FR3106320A1 - Procédé de commande d’un véhicule automobile pour éviter les à coups à l’embrayage - Google Patents

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Abstract

Procédé de commande d’un véhicule automobile électrique ou hybride muni d’un moteur relié à au moins une roue motrice par l’intermédiaire d’une chaine de transmission comprenant une boite de vitesses et un embrayage, dans lequel : - lorsqu’un changement de rapport de boite de vitesses doit être réalisé,- on détermine une consigne de couple requise,- on commande l’ouverture de l’embrayage,- on détermine la vitesse de rotation du moteur,- on détermine une correction de la consigne de couple dépendant de l’inertie du moteur et de la vitesse de rotation du moteur, et- on transmet une consigne de couple corrigée avant de commander la fermeture de l’embrayage. Pas de figure

Description

Procédé de commande d’un véhicule automobile pour éviter les à coups à l’embrayage
L’invention a pour domaine technique le contrôle des groupes motopropulseurs électriques ou hybrides, et plus particulièrement le contrôle de l’embrayage de tels groupes motopropulseurs.
Etat de la technique antérieure
Dans un véhicule hybride ou électrique, un décollage ou un changement de rapport est susceptible de s’accompagner d’un phénomène de salut si le couple demandé par le conducteur n’est pas assez important. Par phénomène de salut, on entend la perte d’accélération au moment de l’embrayage qui se traduit par de fortes secousses ressenties par les occupants du véhicule.
A l’inverse, si la demande de couple est trop élevée cela provoquera une forte usure de l’embrayage par frottement. L’intérêt de bien gérer la demande de couple lors de cette phase est alors double. Moins le conducteur demandera de couple, plus on aura un phénomène de salut important, plus le conducteur demandera de couple, plus on aura d’usure au niveau de l’embrayage. Pour assurer un bon agrément de conduite quelle que soit la position de l’embrayage, il est important de gérer la demande de couple moteur, en fonction des variations du régime moteur.
On connait les documents suivants.
Le document US8594901 divulgue une méthode d’estimation du couple transmis par un embrayage de type sec dans un véhicule.
Le document US2018170359 divulgue une méthode et un dispositif d’apprentissage du point d’embrayage moteur d’un véhicule hybride.
Le document US 6953023 divulgue l’interprétation de pédale d’accélérateur lorsque le couple moteur est limité.
Ces documents ne résolvent le problème de l’apparition d’un phénomène de salut lors de la transition d'un état d'embrayage ouvert à fermé pour un véhicule électrique ou hybride.
L’invention a pour objet un procédé de commande d’un véhicule automobile pour éviter les à-coups à l’embrayage, le véhicule automobile étant muni d’un moteur relié à au moins une roue motrice par l’intermédiaire d’une chaine de transmission comprenant une boite de vitesses et un embrayage, dans lequel :
- lorsqu’un changement de rapport de boite de vitesses doit être réalisé,
- on détermine une consigne de couple requise,
- on commande l’ouverture de l’embrayage,
- on détermine la vitesse de rotation du moteur,
- on détermine une correction de la consigne de couple dépendant de l’inertie du moteur et de la vitesse de rotation du moteur, et
- on transmet une consigne de couple corrigée avant de commander la fermeture de l’embrayage.
La correction peut être égale au produit de l’inertie du moteur par la dérivée temporelle de la vitesse de rotation du moteur.
Dans un mode de réalisation, l’embrayage peut être commandé par le conducteur.
Dans un autre mode de réalisation, l’embrayage peut être commandé par un moyen de contrôle de boite automatique de vitesses.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure illustre un procédé de commande selon l’invention.
Description détaillée
Dans un groupe motopropulseur, la puissance mécanique générée par le moteur est transmise aux roues motrices par l’intermédiaire d’une boite de vitesses et d’un embrayage. Lors du changement de rapports de la boite de vitesse, le moteur doit être mécaniquement découplé de la boite de vitesses. Cela est réalisé par l’intermédiaire d’un embrayage.
L’embrayage peut prendre plusieurs positions. En position ouverte, aucun couple moteur n’est transmis. En position fermée, tout le couple moteur est transmis en sortie de l’embrayage. En position glissante, une fraction du couple moteur est transmise en sortie de l’embrayage, en fonction du degré de frottement entre les disques de l’embrayage, les disques glissant l’un par rapport à l’autre.
Avant d’aborder le procédé de commande à proprement parler, il est nécessaire de connaitre la théorie mécanique du comportement d’un embrayage dans ses différentes phases de vie.
Lorsque l’embrayage est ouvert, aucun couple n’est transmis et le couple moteur ne sert qu’à accélérer le moteur.
Avec:
Je: le moment d’inertie du moteur
we: la vitesse de rotation du moteur
Cmoteur: le couple sur l’arbre moteur
Lorsque l’embrayage est dans une position intermédiaire et que les disques sont en glissement l’un par rapport à l’autre, on a la relation suivante :
Avec:
Ctransmis:le couple transmis par l’embrayage
Lorsque l’embrayage est fermé, tout le couple moteur est transmis et les forces résistantes du véhicule s’opposent au moteur.
Avec:
Cw: le couple à la roue
r: rapport de la chaine de transmission
Jv: le moment d’inertie équivalente du véhicule avant l’embrayage
Lors d’un passage de rapport, le véhicule se cabre vers l’avant puis vers l’arrière de manière oscillante et donne l’impression au conducteur de ne pas contrôler le véhicule. Ce phénomène est appelé phénomène de salut et a un fort impact sur la prestation client au décollage.
Pour comprendre ce phénomène assez complexe, il est nécessaire de regarder les équations concernant l’accélération du véhicule en phase embrayé et en phase débrayé.
En phase glissante de l’embrayage, on a :
Avec:
: rendement de la chaine de transmission,
r:le rapport de la chaine de transmission,
R: rayon des roues,
M:la masse du véhicule,
V: la vitesse du véhicule et
Fext: force résistives (frottement de l’air, résistance au roulement)
Par forces résistives, on entend l’ensemble des forces s’opposant au déplacement du véhicule, notamment le frottement de l’air et la résistance au roulement.
En phase embrayée, on a :
Avec:
: rendement global
Lors du passage de la phase glissante de l’embrayage à la phase embrayée, il y a deux changements importants dans les équations :
L’inertie équivalente du véhicule passe de M à , une fois embrayé l’inertie du moteur freine l’accélération du véhicule.
Le couple permettant de faire accélérer le véhicule passe de à ,
Or d’après l’équation [Math 2], on a:
On en déduit que si le moteur décélère avant l’embrayage, le couple inertiel devient positif. On a alors : . Pendant la phase glissante de l’embrayage, l’inertie du moteur, et plus précisément le couple inertiel du moteur, représente une aide à l’accélération véhicule. Or elle disparait au moment de l’embrayage.
Pour ces deux raisons, on remarque que le rôle de l’inertie du moteur passe d’aide en phase glissante à frein en phase embrayée pour l’accélération du véhicule. C’est donc pour cela que nous avons une perte d’accélération conséquente du véhicule au moment de l’embrayage.
Le phénomène de salut est causé par la présence d’un couple inertiel moteur. Avant l’embrayage, le couple transmissible peut être plus élevé que le couple moteur, à cause de la force de pression exercée sur les disques et/ou si le client ne demande pas assez de couple. Pour pallier ce manque de couple, le moteur décélère et fournit un couple supplémentaire à l’embrayage dit couple inertiel moteur. Celui-ci aide à l’accélération du véhicule mais disparaitra au moment de l’embrayage. Pour limiter les effets de salut, il est donc nécessaire de diminuer ce couple inertiel au maximum. En effet, si ce couple n’est pas présent, il n’y aura plus de discontinuité au niveau des couples responsables de l’accélération du véhicule. L’accélération de celui-ci sera donc davantage constante lors de l’embrayage et il n’y aura plus de phénomène de salut.
En se référant à nouveau à l’équation [Math 6], on observe bien que si le moteur vient à décélérer, alors le couple inertiel devient positif et le couple transmis au niveau de l’embrayage est la somme du couple moteur Cmoteuret du couple inertiel .
Si suffisamment de couple moteur est demandé en vue du couple transmis, il n’y aura donc pas de décélération du moteur et pas de couple inertiel. La solution serait donc de rajouter ce couple « manquant » à la demande de couple.
On propose ainsi de corriger la requête de couple du conducteur avant qu’elle soit transmise au moyen de commande du moteur en rajoutant une correction égale au couple inertiel:
Un des avantages de cette solution est que le calcul se base sur de réelles quantités physiques.
Sur la figure 1, on peut voir les principales étapes d’un procédé de commande selon l’invention.
Au cours d’une première étape 1, on détermine si un changement de rapport de boite de vitesses doit être réalisé.
Lorsque tel est le cas, on détermine une consigne de couple requise au cours d’une deuxième étape 2 et on commande l’ouverture de l’embrayage au cours d’une troisième étape 3.
Au cours d’une quatrième étape 4, on détermine la vitesse de rotation du moteur puis on détermine une correction de la consigne de couple dépendant de l’inertie du moteur et de la vitesse de rotation du moteur par application de l’équation [Math 8].
Au cours d’une sixième étape 6, on transmet une consigne de couple corrigée et on commander la fermeture de l’embrayage au cours d’une septième étape 7.

Claims (4)

  1. Procédé de commande d’un véhicule automobile pour éviter les à-coups à l’embrayage, le véhicule automobile étant muni d’un moteur relié à au moins une roue motrice par l’intermédiaire d’une chaine de transmission comprenant une boite de vitesses et un embrayage, dans lequel:
    - lorsqu’un changement de rapport de boite de vitesses doit être réalisé,
    - on détermine une consigne de couple requise,
    - on commande l’ouverture de l’embrayage,
    - on détermine la vitesse de rotation du moteur,
    - on détermine une correction de la consigne de couple dépendant de l’inertie du moteur et de la vitesse de rotation du moteur, et
    - on transmet une consigne de couple corrigée avant de commander la fermeture de l’embrayage.
  2. Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel la correction est égale au produit du moment d’inertie du moteur par la dérivée temporelle de la vitesse de rotation du moteur.
  3. Procédé de commande selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’embrayage est commandé par le conducteur.
  4. Procédé de commande selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l’embrayage est commandé par un moyen de contrôle de boite automatique de vitesses.
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