FR3068322A1 - Procede de gestion de la chaine de traction d'un vehicule hybride - Google Patents

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Abstract

Procédé de gestion de la chaine de traction d'un véhicule automobile hybride sur un trajet prédéterminé caractérisé par un point de départ et un point d'arrivée. Le procédé comprend les étapes de génération (E4) d'un profil de vitesse de référence du véhicule optimisant la consommation énergétique globale sur le trajet, de détermination (E5) d'une valeur initiale (?0) d'un vecteur adjoint à partir du profil de vitesse de référence déterminé à l'étape précédente, de génération (E6), à partir de la valeur initiale (?0) de vecteur adjoint déterminée et du profil de vitesse de référence déterminé, d'un ensemble de consignes de couple optimisant la consommation énergétique en minimisant le Hamiltonien d'un système d'équations modélisant la consommation, la génération du couple à appliquer au moteur électrique, la génération du couple à appliquer au moteur thermique et la charge de la batterie, et de contrôle (E7) de la chaine de traction du véhicule à partir de l'ensemble de consignes de couple déterminé.

Description

La présente invention se rapporte au domaine de l’automobile et concerne plus particulièrement un procédé de gestion de la chaîne de traction d’un véhicule hybride sur un trajet caractérisé par un point de départ et un point d’arrivée à partir de consignes de couple générées en fonction dudit trajet et d’un état final de charge de la batterie d’alimentation du moteur de traction du véhicule. L’invention vise en particulier à générer des consignes de couple optimisées pour commander le véhicule sur un trajet à parcourir en minimisant la consommation d’énergie.
De nos jours, un véhicule automobile comprend de manière connue un module d’aide à la conduite appelé module « d’éco-conduite >> permettant de conseiller le conducteur sur les rapports de transmission à utiliser et sur les limitations effectives de vitesse au cours d’un trajet.
Il est ainsi connu d’optimiser le passage des rapports de transmission et de suivre la vitesse recommandée par le module d’éco-conduite afin de réduire la consommation en carburant ou en énergie électrique du véhicule pour une conduite moins polluante et moins onéreuse.
A cette fin, il est connu de déterminer les consommations en carburant ou en énergie électrique réalisées par le véhicule en temps réel afin d’en informer le conducteur sous forme de messages d’information. Ces messages informent le conducteur directement sur la valeur des consommations et/ou lui fournissent une indication permettant d’adapter sa conduite, par exemple en lui indiquant de ralentir en-deçà d’un certain seuil de vitesse recommandée ou bien de changer de rapport de transmission. Les informations sur les modifications des conditions de conduite prédites sur le trajet peuvent être exploitées en temps réel pour informer ou alerter le conducteur, selon des méthodes d’optimisation connues de l’homme de l’art, appliquées de manière à minimiser globalement la consommation du véhicule au cours du trajet considéré, et ce pour n’importe quel type de véhicule, hybride, électrique ou autre.
Par ailleurs, dans le cas d’un véhicule hybride, il est connu de déterminer des consignes de couples permettant d’optimiser la commande du moteur électrique de manière à réduire la consommation en carburant du moteur thermique. Autrement dit, en utilisant le moteur électrique à bon escient, on peut optimiser la consommation de carburant entre le point de départ et le point d'arrivée du trajet. Une telle utilisation du moteur électrique est généralement réalisée sous certaines conditions. Notamment, on peut imposer que la charge de la batterie d’alimentation du moteur électrique atteigne un niveau prédéterminé au point d’arrivée du trajet.
Dans une solution connue du document KR2014003890, le contrôle dynamique de puissance d’un véhicule hybride est réalisé en appliquant le Principe du
Maximum de Pontryagin (connu sous le nom de PMP) à des prédictions de consignes de couple à appliquer sur les roues du véhicule à partir de prédictions de vitesse du véhicule. Ces prédictions de vitesse sont réalisées notamment à partir de données de géolocalisation, d’informations de trafic et de données de pente de la route. Le principe du Maximum de Pontryagin utilisé ici calcule la meilleure répartition du couple qui minimise à chaque instant la fonction « Hamiltonien >> associée au critère de consommation à minimiser et au système dynamique de génération des couples moteurs et d’évolution de l’état de charge de la batterie de traction. Toutefois, cette méthode nécessite de fixer les valeurs initiales λ0 d’un paramètre appelé « vecteur adjoint λ >> associé à cette fonction Hamilton. Même pour une prévision exacte du profil de vitesse sur le trajet considéré, la résolution analytique de ce problème n’est pas accessible pour le système considéré, notamment à cause des effets non linéaires des phases de charge et décharge de la batterie, de l’effet de la pente de la route variable tout au long du parcours, et d’autres raisons connues de l’homme de l’art.
Dans des réalisations connues, il est connu d’utiliser une table, stockée dans une zone mémoire d’un calculateur du véhicule, qui liste des valeurs initiales λ0 de vecteur adjoint en fonction du type de route empruntée. En d’autres termes, les valeurs initiales λ0 de vecteur adjoint Λ peuvent être prédéterminées et stockées dans une table, établie par simulations en laboratoire, en fonction de différents cas de route typiques et de différents scénarios de conduite possibles selon le trajet emprunté : trajets urbains, extra-urbains, sur route ou autoroute, ou mixtes, avec carrefours, pentes, virages, etc. Les informations sur la nature du trajet prévu, fournies par exemple par un module de type « GPS prédictif >> du véhicule, permettent alors de choisir les valeurs initiales λ0 de vecteur adjoint Λ dans la table de valeurs prédéterminées.
On constate toutefois que les consignes de couple générées par ce procédé à l’aide de telles valeurs de paramètres initiaux λ0 sont imprécises car elles ne sont pas toujours représentatives de la réalité, ne sont pas totalement prédictives et peuvent difficilement s’adapter en temps réel aux changements des conditions de conduite, notamment liées aux variations de trafic, aux changements d’itinéraires, ou à toute autre occurrence d’évènements réels survenant au cours du trajet et nécessitant de redéfinir un nouveau profil de vitesse.
Pour être plus proche de la réalité des conditions de route prévues ou prévisibles, il est donc utile, voire nécessaire, d’utiliser la méthode connue dite « des tirs >> consistant à réaliser plusieurs simulations préalables avec des profils de vitesse supposés connus et conformes au trajet prévu, et à ajuster par itérations successives les paramètres initiaux λ0 du vecteur adjoint de manière à atteindre les contraintes attendues d’état de charge en fin du parcours ou en fin du segment de parcours considéré.
Mais deux inconvénients demeurent encore : cette méthode doit être si possible appliquée sur un profil de vitesse prédit le plus précis possible, ce qui n’est pas a priori toujours possible, et ce profil de vitesse n’est pas garanti d’être suivi par le conducteur, ce qui peut induire une application non optimale de la répartition des consignes de couples hybrides aux moteurs thermique et électrique.
Les solutions existantes ne permettent donc pas de baser la stratégie de contrôle des couples moteurs sur un profil de vitesse suffisamment proche du profil réel permettant la minimisation effective de la consommation énergétique du véhicule sur un trajet prédéterminé.
L’invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une solution permettant de déterminer en temps réel un profil de vitesse et donc de couple total à appliquer aux roues pour calculer des consignes de couple moteur optimales, fiables et efficaces pour gérer la traction d’un véhicule automobile hybride électrifié sur un trajet, notamment déterminé par son module GPS prédictif.
L’invention vise notamment à fournir un profil de vitesse prédite plus représentatif du trajet prévu à parcourir, qui puisse s’adapter aux conditions variables de conduite, pour paramétrer correctement les algorithmes d’optimisation de la consommation du véhicule.
A cette fin, la présente invention a tout d’abord pour objet un procédé de gestion de la chaîne de traction d’un véhicule automobile hybride sur un trajet prédéterminé caractérisé par un point de départ et un point d’arrivée, ladite chaîne de traction comprenant au moins un moteur électrique, au moins une batterie d’alimentation dudit moteur électrique et au moins un moteur thermique. Ledit procédé est remarquable en ce qu’il comprend une étape de génération d’un profil de vitesse de référence du véhicule optimisant la consommation énergétique globale du véhicule sur ledit trajet prédéterminé, une étape de détermination d’une valeur initiale d’un vecteur dit « vecteur d’état adjoint >> à partir du profil de vitesse de référence déterminé à l’étape précédente, une étape de génération, à partir de la valeur initiale de vecteur adjoint déterminée et du profil de vitesse de référence déterminé (c’est-à-dire en suivant le profil de vitesse de référence préalablement généré), d’un ensemble de consignes de couple optimisant la consommation énergétique du véhicule en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la consommation en carburant du véhicule, la génération du couple à appliquer au moteur électrique, la génération du couple à appliquer au moteur thermique et la charge de la batterie, et une étape de contrôle de la chaîne de traction du véhicule à partir de l’ensemble de consignes de couple déterminé.
