémoire. La loi de couple transmissible par l'embrayage en fonction de la position de sa butée, est adaptée à la caractéristique statique réelle de l'embrayage, grâce à l'identification en ligne, de ces trois paramètres. Leur mise à jour permanente permet d'asservir le couple transmis à une valeur de 2947601 -6- couple transmissible qui est donnée par la loi de couple transmissible en fonction de la position de la butée de l'embrayage, adaptée en permanence à la caractéristique statique réelle de l'embrayage. Comme indiqué plus haut, un point d'apprentissage correspond à un 5 couple (p, C'est), correspondant à un point de fonctionnement mesuré de l'embrayage, où p est la position mesurée de la butée de l'embrayage, mesure directe au niveau de la butée, ou bien mesure déportée au niveau de l'actionneur), et Cest est le couple transmissible estimé à partir du couple moteur en phase de glissement : d w, C,s, n C7P76 r ~7TPOY r" Cette équation peut bien entendu être approximée, pour faciliter le calcul de Cesti Les conditions requises pour la détection d'un point d'apprentissage incluent : 15 la stabilité du couple moteur (couple moyen efficace du moteur thermique Cme). la stabilité du régime moteur, le glissement de l'embrayage, et la stabilité de la position de la butée d'embrayage. 20 La stabilité du couple moteur Cme peut être estimée en comparant sa dérivée (ou une approximation de celle-ci) à un seuil urne, pour garantir sa précision : condition dCme/dt < Ume. En variante, on pourra utiliser un calcul de correction en éliminant toute erreur statique par l'introduction d'un écart, de manière à caler sur zéro le Cme estimé lorsque la chaîne cinématique est 25 ouverte. La stabilité du régime moteur est aussi nécessaire pour garantir la précision du Cme estimé par le contrôle moteur u moteur thermique. De façon analogue, cette stabilité peut s'estimer en comparant la dérivée du régime moteur (ou une approximation de celle-ci), à un seuil crn : condition daildt < 30 1.0 _7_ Le glissement de l'embrayage, qui est la différence entre le régime moteur trot et le régime de l'arbre primaire de la boîte Wpdm, doit lui aussi être supérieur à un seuil cislip : condition cerne ù abdm oàtip. La stabilité de la position de la butée d'embrayage p est également nécessaire, afin de s'affranchir des effets de déphasage entre la position de la butée et le couple transmissible dans les phases transitoires, La condition requise est ici le maintien de la dérivée *kit entre deux seuils 6apen et alose identifiant respectivement l'ouverture et la fermeture de l'embrayage : condition Cropen < clpldt < ad..

Lorsque l'ensemble de ces conditions sont satisfaites, le point courant (p, Cest) est stocké en mémoire pour être intégré au calcul des paramètres de la caractéristique de l'embrayage. En phase de décollage, ces conditions sont le plus souvent réunies. Selon la charge du GMP lors du décollage, la valeur du couple transmissible atteinte lorsque les conditions d'intégration des points dans la liste de stockage sont réunies, est variable. L'ensemble de la plage utile étant généralement balayée au cours des décollages successifs, la caractéristique complète peut être rafraichie à chaque décollage. L'ensemble des N points stockés permet de construire deux vecteurs U et Y, constitués respectivement des N valeurs ui des positions de butée (dans le référentiel relatif au point de léchage), et des N valeurs y, des couples transmissibles normalisés : , On peut donc considérer que les points sont stockés sous la forme des deux vecteurs U, Y. Lorsqu'un point d'apprentissage (p, Cest) est détecté, il peut donc être normalisé sous la forme suivante : u=p ù k et y - . Cette normalisation permet de l'affecter à une case particulière de la mémoire de stockage, dont l'indice i est déterminé à partir de la valeur du couple normalisé y, selon une cartographie de répartition dont un exemple non limitatif est illustré par la figure 3. Dans une telle cartographie, les intervalles de couple correspondant aux différents indices de la mémoire de stockage ne sont pas nécessairement égaux. On pourra ainsi privilégier des zones de faible couple, pour lesquels la précision est plus sensible, ainsi que les zones de couple le plus fréquemment atteintes lors des phases de décollage (départ arrêté du véhicule) et de rampage (roulage du véhicule avec un enfoncement de pédale d'accélérateur nul). Il est donc possible de maximiser la densité des points dans les zones où on dispose de plus de points d'apprentissage. Pour éviter les risques de divergences d'identification, il est enfin utile de lisser la mémoire de stockage : à cet effet, les points d'apprentissage ne seront pas directement intégrés à la mémoire de stockage, mais après l'application d'une loi de pondération, avec un facteur de pondération 2ii, permettant de régler la vitesse de convergence de l'identification. Par ailleurs, la mémoire comporte de préférence deux zones distinctes de points, correspondant respectivement à la partie incurvée de la courbe (zone de léchage), et à la partie droite (zone de décharge). Pour le calcul des paramètres am, a, k, on utilise donc deux vecteurs distincts, un premier vecteur U1, YI de taille ni pour la zone de léchage, et un second vecteur U2, Y2de taille n2, pour la zone de décharge. est ensuite possible d'utiliser une formule appropriée qui offre la solution optimale (au sens des moindres carrés), à un système d'équations hyperstatiques pour identifier les paramètres de sortie Clm, a, k. Grâce à l'invention, l'étape de convergence du système n'a pas à être renouvelée à chaque initialisation du logiciel, mais uniquement lors de la toute première phase d'apprentissage du logiciel neuf. En effet, à chaque initialisation ultérieure du logiciel, la mémoire de stockage est réinitialisée avec les paramètres am, a, k courants qui avaient été mémorisés lors de la dernière coupure du calculateur, et qui constituent la nouvelle référence, à partir de laquelle l'adaptation du modèle peut se poursuivre. -9- Comme exposé ci-dessus, l'adaptation des paramètres du modèle de caractéristique en couple de l'embrayage est faite à partir de l'estimation du couple moteur efficace calculé par le calculateur moteur. Or cette estimation peut s'avérer assez peu précise à faible charge, en phase de rampage par exemple. U peut en résulter une forte imprécision du modèle dans la zone de faible couple. Pour améliorer la précision, il peut être souhaitable de corriger le couple du moteur thermique estimé par l'identification d'un écart, lorsque l'embrayage est complètement ouvert, et où le couple efficace est égal à la traînée de l'embrayage.

L'auto-adaptation des paramètres de la caractéristique en couple transmissible est lente, et permet donc de compenser les évolutions du système de friction et du mécanisme de commande, liées notamment aux dispersions de fabrication et à l'usure mécanique des composants. Enfin, afin d'améliorer sa précision, la méthode proposée peut être associée à d'autres moyens de compensation des dérives de la caractéristique en couple, liées par exemple à la température ou à l'énergie dissipée dans les éléments de friction. En conclusion, il faut préciser que cette méthode de modélisation de la courbe caractéristique en couple d'un embrayage est applicable à tout système d'embrayage à mécanisme de progressivité piloté en position. On peut citer en exemple les embrayages de boîtes de vitesses robotisées, les boîtes de vitesses à embrayage piloté, les boîtes de vitesses automatiques à simple ou double embrayage sec, etc.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle du couple transmis à la transmission d'un véhicule par un embrayage d'entrée (1) piloté en position par un actionneur (2), caractérisé en ce que le couple transmis est asservi à une valeur de couple admissible donnée par une loi de couple transmissible en fonction de la position de la butée d'embrayage (6), cette loi étant adaptée en permanence à la caractéristique statique réelle de l'embrayage.
2. Procédé de contrôle en couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la loi de couple transmissible par l'embrayage (1) en fonction de la position de sa butée (6) est adaptée à la caractéristique statique réelle de l'embrayage, grâce à l'identification en ligne des paramètres de celle-ci.
3. Procédé de contrôle de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que les paramètres identifiés en ligne incluent un premier coefficient (um) représentant le déplacement de la butée dans la zone de léchage de l'embrayage, un deuxième coefficient (a) représentant la courbure de la courbe dans la zone de léchage, et un troisième coefficient représentant le taux de variation (k) du couple transmis, entre la position de fermeture de l'embrayage et l'entrée dans cette zone.
4. Procédé de contrôle de couple selon la revendication caractérisé en ce que l'identification en ligne des paramètres (un a, k) de l'embrayage s'effectue grâce à la détection de points d'apprentissage correspondant à un couple de valeurs (p, Cest), où (p) est la position mesurée de la butée d'embrayage (6), et (Cest) est le couple transmissible estimé à partir du couple moteur en phase de glissement.
5. Procédé de contrôle de couple selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'identification en ligne des paramètres (um, a, k) inclut les trois étapes suivantes : - détection de points d'apprentissage (p, Cest), stockage en mémoire des points d'apprentissage (p, Cest), et-11- calcul des paramètres optimaux à partir des points stockés en mémoire.
6, Procédé de contrôle du couple selon la revendication 5, caractérisé en ce que les conditions requises pour la détection d'un point d'apprentissage incluent : - la stabilité du couple moteur, la stabilité du régime moteur, - le glissement de l'embrayage, et la stabilité de la position de la butée d'embrayage.
7. Procédé de contrôle du couple selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que les points d'apprentissage sont stockés sous forme de vecteurs (U, Y) constitués respectivement des N valeurs (u,) des positions de butés (p) des points stockés, et des N valeurs de couple transmissible estimé (Cest).
8. Procédé de contrôle du couple selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que les points d'apprentissage (p, Cest) détectés sont normalisés sous la forme = p ù pk,sp et y = où u représente la position de la butée par rapport au point de léchage, et y représente le rapport entre le couple transmissible par l'embrayage et un couple de référence fixé, délimitant les zones linéaires et non linéaires de la caractéristique en couple.
9. Procédé de contrôle du couple selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la mémoire comporte deux zones distinctes de points, de manière à constituer un premier vecteur (U1, YI) de taille nt pour la zone de léchage, et un deuxième vecteur (U2, Y2),de taille n2, pour la zone de décharge du plateau d'embrayage.
10. Procédé de contrôle du couple selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que la valeur du couple transmissible (Cest) est corrigée par l'identification d'un écart, lorsque le couple moteur efficace (Cme) est égal à la traînée de l'embrayage,