FR3097357A1 - Assistance aux recharges d’un véhicule, par détermination de plans de recharge optimal et alternatifs sur un long trajet - Google Patents
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Abstract
Un procédé assiste les recharges d’un véhicule à stockeur rechargeable sur un long trajet, et comprend : - une première étape (10-20) où l’on fournit des premières informations comprenant des positions de début et de fin du trajet et des caractéristiques du stockeur, puis l’on estime les états de charge du stockeur au niveau de ces positions, et l’on détermine des deuxièmes informations comprenant des positions géographiques et caractéristiques de recharge de postes de recharge en fonctionnement sur le trajet, - une deuxième étape (30) où l’on détermine un plan de recharge optimal en fonction de ces premières et deuxièmes informations et états de charge, et - une troisième étape (40-60) où l’on détermine des plans de recharge alternatifs en fonction de ce plan de recharge optimal. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne l’assistance aux véhicules, et plus précisément l’assistance aux recharges d’énergie électrique ou de produit utilisé(e) pour déplacer ces véhicules sur de longs trajets.
On entend ici par « long trajet » un trajet dont la distance est de l’ordre de ou supérieure à l’autonomie kilométrique maximale (en pleine charge) du véhicule considéré. La distance minimale d’un long trajet peut donc varier notablement d’un véhicule électrique à l’autre en fonction de son autonomie kilométrique maximale.
On notera que les produits, utilisés pour déplacer les véhicules concernés par l’invention, sont des produits qui, comme l’énergie électrique, sont relativement rares à trouver. Ainsi, il pourra s’agir, par exemple, d’hydrogène, d’ammoniaque, d’un carburant solide ou d’un carburant électrolytique.
Etat de la technique
L’utilisation des véhicules précités sur les longs trajets est actuellement principalement limitée par l’autonomie kilométrique et le nombre de postes de recharge installés sur les, ou à proximité des, infrastructures routières.
En effet, l’autonomie kilométrique est actuellement limitée, typiquement inférieure à 300 km dans le cas d’un véhicule tout électrique, et donc contraint à effectuer plusieurs recharges (au moins deux) sur un long trajet. Cette première limitation peut cependant ne plus en être une si le conducteur effectue des pauses de quinze à vingt minutes toutes les deux heures de conduite conformément aux préconisations de sécurité. En effet, le conducteur peut profiter de chaque pause de repos pour procéder à une recharge, puisque la durée d’une recharge rapide dans le cas d’un véhicule tout électrique est généralement inférieure à vingt minutes (même si elle varie notablement selon les caractéristiques de la batterie à recharger et la puissance électrique maximale délivrée par le poste de recharge considéré).
La seconde limitation relative au nombre de postes de recharge accessibles à proximité immédiate d’une infrastructure routière s’avère actuellement beaucoup plus problématique. En effet, ce nombre est très variable d’une zone géographique à une autre, et d’une manière générale il est fréquemment très faible, voire parfois nul. Cela peut imposer des temps d’attente (hors recharge) très longs, typiquement supérieurs à deux heures, en particulier lorsque les postes de recharge sont très espacés, et dès que le trafic devient important et en l’absence de coordination des recharges entre les véhicules (par exemple en l’absence d’un mécanisme de réservation de créneaux temporels de recharge et/ou lorsque les véhicules électriques ne signalent pas entre eux leur besoin d’effectuer une prochaine recharge).
Il existe en outre une troisième limitation, à savoir le facteur humain qui fait souvent craindre au conducteur qu’il n’aura pas suffisamment d’énergie stockée pour parvenir à sa destination finale, notamment lorsqu’il ne sait pas s’il sera en mesure de procéder à une recharge complète au niveau de cette dernière.
Il serait possible d’implanter beaucoup plus de postes de recharge et de mieux répartir ces derniers, mais cela est très onéreux et la mise en parallèle de nombreux postes de recharge au niveau d’une station de recharge installée dans une zone rurale peut s’avérer problématique dans le cas de recharges électriques car il est souvent rare d’y trouver un réseau électrique de haute puissance et/ou de disposer d’une puissance électrique maximale pendant des pics de consommation d’électricité.
Il serait également possible que le véhicule électrique envoie à un serveur une demande de recharge comportant des caractéristiques de son trajet et de sa batterie, et qu’en retour le serveur lui envoie une recommandation d’utilisation d’une station de recharge disponible et peu ou pas congestionnée, avec éventuellement un conseil de vitesse de recharge. Cependant, une telle solution, qui est notamment décrite dans le document brevet EP-A1 2745261, offre une recommandation purement locale mais pas de recommandations pour l’intégralité d’un long trajet.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un procédé d’assistance, destiné à assister les recharges d’un véhicule électrique à stockeur(s) (d’énergie électrique ou de produit) rechargeable(s) sur un long trajet, et comprenant :
- une première étape dans laquelle on fournit des premières informations comprenant des positions de début et de fin du trajet et des caractéristiques du stockeur, puis on estime des états de charge du stockeur au niveau de ces positions de début et de fin de trajet, et on détermine des deuxièmes informations comprenant des positions géographiques et caractéristiques de recharge de postes de recharge en fonctionnement sur le trajet,
- une deuxième étape dans laquelle on détermine pour le véhicule un plan de recharge optimal sur le trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt total optimal du véhicule pour recharger, en fonction des premières et deuxièmes informations et des états de charge estimés, et
- une troisième étape dans laquelle on détermine un nombre minimal d’arrêts pour recharger et une quantité totale minimale d’énergie à recharger à partir du plan de recharge optimal déterminé, puis on détermine au moins un plan de recharge alternatif sur le trajet comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt total alternatif associé en fonction de ces nombre minimal d’arrêts pour recharger, quantité totale minimale d’énergie à recharger, et temps d’arrêt total optimal déterminés et d’un temps d’arrêt additionnel choisi, puis on propose le plan de recharge optimal déterminé et chaque plan de recharge alternatif déterminé en vue d’une sélection.