Par les termes « optimisant la consommation énergétique globale du véhicule >>, on entend que le profil de vitesse de référence permet d’optimiser la consommation en carburant du véhicule sur l’ensemble du trajet, sans nécessairement considérer la répartition de couple entre moteurs thermique et électrique dans le cas d’un véhicule hybride.
Le procédé selon l’invention permet de définir des consignes de couple optimisant la consommation énergétique du véhicule modélisant l’état de la charge de la batterie du système de traction. La détermination préalable de consignes de vitesse optimisées de référence pour en déduire, à partir d’un algorithme basé sur le Principe du Maximum de Pontryagin, les consignes de couple, rend le procédé à la fois efficace et fiable. En particulier, le calcul d’un profil de vitesse prédite de référence à partir d’un profil de consigne de vitesse optimale qui minimise la consommation énergétique globale permet d’obtenir des consignes de couples qui minimisent la consommation énergétique effective du véhicule (carburant et charge de la batterie de traction), tout en respectant les contraintes des paramètres de vitesse et d’état de charge de la batterie au cours du trajet et en fin de parcours.
Selon un aspect de l’invention, une contrainte d’état de charge d’une batterie du véhicule étant prédéterminée au point d’arrivée du trajet, la détermination de la valeur initiale de vecteur adjoint est réalisée en sélectionnant, parmi une pluralité de valeurs, la valeur avec laquelle on détermine l’ensemble de consignes de couple vérifiant ladite contrainte d’état de charge prédéterminée, c’est à dire permettant de respecter au mieux ladite contrainte d’état de charge prédéterminée. L’utilisation d’un profil de vitesse précis de référence permet ainsi une application efficace de la méthode des tirs.
De préférence, la génération d’un profil de vitesse de référence optimisant la consommation énergétique globale du véhicule sur le trajet prédéterminé est réalisée en utilisant également la méthode du Principe du Maximum de Pontryagin (PMP), c’est-à-dire en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la dynamique du véhicule. L’utilisation d’un algorithme basé sur le Principe du Maximum de Pontryagin pour déterminer le profil de vitesse optimale permet d’obtenir une prédiction de vitesse fiable et précise pour tout le trajet prédéterminé.
En variante, l’étape de génération d’un profil de vitesse optimisant le profil énergétique global du véhicule sur le trajet prédéterminé peut être basée sur toute autre méthode d’optimisation adaptée.
De manière avantageuse, le procédé comprend une étape d’obtention d’au moins une information sur le style de conduite ou le comportement du conducteur, la détermination du profil de vitesse de référence, ainsi que de l’ensemble de consignes de couple, étant alors réalisée en tenant compte de ladite information. L’utilisation d’une telle information permet de prendre en compte le comportement du conducteur dans la détermination des consignes de vitesse afin d’utiliser, lors de la détermination des consignes de couples, des consignes de vitesse plus en adéquation avec la réalité.
Avantageusement encore, la détermination de l’ensemble de consignes de couple est réalisée en utilisant pour chaque portion du trajet la vitesse limite prédéterminée sur ladite portion. La prise en compte de la vitesse limite permet d’adapter la valeur des consignes de vitesse en fonction de cette contrainte de vitesse maximale, en toutes circonstances.
Avantageusement encore, la détermination de l’ensemble de consignes de couple peut également être réalisée en utilisant pour chaque portion du trajet la vitesse moyenne du trafic détecté sur ladite portion, la pente de ladite portion, les virages présents sur ladite portion, le type de route, etc. La prise en compte de la vitesse moyenne du trafic permet notamment d’adapter la valeur des consignes de vitesse en fonction de cette contrainte, pour éviter un trop grand décalage de vitesse entre le véhicule et les autres véhicules, en toutes circonstances. Plus généralement, l’utilisation de ces informations complémentaires, traduites sous formes de contraintes plus ou moins fortes selon le cas (par exemple une réduction de vitesse en virage), permet d’adapter la valeur des consignes de vitesse.
