FR2799419A1 - DEVICE FOR CONTROLLING A VEHICLE DRIVE UNIT COMPRISING AN ENGINE AND A GEARBOX - Google Patents

Etat de la technique L'invention concerne un dispositif de commande d'unSTATE OF THE ART The invention relates to a device for controlling a

groupe d'entraînement de véhicule formé d'un moteur et d'une boîte de vitesses, notamment d'une boîte de vitesses automatique avec un appareil de commande de groupe  vehicle drive unit consisting of an engine and a gearbox, in particular an automatic gearbox with a group control unit

d'entraînement et un appareil de commande de boîte de vites-  gearbox and gearbox control unit

ses prévu sur celui-ci ou dans une boîte de vitesses automa-  its provided on it or in an automatic gearbox

tique. Une boîte de vitesses automatique au sens de la  tick. An automatic transmission within the meaning of

présente invention concerne tous les types de boîte totale-  present invention relates to all types of total box-

ment automatiques (boîte automatiques à rapports, boite auto-  automatic (automatic gearbox, automatic gearbox,

matiques sans rapport) ainsi que des boîtes de vitesses semi-  unrelated materials) as well as semi-automatic gearboxes

automatiques. Selon le document DE-A1-4039005, on connaît un tel dispositif de commande. Ce document décrit un dispositif de commande pour un groupe d'entraînement de véhicule; ce groupe se compose d'un moteur (moteur à combustion interne), et d'une boîte de vitesses. Comme cela a été décrit à l'aide de la figure 1 de ce document, le dispositif de commande se compose d'une unité de commande centrale 30, d'un appareil de commande de groupe de transmission relié à celle-ci (commande auxiliaire 35) et de différents appareils de commande en amont, notamment un appareil de commande de boîte de vitesses associé à la boîte de vitesses (installation de commande de  automatic. According to document DE-A1-4039005, there is known such a control device. This document describes a control device for a vehicle drive unit; this group consists of an engine (internal combustion engine), and a gearbox. As has been described with the aid of FIG. 1 of this document, the control device consists of a central control unit 30, of a transmission group control apparatus connected to it (auxiliary control 35) and various upstream control devices, in particular a gearbox control device associated with the gearbox (control installation for

boite de vitesses 4) et un appareil de commande de moteur as-  gearbox 4) and an engine control unit as-

socié au moteur (installation de commande de moteur 3). Indé-  associated with the engine (engine control installation 3). India-

pendamment de l'installation de commande centrale, l'appareil  during the central control installation, the device

de commande du groupe d'entraînement peut commander les appa-  control unit can control the devices

reils de commande en amont qui lui sont directement reliés, c'est-à-dire l'appareil de commande de boîte de vitesses et l'appareil de commande de moteur. L'appareil de commande du groupe de transmission forme avec l'appareil de commande de boîte de vitesses et l'appareil de commande de moteur, un dispositif de commande indépendant de l'installation centrale de commande du groupe d'entraînement du véhicule. Le document  upstream control pins directly connected thereto, i.e. the gearbox control unit and the engine control unit. The transmission group control unit, together with the gearbox control unit and the engine control unit, forms a control device independent of the central control unit of the vehicle drive unit. The document

DE-A1-4039005 ne décrit pas comment les composants électroni-  DE-A1-4039005 does not describe how electronic components

ques utilisés dans le dispositif de commande et en particu-  used in the control device and in particular

lier les capteurs, les commutateurs électroniques, les étages  link sensors, electronic switches, stages

de puissance et les processeurs numériques, sont répartis en-  power and digital processors, are divided into

tre les différents appareils de commande, c'est-à-dire entre l'appareil de commande du groupe d'entraînement et l'appareil de commande de boîte de vitesses, pour permettre de réaliser un fonctionnement efficace, en particulier économe en matière  be the different control devices, that is to say between the drive unit control device and the gearbox control device, in order to allow efficient operation, in particular energy-saving operation

et en courant, pour le dispositif de commande. Les mêmes re-  and in current, for the control device. The same re-

marques s'appliquent à l'appareil de commande de moteur.  marks apply to the engine control unit.

La présente invention a ainsi pour but de déve-  The present invention therefore aims to develop

lopper un dispositif de commande du type connu pour permettre  lopper a control device of the known type to allow

un fonctionnement plus efficace.more efficient operation.