Ainsi, on dispose d’un ou plusieurs plans de recharge pour l’intégralité du long trajet du véhicule électrique parmi lesquels on peut effectuer une sélection, sachant que l’un d’entre eux permet de minimiser la durée totale d’arrêt de recharge.
Le procédé d’assistance selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- dans sa deuxième étape on peut déterminer un plan de recharge optimal sur le trajet comprenant des positions géographiques de postes de recharge minimisant le temps d’arrêt total optimal du véhicule pour recharger et ce temps d’arrêt total optimal minimisé en fonction des premières et deuxièmes informations et des états de charge estimés ;
- dans sa première étape on peut fournir des premières informations qui comprennent aussi un horaire de départ de la position de début de trajet, et on peut déterminer des deuxièmes informations qui comprennent aussi des informations de réservation de postes de recharge en fonctionnement sur le trajet et/ou des informations d’intentions de recharge à des postes de recharge en fonctionnement sur le trajet. Dans ce cas, dans la deuxième étape on peut déterminer le temps d’arrêt total optimal minimisé en estimant pour chaque poste de recharge une somme d’un temps d’attente avant de recharger et d’un temps de recharge, puis en minimisant ces sommes ;
- dans sa deuxième étape on peut déterminer le temps d’arrêt total optimal minimisé en fonction d’une troisième information représentative d’un type de conduite d’un conducteur du véhicule ;
- dans sa deuxième étape on peut déterminer pour le véhicule tout le plan de recharge optimal au moyen d’une méthode mathématique dite à opérateurs génétiques ;
- dans sa troisième étape on peut déterminer chaque plan de recharge alternatif au moyen d’une méthode mathématique de minimisation par gradient ;
- dans sa troisième étape on peut déterminer des plans de recharge alternatifs potentiels en utilisant un pas d’énergie choisi pour passer d’un plan de recharge alternatif potentiel à un plan de recharge alternatif potentiel suivant ;
- dans sa troisième étape on peut utiliser un temps d’arrêt additionnel qui est compris entre 15 minutes et 40 minutes multiplié par le nombre d’arrêts ;
- en variante, dans sa troisième étape on peut utiliser un temps d’arrêt additionnel qui est fonction d’une distance séparant les positions de début et de fin de trajet ;
- dans sa première étape on peut déterminer sur le trajet les positions géographiques des postes de recharge en fonction d’au moins un critère qui est choisi par un passager du véhicule parmi un prix de vente de l’électricité fournie par chaque poste de recharge, un mode d’obtention de l’électricité fournie par chaque poste de recharge, un temps de recharge minimal et un temps de recharge maximal, et de quatrièmes informations reçues et représentatives pour chaque poste de recharge du prix de vente de l’électricité qu’il fournit et/ou du mode d’obtention de l’électricité qu’il fournit ;
- dans au moins sa deuxième étape on peut déterminer respectivement le plan de recharge optimal et chaque plan de recharge alternatif en fonction de cinquièmes informations qui sont représentatives du trafic entre postes de recharge distants.
L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre un procédé d’assistance aux recharges du type de celui présenté ci-avant pour déterminer et proposer un plan de recharge optimal et au moins un plan de recharge alternatif pour un véhicule à stockeur rechargeable sur un long trajet.
L’invention propose également un dispositif d’assistance, destiné à équiper un véhicule à stockeur(s) (d’énergie électrique ou de produit) rechargeable(s) devant circuler sur un long trajet, et comprenant au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant à :
- obtenir des premières informations comprenant des positions de début et de fin du trajet et des caractéristiques du stockeur,
- estimer des états de charge du stockeur au niveau des positions de début et de fin de trajet,
- déterminer des deuxièmes informations, comprenant des positions géographiques et caractéristiques de recharge de postes de recharge, en fonctionnement sur le trajet,
- déterminer pour le véhicule un plan de recharge optimal sur le trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt total optimal du véhicule pour recharger, en fonction des premières et deuxièmes informations et des états de charge estimés,
- déterminer un nombre minimal d’arrêts pour recharger et une quantité totale minimale d’énergie à recharger à partir du plan de recharge optimal déterminé,
- déterminer au moins un plan de recharge alternatif sur le trajet comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt total alternatif en fonction des nombre minimal d’arrêts pour recharger, quantité totale minimale d’énergie à recharger, et temps d’arrêt total optimal déterminés et d’un temps d’arrêt additionnel choisi,
- proposer le plan de recharge optimal déterminé et chaque plan de recharge alternatif déterminé en vue d’une sélection.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins un stockeur (d’énergie électrique ou de produit) rechargeable et un dispositif d’assistance du type de celui présenté ci-avant.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
Description détaillée de l’invention
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé d’assistance aux recharges, et un dispositif d’assistance aux recharges DA associé, destinés à permettre l’assistance aux recharges d’un véhicule électrique à stockeur(s) (d’énergie électrique ou de produit) rechargeable(s) sur un long trajet.
On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule pouvant circuler sur des voies de circulation terrestres ou de type taxi volant. