FR3133569A1 - Procédé de commande d'un systeme de trains roulants d'un véhicule automobile - Google Patents

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Maxime Texier
Francois Linant
Gaetan Rocq
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Stellantis Auto Sas Fr
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PSA Automobiles SA
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Abstract

La présente invention porte sur un procédé de commande d'un système de trains roulants d'un véhicule automobile comportant : - une étape de filtrage d'une consigne de couple globale (IVC) pour obtenir une consigne de couple globale filtrée (Cfilpwt), ladite étape de filtrage comportant une étape de limitation d'un gradient de couple de la consigne de couple globale (IVC), - une étape de répartition de la consigne de couple globale filtrée (Cfilpwt) en une consigne de couple du train de roues avant filtrée (CTAV') et une consigne de couple du train de roues arrière filtrée (CTAV'), et - une étape d'adaptation d'un passage de jeux du train de roues avant par ajout d'un premier coefficient de décalage (CoffTAV) à la consigne de couple du train de roues avant filtrée (CTAV') pour obtenir un couple de passage des jeux du train de roues avant (CpassTAV) et d'un deuxième coefficient de décalage (CoffTAR) à la consigne de couple du train de roues arrière filtrée (CTAR') pour obtenir un couple de passage des jeux du train de roues arrière (CpassTAR). Figure 3

Description

PROCÉDÉ DE COMMANDE D'UN SYSTEME DE TRAINS ROULANTS D'UN VÉHICULE AUTOMOBILE
La présente invention porte sur un procédé de commande d'un système de trains roulants d'un véhicule automobile. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec un véhicule automobile hybride à quatre roues motrices.
De façon connue en soi, un système de trains roulants d'un véhicule hybride de type 4x4 peut comporter un train de roues avant comprenant au moins un organe moteur, à savoir un moteur thermique et/ou un moteur électrique de traction. Un dispositif de couplage et de découplage permet d'assurer sélectivement le couplage et le découplage du moteur thermique et/ou du moteur électrique de traction avec le train de roues avant. Le dispositif de couplage et de découplage prend par exemple la forme d'une boîte de vitesses notamment de type automatique. Afin de pouvoir isoler le moteur électrique de traction par rapport au moteur thermique lors d'un mode de roulage électrique pur, un embrayage est interposé entre le moteur thermique et le moteur électrique de traction.
Par ailleurs, un train de roues arrière comporte un organe moteur associé à un réducteur de vitesse et à un dispositif de couplage et de découplage de l'organe moteur avec les roues arrière du véhicule. L'organe moteur est en l’occurrence un deuxième moteur électrique de traction. En variante, l'organe moteur pourra prendre la forme d'un moteur thermique. Le dispositif de couplage et de découplage pourra être constitué par un dispositif à crabot, un embrayage ou une boîte de vitesses.
Il existe différents types de lois de commande pour répondre au besoin d’un filtre d’agrément préventif appliqué sur un couple de consigne correspondant à une volonté d'accélération d'un conducteur.
Un premier type de loi de commande est basé sur l'utilisation d'une machine d’état qui élabore de façon discrète le profil de couple d’agrément. A cet effet, un module observe le comportement de la consigne de couple et applique, via des seuils de couple, une phase qui correspond à une pente plus ou moins faible à appliquer sur la consigne de couple. Toutefois, un tel procédé pose des problèmes de détection non robuste et de retard systématique. En outre, ce procédé n'est pas adapté pour les véhicules hybrides à quatre roues motrices car la synchronisation des trains avant et arrière n’est pas possible.
Un deuxième type de loi est basé sur l'utilisation de coefficients de filtre du premier ordre qui évoluent en fonction de l’écart entre le couple réalisé et le couple de décélération naturelle du véhicule. Une stratégie de détection des phases d’accélération et de décélération du véhicule permet de transiter entre différentes cartographies cibles. Toutefois, une telle stratégie de commande génère des retards dans l’application des coefficients du filtre. En outre, les valeurs des calibrations ne sont pas des valeurs physiques compréhensibles (calibration de gain en millisecondes). Ce procédé n'est pas non plus adapté pour les véhicules hybrides à quatre roues motrices car la synchronisation des trains avant et arrière n’est pas possible.
Une fonction d'agrément fréquentielle est basée sur l'élaboration d'un profil de couple d'agrément correspondant à un système de type "masse-ressort". Cette fonction comporte une étape de filtrage du couple de consigne souhaité par le conducteur avec un filtre du 1er ordre, une étape d'estimation du couple de passage des jeux avec un modèle de torsion, et une étape d'application d'une correction fréquentielle (qui dépend de la fréquence d’excitation de la chaîne de traction) pour anticiper et diminuer les futures potentielles oscillations de la chaîne de traction. Une telle stratégie présente toutefois l'inconvénient d'être difficile à calibrer, de consommer d'importantes ressources mémoires et d'importantes ressources de calcul dans le calculateur, ainsi que de ne pas être actif lors d’un décollage du véhicule automobile. En outre, la détermination des états d’entrée et de sortie des jeux n'est pas robuste, ce qui peut générer des figeages.
Il existe donc le besoin de proposer un procédé mettant en œuvre un filtre d’agrément préventif robuste, peu consommateur en ressources mémoires et en ressources de calcul, tout en prenant en compte la contrainte de synchronisation des trains de roues avant et arrière d’un véhicule hybride à quatre roues motrices.
L'invention vise à combler efficacement ce besoin en proposant un procédé de commande d'un système de trains roulants d'un véhicule automobile comportant:
- un train de roues avant comprenant au moins un organe moteur,
- un train de roues arrière comprenant au moins un organe moteur,
- ledit procédé comportant une étape de filtrage d'une consigne de couple globale pour obtenir une consigne de couple globale filtrée, ladite étape de filtrage comportant une étape de limitation d'un gradient de couple de la consigne de couple globale,
- une étape de répartition de la consigne de couple globale filtrée en une consigne de couple du train de roues avant filtrée et une consigne de couple du train de roues arrière filtrée, et
- une étape d'adaptation d'un passage de jeux du train de roues avant par ajout d'un premier coefficient de décalage à la consigne de couple du train de roues avant filtrée pour obtenir un couple de passage des jeux du train de roues avant et d'un deuxième coefficient de décalage à la consigne de couple du train de roues arrière filtrée pour obtenir un couple de passage des jeux du train de roues arrière.
Selon une mise en œuvre de l'invention, la consigne de couple globale filtrée est centrée autour de 0 N.m.
Selon une mise en œuvre de l'invention, une étape de limitation d'un gradient de couple de la consigne de couple globale comporte une étape de limitation d'un gradient de couple d'incrément de la consigne de couple globale et une étape de limitation d'un gradient de couple de décrément de la consigne de couple globale.
Selon une mise en œuvre de l'invention, le gradient de couple d'incrément et le gradient de couple de décrément sont calculés à partir de la consigne de couple globale et de la consigne de couple globale filtrée.
Selon une mise en œuvre de l'invention, l’étape de répartition de la consigne de couple globale filtrée en une consigne de couple du train de roues avant filtrée et une consigne de couple du train de roues arrière filtrée est effectuée en fonction de critères énergétiques.
Selon une mise en œuvre de l'invention, le premier coefficient de décalage est calculé à l’aide d’une première cartographie recevant en entrée la consigne de couple du train de roues avant filtrée et une consigne de couple du train de roues avant non filtrée.
Selon une mise en œuvre de l'invention, le deuxième coefficient de décalage est calculé à l’aide d’une deuxième cartographie recevant en entrée la consigne de couple du train de roues arrière filtrée et une consigne de couple du train de roues arrière non filtrée.
Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit procédé comporte en outre une étape de compensation inertielle consistant à ajouter un premier terme de compensation inertielle au couple de passage des jeux du train de roues avant et un deuxième terme de compensation inertielle au couple de passage des jeux du train de roues arrière.
Selon une mise en œuvre de l'invention, le premier terme de compensation inertielle et le deuxième terme de compensation inertielle dépendent d'un gradient de régime roue.
L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé tel que précédemment défini.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
La est une représentation schématique d'un véhicule automobile comportant un système de trains roulants mettant en œuvre un procédé selon l'invention de filtrage d'agrément préventif;
La est un diagramme fonctionnel général des différents modules informatiques mettant en œuvre le procédé selon l'invention de filtrage d'agrément préventif;
La est un diagramme fonctionnel détaillé des différents modules informatiques mettant en œuvre le procédé selon l'invention de filtrage d'agrément préventif;
La est une représentation graphique, en fonction du temps, de la consigne de couple globale non filtrée et de la consigne de couple globale filtrée obtenue en sortie du filtre global du système de trains roulants;
La est une représentation graphique, en fonction du temps, de la consigne de couple globale filtrée et des consignes de couple filtrée correspondante respectivement pour le train de roues avant et pour le train de roues arrière;
La est une représentation graphique, en fonction du temps, de la consigne de couple de passage des jeux mécaniques pour le train de roues avant et pour le train de roues arrière;
La est une représentation graphique, en fonction du temps, de la consigne de couple de train de roues arrière finale et de la consigne de couple de train de roues arrière finale après compensation inertielle.
Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
La montre un système de trains roulants 10 d'un véhicule hybride de type 4x4 comportant un train de roues avant 11 comprenant au moins un organe moteur à savoir un moteur thermique 12 et/ou un moteur électrique de traction 13. Un dispositif 15 de couplage et de découplage permet d'assurer sélectivement le couplage et le découplage du moteur thermique 12 et/ou du moteur électrique de traction 13 avec le train de roues avant 11. Le dispositif de couplage et de découplage 15 prend par exemple la forme d'une boîte de vitesses notamment de type automatique. Afin de pouvoir isoler le moteur électrique de traction 13 par rapport au moteur thermique 12 lors d'un mode de roulage électrique pur, un embrayage 16 est interposé entre le moteur thermique 12 et le moteur électrique de traction 13.
Par ailleurs, un train de roues arrière 17 comporte un organe moteur 19 associé à un réducteur de vitesse 20 et un dispositif 21 de couplage et de découplage de l'organe moteur avec les roues arrière du véhicule. L'organe moteur 19 est en l’occurrence un deuxième moteur électrique de traction. En variante, l'organe moteur 19 pourra prendre la forme d'un moteur thermique. Le train de roues arrière 17 pourra le cas échéant comporter deux organes moteurs. Le dispositif 21 de couplage et de découplage pourra être constitué par un dispositif à crabot, un embrayage ou une boîte de vitesses.
Un calculateur 22 comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention. Le procédé vise à mettre en œuvre un filtre d'agrément préventif via des modules fonctionnels de type logiciel.
La fonction de filtre d'agrément préventif se compose d'un module M1 de filtrage global qui permet de filtrer la consigne de couple globale IVC (pour "Interprétation Volonté Conducteur") correspondant à la consigne de couple du conducteur permettant d'obtenir une accélération souhaitée du véhicule. Le filtrage du couple IVC est effectué de manière continue pour fournir l’agrément longitudinal du véhicule. Le filtre du module M1 est centré autour de 0Nm, ce qui permet de gérer la synchronisation du train de roues avant 11 et du train de roues arrière 17.
Un répartiteur R1 permet de répartir la consigne de couple globale filtrée en une consigne de couple du train de roues avant filtrée CTAV' et une consigne de couple du train de roues arrière filtrée CTAV'.
Un module M2 d'adaptation de passage des jeux du train de roues avant permet d’adapter de façon continue la consigne de couple globale filtrée répartie au passage des jeux du train de roues avant 11 dans le but de diminuer les oscillations de la chaîne de traction liées à la traversée des jeux mécaniques.
Un module M3 d'adaptation de passage des jeux du train de roues arrière permet d’adapter de façon continue la consigne de couple globale filtrée répartie au passage des jeux du train de roues arrière 17 dans le but de diminuer les oscillations de la chaîne de traction liées à la traversée des jeux mécaniques.
Les modules M4 et M5 dont la fonction est détaillée ci-après permettent d'effectuer une compensation inertielle des couples obtenus en sortie des modules M2 et M3.
La fonction de filtre d'agrément préventif est régie par les équations suivantes:
La consigne de couple globale filtrée Pfilpwt pour les trains de roues avant et les trains de roues arrière s'exprime de la façon suivante:
Les consignes de couple finales du train de roues avant CTAVf et du train de roues arrière CTARf s'expriment de la façon suivante:
- IVC étant la consigne de couple globale correspondant à la volonté d'accélération du conducteur,
- dCinc étant le gradient de couple d’incrément,
- dCdec étant le gradient de couple de décrément,
- Cfilpwt étant la consigne de couple globale filtrée,
- R étant un ratio de répartition du couple filtré entre le train de roues avant et le train de roues arrière, ledit ratio de répartition étant compris entre 0 et 1 dans le cadre d'un référentiel du train de roues avant,
- CoffTAV étant le coefficient de décalage pour le passage des jeux mécaniques du train de roues avant,
- CoffTAR étant le coefficient de décalage pour le passage des jeux mécaniques du train de roues arrière,
- CinTAV étant le terme de compensation inertielle lié au train de roues avant,
- CinTAR étant le terme de compensation inertielle lié au train de roues arrière,
- CTAVf étant la consigne de couple finale du train de roues avant,
- CTARf étant la consigne de couple finale du train de roues arrière.