A cet effet l'invention concerne un dispositif de commande du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que  To this end, the invention relates to a control device of the type defined above, characterized in that

* le dispositif de commande comporte des composants électro-  * the control device includes electro-

niques ayant des niveaux de pertes de puissance diffé-  nics with different levels of power loss

rents, en particulier des étages de puissance, et * les composants électroniques utilisés pour la commande de boîte de vitesses et ceux ayant une perte de puissance élevée, sont intégrés dans l'appareil de commande de boîte  rents, in particular power stages, and * the electronic components used for gearbox control and those having a high power loss, are integrated in the gearbox control apparatus

de vitesses.of speeds.

Ainsi, les composants dégageant de fortes pertes  Components with high losses

sont sortis de l'appareil de commande de groupe d'entraî-  have exited the drive group control unit

nement pour être délocalisés dans l'appareil de commande en amont, c'està-dire là o il faut une puissance élevée pour  to be relocated to the upstream control unit, i.e. where high power is required to

les installations de commutation et d'actionnement. L'alimen-  switching and actuation installations. The food

tation électrique de ces composants intégrés dans l'appareil de commande en amont peut se faire directement et sans détour de sorte que les conducteurs de liaison reliés à l'appareil  tation of these components integrated in the upstream control device can be done directly and without detours so that the connecting conductors connected to the device

de commande de groupe d'entraînement ne sont par surchargés.  group control elements are not overloaded.

De plus, la puissance de calcul de l'appareil de commande amont est disponible uniquement pour les opérations d'entrée et de sortie utilisées dans les fonctions de régulation et commutation à proximité de la boîte de vitesses. L'appareil de commande de groupe de transmission peut ainsi être réduit à une telle puissance, ce qui se traduit à son tour par une  In addition, the computing power of the upstream control device is available only for the input and output operations used in the regulation and switching functions near the gearbox. The transmission group control unit can thus be reduced to such a power, which in turn results in a

diminution du coût.cost reduction.

Ainsi, il est particulièrement avantageux que le  Thus, it is particularly advantageous that the

dispositif de commande comporte également un appareil de com-  control device also includes a

mande associé au moteur, relié à l'appareil de commande du groupe d'entraînement, et que l'on intègre les composants électroniques utilisés pour la commande de moteur et ayant une puissance perdue élevée, dans l'appareil de commande de moteur. Ainsi les composants de puissance nécessaires à la commande de moteur sont délocalisés de l'appareil de commande  mande associated with the motor, connected to the control unit of the drive unit, and that one integrates the electronic components used for the motor control and having a high lost power, in the motor control unit. Thus the power components necessary for motor control are relocated from the control unit

du groupe d'entraînement si bien qu'il n'y a pas a faire pas-  of the drive group so there is nothing to do-

ser des intensités de courant électrique importantes par les  be of high electric current intensities by the

lignes de liaison.connecting lines.

Un autre avantage particulièrement important de l'invention découle du fait que l'appareil de commande de  Another particularly important advantage of the invention derives from the fact that the control device for

boite de vitesses ou l'appareil de commande de moteur est re-  gearbox or the engine control unit is re-

lié par un bus de données à l'appareil de commande de groupe d'entraînement. Les conducteurs de liaison entre l'appareil  linked by a data bus to the drive unit control unit. The connecting conductors between the device

de commande du groupe d'entraînement et les appareils de com-  of the drive unit and the control devices

mande en amont sont ainsi formés principalement par un bus de  upstream are thus mainly formed by a bus

données pouvant relier un grand nombre d'appareils de com-  data that can link a large number of communication devices

mande. On réalise ainsi une construction modulaire et exten-  order. This produces a modular and extensive construction

sible de manière simple pour le dispositif de commande. De plus, le bus de données permet de transmettre les signaux les  sible in a simple way for the control device. In addition, the data bus makes it possible to transmit the signals

plus différents, notamment les signaux de commande et les si-  more different, including control signals and signals

gnaux de capteurs.sensors.

Il est particulièrement intéressant dans ce con-  It is particularly interesting in this con-

texte, que des capteurs équipent la boîte de vitesses et que l'appareil de commande de boite de vitesses enregistre les  text, that sensors are fitted to the gearbox and that the gearbox control unit records the

signaux des capteurs et transmette ceux-ci par le bus de don-  sensor signals and transmits these over the data bus

nées vers l'appareil de commande de groupe d'entraînement.  to the drive unit control unit.

Il est de plus particulièrement avantageux que l'appareil de commande de groupe d'entraînement émette par le bus de données, les signaux de commande destinés aux unités d'actionnement (actionneurs) de l'appareil de commande de boite de vitesses, qui forment à partir de ces signaux de  It is more particularly advantageous for the drive unit control unit to transmit via the data bus the control signals intended for the actuation units (actuators) of the gearbox control unit, which form from these signals from

commande, les grandeurs de commande des actionneurs et com-  control, the control quantities of the actuators and com-

mandent ceux-ci.order these.

Il est particulièrement avantageux, dans ce con-  It is particularly advantageous, in this con-

texte, que l'appareil de commande de boite de vitesses com-  text, that the gearbox control unit

porte une unité de calcul convertissant les signaux de  carries a computing unit converting the signals from

capteurs en signaux à envoyer par le bus de données, ou in-  sensors in signals to be sent by the data bus, or in-

versement les signaux reçus du bus de données en signaux de commande. Cela permet une réalisation très simple de l'unité  transfer the signals received from the data bus into control signals. This allows a very simple realization of the unit

de calcul qui se compose alors principalement d'un convertis-  which then mainly consists of a convert-

seur A/N (convertisseur analogique/numérique) et d'un circuit  A / D (analog / digital converter) and a circuit

de branchement de bus (pilote de bus).  bus connection (bus driver).

Il est également très avantageux que l'un des capteurs soit un commutateur de position installé dans la  It is also very advantageous if one of the sensors is a position switch installed in the

boite de vitesses et qui détecte la position du levier sélec-  gearbox and which detects the position of the selected lever

teu, et que l'appareil de commande de boite de vitesses en-  teu, and that the gearbox control unit

voie les signaux de capteurs du commutateur de position sous la forme de modèles de bits à l'appareil de commande du  routes the position switch sensor signals in the form of bit patterns to the control unit of the

groupe d'entraînement.training group.

En combinaison avec de telles caractéristiques, il est intéressant que l'appareil de commande de groupe d'entraînement intègre un commutateur électronique de feu de  In combination with such features, it is advantageous that the drive group control unit incorporates an electronic light switch

recul que l'appareil de commande de groupe d'entraînement ac-  step back that the drive unit control unit ac-

tive dans le cas o l'appareil de commande de boite de vites-  tive in the case where the gearbox control unit

ses signale que le levier sélecteur se trouve en position de marche arrière. Ce moyen réalise un circuit simple et sûr  its signals that the selector lever is in reverse position. This means achieves a simple and safe circuit

pour la mise en oeuvre des feux de recul.  for the implementation of the reversing lights.

Il est en outre particulièrement avantageux que l'appareil de commande de groupe d'entraînement soit relié à un capteur de fin de fonctionnement, et que l'appareil de commande de groupe d'entraînement intègre un commutateur électronique de verrou de garage que l'appareil de commande  It is also particularly advantageous that the drive group control device is connected to an end of operation sensor, and that the drive group control device incorporates an electronic garage lock switch that the control unit

de groupe d'entraînement active pour libérer le levier de sé-  active drive unit to release the shift lever

lecteur, au cas o le capteur de frein de fonctionnement dé-  reader, in case the operating brake sensor

tecte l'actionnement de ce frein. Cela évite, grâce à des moyens simples, l'actionnement du levier sélecteur et ainsi  tect the actuation of this brake. This avoids, using simple means, the actuation of the selector lever and thus

le déplacement incontrôlé du véhicule.  uncontrolled movement of the vehicle.

Selon un avantage particulièrement important, l'appareil de commande de boîte de vitesses est relié à un  According to a particularly important advantage, the gearbox control apparatus is connected to a

commutateur électronique du verrou de démarreur que cet appa-  electronic starter lock switch that this device

reil de commande de boîte de vitesses active pour libérer le circuit électrique du démarreur, lorsque le commutateur de  active gearbox control lever to release the electric circuit from the starter, when the

position signale que le levier sélecteur se trouve en posi-  position indicates that the selector lever is in posi-

tion de garage ou en position neutre. Ce moyen évite toute  garage or in neutral position. This means avoids any

commande erronée de l'allumage, en particulier en cas de dé-  incorrect ignition control, particularly in the event of

faillance de l'appareil de commande dans la combinaison des  failure of the control unit in the combination of

appareils de commande décrits ci-dessus.  control devices described above.

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans l'unique figure annexée. Selon la figure, le groupe d'entraînement d'un véhicule automobile est formé d'un moteur 20 et d'une boîte de vitesses 30. Ce groupe est commandé par un dispositif de commande selon l'invention comprenant un appareil de commande de groupe d'entraînement 10, un appareil de commande de boîte  The present invention will be described below in more detail with the aid of an embodiment shown schematically in the single appended figure. According to the figure, the drive unit of a motor vehicle is formed by a motor 20 and a gearbox 30. This group is controlled by a control device according to the invention comprising a group control device drive 10, a gearbox control unit

de vitesses 31 et un appareil de commande de moteur 21.  31 and a motor control unit 21.

L'appareil de commande de groupe d'entraînement est relié à l'appareil de commande de boite de vitesses 31 par un bus de données 15. L'appareil de commande de boite de vitesses 31 est installé comme appareil de commande amont dans ou sur la boîte de vitesses automatique 30. L'appareil de commande de groupe d'entraînement 10 est en outre relié  The drive unit control unit is connected to the gearbox control unit 31 by a data bus 15. The gearbox control unit 31 is installed as an upstream control unit in or on the automatic gearbox 30. The drive unit control unit 10 is also connected

par un bus de données à l'appareil de commande de moteur 21.  via a data bus to the motor control unit 21.

Les deux bus de données peuvent être séparés ou réunis par un  The two data buses can be separated or combined by a

bus de données. L'appareil de commande de moteur est un appa-  data bus. The engine control unit is a device

reil de commande installé en amont dans ce cas sur le moteur (moteur à combustion interne). Cela crée une disposition dans laquelle l'appareil de commande de groupe d'entraînement commande, comme commande centrale, à la fois la boîte de vitesses 30 et le moteur 20; cette commande est assistée par les appareils de commande en amont, c'est-à-dire par l'appareil de commande de boîte de vitesses 30 ou par  control panel installed upstream in this case on the engine (internal combustion engine). This creates an arrangement in which the drive unit control unit controls, as a central control, both the gearbox 30 and the motor 20; this control is assisted by the upstream control apparatuses, that is to say by the gearbox control apparatus 30 or by

l'appareil de commande de moteur 20.  the engine control unit 20.

Pour permettre à l'appareil de commande de groupe d'entraînement de fonctionner avec de faibles pertes, les composants de forte puissance en particulier les étages de  To allow the drive unit control unit to operate with low losses, the high-power components, in particular the stages of

puissance sont montés dans des appareils de commande amont.  power are mounted in upstream control devices.

Seuls les composants ayant une perte de puissance élevée sont délocalisés de l'appareil de commande central de groupe d'entraînement 10 vers les appareils de commande amont 21, 31. La figure montre schématiquement la structure de l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10 et de l'appareil de commande de boite de vitesses 31 associé, pour  Only the components having a high power loss are moved from the central control unit of the drive unit 10 to the upstream control devices 21, 31. The figure schematically shows the structure of the group control device drive 10 and the associated gearbox control unit 31, for

commander en combinaison la boîte de vitesses automatique 30.  order the automatic transmission 30 in combination.