L’invention concerne également un calculateur pour la gestion de la chaîne de traction d’un véhicule automobile sur un trajet prédéterminé caractérisé par un point de départ et un point d’arrivée. Ledit calculateur est remarquable en ce qu’il est configuré pour générer un profil de vitesse du véhicule de référence optimisant la consommation énergétique globale du véhicule sur ledit trajet prédéterminé, pour déterminer une valeur initiale d’un vecteur dit « adjoint >> à partir dudit profil de vitesse déterminé, pour générer, à partir de la valeur initiale de vecteur adjoint déterminée et du profil de vitesse déterminé, un ensemble de consignes de couple optimisant la consommation énergétique du véhicule en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la consommation, la génération du couple à appliquer au moteur électrique, la génération du couple à appliquer au moteur thermique et la charge de la batterie, et pour contrôler la chaîne de traction à partir de l’ensemble de consignes de couple déterminé.
Selon un aspect de l’invention, une contrainte d’état de charge étant prédéterminée au point d’arrivée du trajet prédéterminé, ledit calculateur est configuré pour déterminer la valeur initiale de vecteur adjoint en sélectionnant, parmi une pluralité de valeurs, la valeur avec laquelle on détermine l’ensemble de consignes de couple permettant de respecter au mieux ladite contrainte d’état de charge prédéterminée.
De manière avantageuse, le calculateur est configuré pour générer le profil de vitesse de référence optimisant la consommation énergétique globale du véhicule sur le trajet prédéterminé en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la dynamique du véhicule.
Avantageusement, le calculateur est configuré pour obtenir une information sur le comportement du conducteur et pour déterminer l’ensemble de couples en tenant compte de ladite information.
De préférence, le calculateur est configuré pour déterminer le profil de vitesse de référence en utilisant pour chaque portion du trajet la vitesse limite prédéterminée sur ladite portion et, en variante ou en complément, la vitesse moyenne du trafic, la pente, les virages, le type de route ou tout autre information pertinente.
L’invention concerne enfin un véhicule automobile comprenant un calculateur tel que présenté précédemment.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d’exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
- La figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation du procédé selon l’invention.
Le calculateur selon l’invention est destiné à être monté dans un véhicule automobile hybride. Le calculateur selon l’invention peut par exemple être une unité de contrôle électronique (Electronic Control Unit ou ECU en langue anglaise), utilisée pour le contrôle du moteur électrique et du moteur thermique du véhicule, ou bien toute autre entité physique adaptée.
Le calculateur permet notamment de générer des consignes de couple à appliquer au moteur électrique et/ou au moteur thermique du véhicule sur un trajet prédéterminé caractérisé par un point de départ et un point d’arrivée.
Ces consignes de couple peuvent permettre de gérer le moteur électrique du véhicule et ses différentes phases de fonctionnement afin d’optimiser la consommation de carburant tout en respectant une contrainte d’état de charge de la batterie d’alimentation du moteur électrique au point d’arrivée ou une contrainte de vitesse prédéterminée au point d’arrivée.
Ces consignes de couple peuvent ainsi se présenter sous la forme d’une consigne de couple électrique, thermique ou d’un rapport entre un couple électrique et un couple thermique représentant la répartition de couple entre respectivement le moteur électrique et le moteur thermique.
Le calculateur est configuré pour déterminer un profil optimal de vitesse de référence (i.e. un ensemble de consignes de vitesse optimales) du véhicule entre le point de départ et le point d’arrivée du trajet (ou d’un segment du trajet). De préférence, cette détermination est réalisée par une méthode d’optimisation basée sur le Principe du Maximum de Pontryagin. On notera toutefois que toute autre méthode d’optimisation connue pouvant être mise en oeuvre dans un calculateur embarqué dans un véhicule peut être utilisée.
Le calculateur est configuré pour déterminer, à partir du profil de vitesse de référence déterminé, une valeur initiale d’un vecteur adjoint. Ledit vecteur adjoint est associé aux équations du Hamiltonien du principe d’optimisation utilisé comme décrit ciaprès.
Le calculateur est configuré pour déterminer un ensemble de couples à partir de la valeur initiale de vecteur adjoint déterminée et pour contrôler la chaîne de traction du véhicule hybride (i.e. le moteur électrique et le moteur thermique) à partir de l’ensemble de couples déterminé.
De préférence, une contrainte de vitesse et/ou d’état de charge d’un batterie de propulsion du véhicule étant prédéterminée au point d’arrivée, le calculateur est configuré pour déterminer la valeur initiale de vecteur adjoint en sélectionnant, parmi une pluralité de valeurs, la valeur avec laquelle on détermine le profil de vitesse permettant de respecter au mieux ladite contrainte de vitesse et/ou d’état de charge prédéterminée.
De préférence encore, le calculateur est configuré pour obtenir une information sur le comportement du conducteur et pour déterminer l’ensemble de couples en tenant compte de ladite information.
L’invention va maintenant être décrite dans sa mise en oeuvre en référence à la figure 1.
Tout d’abord, dans une étape E1, le trajet à parcourir est déterminé. Le trajet à parcourir peut être déterminé par un utilisateur du véhicule, en fournissant notamment le point de départ et le point d’arrivée du trajet ou bien par auto-apprentissage du calculateur. De manière connue en soi, un tel auto-apprentissage peut par exemple être réalisé à partir des habitudes de conduite du conducteur ou en utilisant des statistiques permettant de prédire le trajet à venir.
Le calculateur peut alors déterminer, dans une étape E2, une série de portions successives sur le trajet, chaque portion étant caractérisée au moins par une vitesse limite. De plus, chaque portion peut en outre être caractérisée par l’existence d’un arrêt ou d’un ralentissement obligatoire ou pressenti (stop, cédez-le-passage,...), la pente de la route, la nature des virages, etc.
1) Détermination d’un profil optimal de vitesse de référence
Dans cet exemple préféré, la détermination d’un profil optimal de vitesse de référence entre le point de départ et le point d’arrivée du trajet, est réalisée en utilisant une méthode d’optimisation basée sur le Principe du Maximum de Pontryagin (PMP). On notera toutefois que toute autre méthode d’optimisation connue pouvant être mise en œuvre dans un calculateur embarqué dans un véhicule peut être utilisée pour déterminer cet ensemble de consignes de vitesse optimales, telle que, par exemple, une méthode basée sur la Programmation Dynamique (« DP »).
La détermination d’un ensemble de consignes de vitesse optimales est réalisée dans une étape E4 entre le point de départ et le point d’arrivée du trajet. Plus précisément, une consigne de vitesse peut être déterminée pour chaque portion successive du trajet.
La détermination de cet ensemble de consignes de vitesse, constituant le profil optimal de vitesse de référence du véhicule sur le trajet, peut être réalisée à partir d’une ou plusieurs informations portant sur le comportement du conducteur, optionnellement obtenues dans une étape E3 comme cela sera décrit ci-après.
Dans cet exemple préféré, les consignes de vitesse sont obtenues en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la dynamique du véhicule et comprenant l’ensemble de paramètres déterminés.
Une telle minimisation correspond à l’application du Principe du Maximum de Pontryagin (désigné sous le nom de PMP), connu en soi, afin d’optimiser la commande du véhicule et économiser ainsi l’énergie du véhicule.
On note P(0), P(N) les N+1 points remarquables délimitant les portions du trajet, P(0) étant le point de départ, P(N) le point d’arrivée et P(1), P(N-1 ) les (N-1) points remarquables intermédiaires du trajet (N étant un entier naturel). On applique un premier algorithme basé sur le Principe du Maximum de Pontryagin et noté « PMP1 >> entre un point P(i) et un point P(k), noté PMP1 (i->k) dans lequel la vitesse finale du véhicule au point P(k) n’est pas fixée (dit « à vitesse finale libre »), i et k étant des entiers naturels compris entre 0 et N. Les positions initiales et finales seront toujours fixées, respectivement à la position actuelle du véhicule, et à la position du point d’arrivée supposé connu.
La méthode PMP générale est basée sur la résolution de conditions d’optimalité sous forme d’équations aux différences partielles appliquées à une fonction particulière appelée Hamiltonien (« H ») contenant les informations sur le critère à optimiser et sur la dynamique du système et ses contraintes. Cette résolution peut être effectuée analytiquement ou numériquement selon la complexité du problème, telle que décrit ci-après, dans un exemple de réalisation possible.
Les équations d’état de base simplifiées représentant le système dynamique du véhicule sont par exemple (selon le principe fondamental de la dynamique, et avec des notations triviales pour l’homme de l’art) :
dx • gradient de position = v (vitesse) ;
• gradient de vitesse : = F/m - g.sïna (somme des forces en présence), où xest la position, y est la vitesse, a est l’inclinaison de la pente de la route, F est la force appliquée à calculer, m est la masse du véhicule et g est la constante de gravitation (g = 9,81 m/s2).
Afin de définir la fonction Hamiltonien, on définit d’abord le terme L (connu en soi) correspondant à l’énergie de la force appliquée en F2 sous la forme d’un Lagrangien : L = F2 + μ avec μ égal au coefficient de pondération sur le terme temps.
On introduit également les états adjoints (aussi appelés « paramètres adjoints >>, « vecteurs adjoints >>, ou bien encore « vecteurs de co-état »).
Ces états adjoints sont associés aux équations d’état de base, notés ici λι et λ2, qui représentent les conditions du comportement dynamique du système physique, et qui permettront la résolution complète du problème d’optimisation.
La fonction Hamilton (ou Hamiltonien) devient :
H = L + λγ.ν + Â2.(F/m —g.sina^
Les quatre équations principales d’optimalité sur le Hamiltonien seront :
• dH
Âl = - —, qui permet de calculer le premier état adjoint λι • dH λ2 = - —, qui permet de calculer le second état adjoint λ2 dH — = 0, qui permet de calculer la commande optimale F, dF et H(T) = 0, où T est la valeur du temps final (i.e. la durée du trajet) que l’on calcule à partir de cette équation afin d’optimiser aussi le paramètre « temps ». La méthode basée sur le Principe du Maximum de Pontryagin, notée PMP1 et dite « à vitesse finale libre >> se caractérise par une équation d’optimalité supplémentaire particulière, telle que représentée ci-dessous, dans un exemple de réalisation possible : λ2(Τ) = 0 où T est la valeur du temps final, cette équation permettant de calculer la vitesse finale obtenue dans cette optimisation particulière.
Il en résulte un système composé des cinq équations d’optimalité précitées pour cinq variables inconnues : les trois variables fonctionnelles dépendant du temps λι, λ2, F, le temps final T et la vitesse finale v(T). Ces équations peuvent être résolues, soit analytiquement, soit numériquement afin d’obtenir les consignes de vitesse sur chaque portion du trajet.
On peut aussi appliquer un algorithme basé sur le Principe du Maximum de Pontryagin, désigné « PMP2 >>, entre un point de départ noté « P(i) >> et un point d’arrivée point noté « P(k) >>, et désigné de ce fait PMP(i->k), pour lequel la vitesse finale du véhicule au point d’arrivée P(k) est fixée (dit « à vitesse finale fixée >>), i et k étant des entiers naturels. Cette méthode PMP2 « à vitesse finale fixée » se caractérise par des conditions d’optimalité, où la vitesse finale v(T) est fixée égale à vf, permettant la résolution des équations mentionnées ci-avant.
La détermination de l’ensemble complet des vitesses de consigne optimales sur le trajet considéré sera donc issue d’une combinaison particulière des méthodes PMP1 et PMP2 décrites précédemment, de telle sorte à respecter les contraintes en vitesse devant être considérées sur chacun des tronçons (par exemple, la vitesse limite, le trafic moyen, la pente, les virages, le type de route, etc.), et de telle sorte à respecter les contraintes finales en vitesse et/ou état de charge en fin de parcours.
Dans un mode de réalisation avantageux, le calculateur peut également obtenir une ou plusieurs informations sur le comportement du conducteur dans une étape optionnelle E3 et déterminer l’ensemble de couples en tenant compte desdites informations.
Par exemple, le calculateur peut obtenir ou déterminer le style de conduite du conducteur et adapter les consignes de vitesse de référence déterminées en conséquence.
En effet, les consignes de vitesse déterminées à l’étape E4 sont optimales pour économiser l’énergie globale du véhicule sur le trajet, c’est-à-dire pour une conduite économe. En revanche, pour un conducteur à la conduite sportive, le calculateur peut détecter et adapter les consignes de vitesse à une telle conduite, par exemple en utilisant les vitesses limites prédéterminées sur les portions du trajet ou bien en calculant pour chaque portion du trajet une vitesse moyenne entre la vitesse prédite à l’étape E4 sur ladite portion et la vitesse limites prédéterminée sur ladite portion.
2) Détermination d’une valeur initiale d’un vecteur adjoint
La détermination d’une valeur initiale λ0 de vecteur adjoint est réalisée dans une étape E5 à partir de l’ensemble de consignes de vitesse de référence déterminé. Elle est réalisée par la méthode dite « des tirs » qui consiste à tester plusieurs valeur initiales afin de déterminer celle qui permet d’obtenir la valeur de consigne de couple correspondant à l’état de charge de la batterie le plus proche de l’état de charge cible. Plus précisément, la méthode des tirs consiste en une série d’itérations basées pour chaque tir sur la simulation simplifiée du comportement de l’optimisation à partir de la valeur initiale λ0. Un algorithme de type recherche du gradient, ou méthode du simplexe, ou dichotomie, ou toute autre méthode de recherche de point optimum peut être utilisée pour déterminer la valeur initiale optimale du vecteur adjoint λ0 recherché.
3) Détermination d’un ensemble de couples
La détermination d’un ensemble de couples est réalisée ensuite dans une étape E5 à partir de la valeur initiale λ0 de vecteur adjoint déterminée.
Les consignes de couples sont obtenues en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la commande du véhicule et comprenant l’ensemble de paramètres déterminés, cette minimisation correspond à l’application du Principe du Maximum de Pontryagin afin d’optimiser la commande en couple de la chaîne de traction du véhicule.
Selon une réalisation générale de cette méthode PMP, les équations statiques et dynamiques du système considéré sont les suivantes (avec les notations triviales pour l’homme de l’art :
• génération du couple aux roues :
Tq = Gear X (TqICE + Belt X TqEMA) avec Tq = couple aux roues
ICE = moteur thermique, et son couple TqiCE
EMA = machine électrique, et son couple TqEMA
Gear = rapport de boîte à vitesse
Belt= rapport de la liaison courroie entre ICE et EMA • génération du couple électrique :
TqEMA — Fe x I avec / = courant électrique consommé (si positif) ou produit (si négatif)
Ke = coefficient de proportionnalité, caractéristique du moteur EMA et de son électronique de contrôle.
• dynamique de l’évolution de l’état de charge de la batterie :
dSOC / =__!_ dt Qbatt avec SOC = état de charge de la batterie
Qbatt = capacité maximale de la batterie
On obtient alors :
'( Tg \Gea
Gear ) / / Belt. Ke (TqEMA/ A dSOC! = _ V 'KeJ dt Qbatt Qbatt
Il y a une seule équation d’état, qui conduit à l’introduction d’un état adjoint λ.
Le critère énergie à considérer dépend du couple moteur ICE, d’où l’équation de la fonction Hamiltonien devient (avec les mêmes conventions de notation utilisées précédemment):
y (.Gehr )
QZBeU.K.
= υ2+μ—λ.
Qbatt· Belt. Ke avec TqicE = u = variable de commande à calculer
Tq, Gear, Belt, Qbatt, Ke, μ = données
Les conditions d’optimalité sont alors définies de la manière suivante :
λ — dH ~dSOC t dH et — =0 du et H(T) =0, ces trois équations permettant de calculer le vecteur adjoint Λ (ici constant, égal à sa valeur initiale préalablement déterminée), le couple de commande optimal u, et le temps du trajet optimal T (dans la méthode dite « à vitesse finale fixée >>, puisque tout le profil de vitesse est donné précédemment par le profil de consigne optimal), conformément aux méthodes de résolution connues de l’homme de l’art.
Par la suite, on obtiendra directement les couples de consigne à chaque instant, à partir des équations suivantes :
tqice = u i—-«)/ pt Tn — \Gear ) et 1 Vema ~ / Beit
4) Contrôle de la chaîne de traction du véhicule à partir de l’ensemble de couples déterminé
Le contrôle de la chaîne de traction du véhicule est alors réalisé dans une étape E6 à partir de l’ensemble de couples déterminé à l’étape E7 entre ledit point de départ et ledit point d’arrivée du trajet.
Les étapes E1 à E7 peuvent être réalisées à tout moment de la conduite du véhicule. En d’autres termes, le trajet peut être réinitialisé à tout moment afin de déterminer les consignes de couple les plus optimales à tout instant pour la suite du trajet prédit.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de gestion de la chaîne de traction d’un véhicule automobile hybride sur un trajet prédéterminé caractérisé par un point de départ et un point d’arrivée, ladite chaîne de traction comprenant au moins un moteur électrique, au moins une batterie d’alimentation dudit moteur électrique et au moins un moteur thermique, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend :
    • une étape de génération (E4) d’un profil de vitesse de référence du véhicule optimisant la consommation énergétique giobale du véhicule sur ledit trajet prédéterminé, • une étape (E5) de détermination d’une valeur initiale (λο) d’un vecteur dit « vecteur d’état adjoint » à partir du profil de vitesse de référence déterminé à l'étape précédente, • une étape de génération (E6), à partir de la valeur initiale (λο) de vecteur adjoint déterminée et du profil de vitesse de référence déterminé, d'un ensemble de consignes de couple optimisant la consommation énergétique du véhicule en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la consommation en carburant du véhicule, la génération du couple à appliquer au moteur électrique, la génération du couple à appliquer au moteur thermique et la charge de la batterie, • une étape (E7) de contrôle de la chaîne de traction du véhicule à partir de l’ensemble de consignes de couple déterminé.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, une contrainte d’état de charge d’une batterie du véhicule étant prédéterminée au point d’arrivée du trajet, la détermination (E5) de la valeur initiale (λο) de vecteur adjoint est réalisée en sélectionnant, parmi une pluralité de valeurs, la valeur avec laquelle on détermine l’ensemble de consignes de couple vérifiant ladite contrainte d’état de charge.
  3. 3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la génération (E4) d’un profil de vitesse de référence optimisant la consommation énergétique globale du véhicule sur le trajet prédéterminé est réalisée en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la dynamique du véhicule.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, ledit procédé comprenant une étape (E3) d’obtention d’au moins une information sur le comportement du conducteur, la détermination du profil de vitesse de référence et de l’ensemble de consignes de couple étant alors réalisée en tenant compte de ladite information.
  5. 5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la détermination de l’ensemble de consignes de couple est réalisée en utilisant pour chaque portion du trajet la vitesse limite prédéterminée sur ladite portion.
  6. 6. Calculateur pour la gestion de la chaîne de traction d’un véhicule automobile hybride sur un trajet prédéterminé caractérisé par un point de départ et un point d’arrivée, ladite chaîne de traction comprenant au moins un moteur électrique, au moins une batterie d’alimentation dudit moteur électrique et au moins un moteur thermique, ledit calculateur étant caractérisé en ce qu’il est configuré pour :
    • générer un profil de vitesse de référence du véhicule optimisant la consommation énergétique globale du véhicule sur ledit trajet prédéterminé, • déterminer une valeur initiale d’un vecteur dit « adjoint » à partir dudit profil de vitesse de référence déterminé, • générer, à partir de la valeur initiale de vecteur adjoint déterminée et du profil de vitesse de référence déterminé, un ensemble de consignes de couple optimisant la consommation énergétique du véhicule en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la consommation en carburant du véhicule, la génération du couple à appliquer au moteur électrique, la génération du couple à appliquer au moteur thermique et la charge de la batterie, et • contrôler la chaîne de traction à partir de l’ensemble de consignes de couple déterminé.
  7. 7. Calculateur selon la revendication précédente, dans lequel, une contrainte d’état de charge de la batterie étant prédéterminée au point d’arrivée du trajet prédéterminé, ledit calculateur est configuré pour déterminer la valeur initiale de vecteur adjoint en sélectionnant, parmi une pluralité de valeurs, la valeur avec laquelle on détermine l’ensemble de consignes de couple.
  8. 8. Calculateur selon l’une des revendications 6 et 7, ledit calculateur étant configuré pour générer le profil de vitesse de référence optimisant la consommation énergétique globale du véhicule en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la dynamique du véhicule.
  9. 9. Calculateur selon l’une des revendications 6 à 8, ledit calculateur étant configuré pour obtenir une information sur le comportement du conducteur et pour déterminer l’ensemble de couples en tenant compte de ladite information.
  10. 10. Véhicule automobile comprenant un calculateur selon l’une des revendications 6 à 9.
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