On décrit ci-après, en référence avec la , la fonction de filtre d'agrément préventif basée sur la mise en œuvre des équations précitées.
Le module M1 filtre de façon continue la consigne de couple globale IVC. A cet effet, le module M1 comporte un limitateur dynamique de pente ("Rate limiter" en anglais) destiné à limiter, de façon continue, le gradient de couple de la consigne de couple globale à partir du couple cible (IVC) et du couple courant obtenu en sortie de filtre correspondant à la consigne de couple globale filtrée Cfilpwt.
Ainsi, le module M11 limite un gradient de couple d'incrément dCinc de la consigne de couple globale IVC et un gradient de couple de décrément dCdec de la consigne de couple globale IVC. A cet effet, une cartographie M12 à deux dimensions calcule le gradient de couple d'incrément dCinc à partir de la consigne de couple globale non filtrée IVC et de la consigne de couple globale filtrée Cfilpwt. Une cartographie M13 à deux dimensions calcule le gradient de couple de décrément dCdec à partir de la consigne de couple globale non filtrée IVC et de la consigne de couple globale filtrée Cfilpwt. Préalablement, la consigne de couple globale filtrée Cfilpwt pourra être intégrée par le module M14 grâce à un retard unitaire.
Ainsi, en fonction de la calibration effectuée par le concepteur dans les cartographies d’incrément et de décrément M12, M13, on obtient un profil de couple d'agrément souhaité, c’est-à-dire la consigne de couple globale filtrée Cfilpwt, centrée autour du 0Nm, tel que cela est montré sur la .
En outre, le répartiteur R1 répartit la consigne de couple globale filtrée Cfilpwt en une consigne de couple du train de roues avant filtrée CTAV' et une consigne de couple du train de roues arrière filtrée CTAR'. Comme on peut le voir sur la , les deux consignes de couple CTAV', CTAR' sont également centrées autour 0Nm.
Le répartiteur R2 répartit la consigne de couple IVC non filtrée en une consigne de couple du train de roues avant non filtrée CTAV et une consigne de couple du train de roues arrière non filtrée CTAR.
Les répartitions de couple sont effectuées notamment en fonction de critères énergétiques. Ces deux aspects de consigne de couple filtrée et non filtrée sont utiles pour le calcul du couple de passage des jeux des différents trains de roues 11 et 17.
Le passage des jeux mécaniques dépend de l'organe moteur monté sur le train de roues 11, 17. Un module d’adaptation du passage des jeux M2, M3 propre à chaque train de roues 11, 17 est donc nécessaire afin de limiter les oscillations de la chaîne de traction.
Pour le train de roues avant 11, le module M2 permet de décaler le couple de passage des jeux qui est centré autour de 0 N.m sur la consigne de couple de train de roues avant filtrée pour l’adapter à l'organe moteur.
A cet effet, un coefficient de décalage CoffTAV est ajouté à la consigne de couple du train de roues avant filtrée CTAV' pour obtenir un couple de passage des jeux du train de roues avant CpassTAV (cf. ). Le coefficient de décalage CoffTAV est calculé à l’aide d’une cartographie M21 à deux dimensions recevant en entrée la consigne de couple du train de roues avant filtrée CTAV' et la consigne de couple du train de roues avant non filtrée CTAV. Le coefficient de décalage CoffTAV pourra être calculé de façon continue. Le module sommateur M22 effectue la somme entre la consigne de couple du train de roues avant filtrée CTAV' et le coefficient de décalage CoffTAV pour obtenir le couple de passage des jeux du train de roues avant CpassTAV.
Il est ainsi possible d'adapter le passage des jeux du train de roues avant 11 en fonction du rapport de boîte de vitesses engagé et de l’organe utilisé (moteur thermique 12 et/ou moteur électrique de traction 13) sans impacter le passage des jeux du train de roues arrière 17 qui est indépendant de celui-ci.
De façon analogue, pour le train de roues arrière 17, le module M3 permet de décaler le couple de passage des jeux qui est centré autour de 0Nm sur la consigne de couple de train de roues arrière filtrée pour l’adapter à l'organe moteur.
A cet effet, un coefficient de décalage CoffTAR est ajouté à la consigne de couple du train de roues arrière filtrée CTAR' pour obtenir un couple de passage des jeux du train de roues arrière CpassTAR (cf. ). Le coefficient de décalage CoffTAR est calculé à l’aide d’une cartographie M31 à deux dimensions recevant en entrée la consigne de couple du train de roues arrière filtrée CTAR' et la consigne de couple du train de roues arrière non filtrée CTAR. Le coefficient de décalage CoffTAR pourra être calculé de façon continue. Le module sommateur M32 effectue la somme entre la consigne de couple du train de roues arrière filtrée CTAR' et le coefficient de décalage CoffTAR pour obtenir le couple de passage des jeux du train de roues arrière CpassTAR.
Il est ainsi possible d'adapter le passage des jeux du train de roues arrière 17 en fonction de l'accouplement ou non du moteur électrique 19 avec les roues, sans impacter le passage des jeux du train de roues avant 11 qui est indépendant de celui-ci.
Les modules M4 et M5 effectuent une compensation inertielle. A cet effet, le module M4 ajoute un premier terme de compensation inertielle CinTAV au couple de passage des jeux du train de roues avant CpassTAV pour obtenir la consigne de couple finale du train de roues avant CTAVf (cf. ).
Le module M5 ajout un deuxième terme de compensation inertielle au couple de passage des jeux du train de roues arrière CpassTAR pour obtenir la consigne de couple finale du train de roues arrière CTARf (cf. ).
Le premier terme de compensation inertielle CinTAV et le deuxième terme de compensation inertielle CinTAR dépendent d'un gradient de régime de roue. Les termes inertiels CinTAV et CinTAR permettent de prendre en compte l’inertie du véhicule, la loi de route, ainsi que la pente de la route.

Claims (10)

  1. Procédé de commande d'un système de trains roulants d'un véhicule automobile comportant:
    - un train de roues avant (11) comprenant au moins un organe moteur (12, 13),
    - un train de roues arrière (17) comprenant au moins un organe moteur (19),
    caractérisé en ce que ledit procédé comporte:
    - une étape de filtrage d'une consigne de couple globale (IVC) pour obtenir une consigne de couple globale filtrée (Cfilpwt), ladite étape de filtrage comportant une étape de limitation d'un gradient de couple de la consigne de couple globale (IVC),
    - une étape de répartition de la consigne de couple globale filtrée (Cfilpwt) en une consigne de couple du train de roues avant filtrée (CTAV') et une consigne de couple du train de roues arrière filtrée (CTAV'), et
    - une étape d'adaptation d'un passage de jeux du train de roues avant (11) par ajout d'un premier coefficient de décalage (CoffTAV) à la consigne de couple du train de roues avant filtrée (CTAV') pour obtenir un couple de passage des jeux du train de roues avant (CpassTAV) et d'un deuxième coefficient de décalage (CoffTAR) à la consigne de couple du train de roues arrière filtrée (CTAR') pour obtenir un couple de passage des jeux du train de roues arrière (CpassTAR).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la consigne de couple globale filtrée (Cfilpwt) est centrée autour de 0 N.m.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’une étape de limitation d'un gradient de couple de la consigne de couple globale (IVC) comporte une étape de limitation d'un gradient de couple d'incrément (dCinc) de la consigne de couple globale et une étape de limitation d'un gradient de couple de décrément (dCdec) de la consigne de couple globale.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gradient de couple d'incrément (dCinc) et le gradient de couple de décrément (dCdec) sont calculés à partir de la consigne de couple globale (IVC) et de la consigne de couple globale filtrée (Cfilpwt).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’étape de répartition de la consigne de couple globale filtrée (Cfilpwt) en une consigne de couple du train de roues avant filtrée (CTAV') et une consigne de couple du train de roues arrière filtrée (CTAR') est effectuée en fonction de critères énergétiques.
  6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier coefficient de décalage (CoffTAV) est calculé à l’aide d’une première cartographie (M21) recevant en entrée la consigne de couple du train de roues avant filtrée (CTAV') et une consigne de couple du train de roues avant non filtrée (CTAV).
  7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le deuxième coefficient de décalage (CoffTAR) est calculé à l’aide d’une deuxième cartographie (M31) recevant en entrée la consigne de couple du train de roues arrière filtrée (CTAR') et une consigne de couple du train de roues arrière non filtrée (CTAR).
  8. Procédé selon l'une quelconque de revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de compensation inertielle consistant à ajouter un premier terme de compensation inertielle (CinTAV) au couple de passage des jeux du train de roues avant (CpassTAV) et un deuxième terme de compensation inertielle (CinTAR) au couple de passage des jeux du train de roues arrière (CpassTAR).
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le premier terme de compensation inertielle (CinTAV) et le deuxième terme de compensation inertielle (CinTAR) dépendent d'un gradient de régime roue.
  10. Calculateur (22) comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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