L'appareil de commande de boîte de vitesses 31 intègre par  The gearbox control unit 31 integrates by

exemple un étage de puissance qui commute le circuit électri-  example a power stage which switches the electric circuit

que de démarreur en commandant l'alimentation électrique d'un  than a starter by controlling the power supply of a

relais de commutation S2; ce dernier ferme ou coupe le cir-  switching relay S2; the latter closes or cuts the circuit

cuit électrique du démarreur (barrière de démarreur S 2). De  electric starter cooked (starter barrier S 2). Of

plus, les étages de puissance peuvent commander un grand nom-  more, the power stages can command a large number-

bre d'électrovannes comme par exemple des régulateurs de  bre of solenoid valves such as regulators

pression, des soupapes PWM et des soupapes ou clapets ou-  pressure, PWM valves and valves or check valves or-

verts/fermés. Pour cela, les étages de puissance sont reliés à un circuit de commutation E qui commande les étages de puissance lorsqu'un commutateur de position 32 installé dans la boîte de vitesses signale que le levier sélecteur 33 de la  green / closed. For this, the power stages are connected to a switching circuit E which controls the power stages when a position switch 32 installed in the gearbox signals that the selector lever 33 of the

boite de vitesses se trouve en position de garage P ou en po-  gearbox is in garage position P or in po-

sition neutre N. A titre d'exemple d'autre composant engendrant des pertes élevées, la figure 1 montre l'étage de puissance commandant le circuit électrique de démarreur; cet étage est délocalisé dans l'appareil de commande en amont, à savoir l'appareil de commande de boîte de vitesses 31. La puissance perdue n'est plus dégagée ainsi de manière centralisée dans l'appareil de commande de groupe d'entraînement, si bien qu'il faut moins de moyens pour refroidir les composants. De plus, les étages de puissance se trouvent ainsi décalés aux endroits o ils commandent des intensités importantes soit pour des relais, soit pour des moteurs d'actionneurs, soit pour d'autres éléments d'actionnement (actionneurs). Cela  neutral position N. As an example of another component generating high losses, FIG. 1 shows the power stage controlling the electric starter circuit; this stage is relocated in the upstream control device, namely the gearbox control device 31. The lost power is therefore no longer released centrally in the drive unit control device, so there are fewer ways to cool the components. In addition, the power stages are thus offset at the places where they control significant intensities either for relays, or for actuator motors, or for other actuating elements (actuators). That

permet de faire passer les conducteurs d'alimentation four-  allows the supply conductors to be passed through

nissant de telles intensités, directement en amont vers les actionneurs, ce qui réduit la quantité de matière utilisée  connecting such intensities directly upstream to the actuators, which reduces the amount of material used

ainsi que les pertes électriques.as well as electrical losses.

L'appareil de commande central de groupe  The central group control unit

d'entraînement 10 est relié de préférence par un bus de don-  drive 10 is preferably connected by a data bus

nées 15 aux appareils de commande délocalisés. L'utilisation d'un bus de données offre l'avantage de pouvoir transférer de nombreux signaux de commande vers les actionneurs en mode multiplex, en parallèle, par l'intermédiaire de l'un des bus de données. Ce moyen réduit également la mise en oeuvre de  born 15 to remote control devices. The use of a data bus offers the advantage of being able to transfer numerous control signals to the actuators in multiplex mode, in parallel, via one of the data buses. This means also reduces the implementation of

matière au niveau des conducteurs, ainsi que les pertes élec-  conductor matter, as well as the electrical losses

triques. De plus l'ensemble du système peut être étendu de manière très simple en raccordant d'autres appareils amont sur le bus de données. En outre, le bus de données assure une  triques. In addition, the entire system can be extended very simply by connecting other upstream devices on the data bus. In addition, the data bus provides

transmission numérique des signaux qui est plus fiable vis-à-  digital signal transmission which is more reliable

vis des perturbations qu'une transmission analogique des si-  vis disturbances that an analog transmission of si-

gnaux. Comme le montre la figure, le bus de données 15 transmet également des signaux de capteurs vers l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10. A titre d'exemple,  general. As shown in the figure, the data bus 15 also transmits sensor signals to the drive unit control unit 10. For example,

l'interrupteur de position 32 signale la position qu'il dé-  the position switch 32 signals the position it

tecte du levier sélecteur, P, R, N, D ou Ds; ces informa-  selector lever tect, P, R, N, D or Ds; this information

tions sont transmises par le bus de données 15 vers l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10. Celui-ci comporte un interrupteur électronique (transistor) à faibles  tions are transmitted by the data bus 15 to the drive unit control unit 10. This includes an electronic switch (transistor) at low

pertes de puissance, qui commande l'aimant de blocage de ga-  power losses, which controls the blocking magnet

rage 12. De plus, l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10 comporte un autre interrupteur électronique qui met en oeuvre le feu de recul 11 dès que le commutateur  rage 12. In addition, the drive group control apparatus 10 includes another electronic switch which activates the reversing light 11 as soon as the switch

de position 32 signale la position R prise par le levier sé-  32 indicates position R taken by the lever

lecteur et correspondant à la marche arrière. L'appareil de commande de groupe d'entraînement 10 est en outre relié à un  drive and corresponding to reverse. The drive group control unit 10 is further connected to a

capteur de frein de fonctionnement (non représenté).  operating brake sensor (not shown).

L'interrupteur électronique du verrou de garage 12 active alors l'appareil de commande de groupe d'entraînement 10 qui libère le levier sélecteur 33 au cas o le capteur de frein  The electronic switch for the garage lock 12 then activates the drive group control device 10 which releases the selector lever 33 in the event that the brake sensor

de fonctionnement détecte un actionnement du frein de fonc-  function detects that the operating brake is actuated

tionnement. L'interrupteur de position intégré à la boîte de vitesses 30 comporte de préférence des cellules à effet Hall,  operation. The position switch integrated into the gearbox 30 preferably comprises Hall effect cells,

prévues au niveau de plusieurs chemins à aimantation par-  provided on several magnetized paths by-

tielle et qui détectent ainsi la position du levier sélecteur 33 par une détection sans contact. L'exploitation du modèle de bit transmis par le bus de données 15 se fait de manière centralisée dans l'appareil de commande de groupe  and which thus detect the position of the selector lever 33 by a contactless detection. The bit model transmitted by the data bus 15 is operated centrally in the group control unit

d'entraînement 10.10.

Ensuite, le bus de données 15 transmet différents signaux à la fois vers l'appareil de commande du groupe d'entraînement 10 et à partir de celuici. Le bus de données permet ainsi une transmission multiplex, ce qui participe à son tour à une économie de matière. Dans les appareils amont 21, 31, on n'intègre pratiquement que des composants d'entrée/sortie qui lisent  Then, the data bus 15 transmits different signals both to and from the drive unit control unit 10. The data bus thus allows multiplex transmission, which in turn contributes to saving material. In the upstream devices 21, 31, practically only integrates input / output components which read

les valeurs de consigne destinées aux actionneurs et comman-  setpoints for actuators and controls

dent ceux-ci; ils réalisent également une petite unité de calcul pour la transmission numérique des signaux par le bus  tooth these; they also realize a small calculation unit for the digital transmission of the signals by the bus

de données ou, le cas échéant, pour la conversion A/N (analo-  data or, if applicable, for A / D conversion (analog-

gique/numérique) et le paramètrage des signaux de commande.  (digital / digital) and the configuration of the control signals.

Le but de l'unité de calcul est principalement de convertir les signaux des capteurs en signaux susceptibles d'être  The purpose of the computing unit is mainly to convert the signals from the sensors into signals likely to be

transmis par le bus (modèle de bits), ou inversement de con-  transmitted by the bus (bit model), or vice versa

vertir des signaux de bus de données ainsi reçus, en signaux  vertize data bus signals thus received into signals

de commande.control.

La présente invention a été décrite ci-dessus pour différentes possibilités d'utilisation dans le cas d'un appareil de commande de groupe d'entraînement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Mais cela ne constitue nullement une limitation des applications de l'invention. L'invention convient ainsi tout particulièrement  The present invention has been described above for various possibilities of use in the case of a drive unit control unit of an internal combustion engine of a motor vehicle. But this in no way constitutes a limitation of the applications of the invention. The invention is therefore particularly suitable

dans le cas également d'autres véhicules tels que des véhicu-  also in the case of other vehicles such as vehicles

les routiers ou ferroviaires à entraînement électrique. De  electrically driven road or rail vehicles. Of

même, l'invention n'est pas limitée à des dispositifs de com-  even, the invention is not limited to devices for

mande travaillant avec un bus de données. Au contraire, on  working with a data bus. On the contrary, we

peut envisager de nombreux dispositifs de commande qui génè-  can consider many control devices which generate

rent des signaux de capteurs et des signaux de commande ana-  receive sensor signals and analog control signals

logiques et transmettent ces signaux.  logic and transmit these signals.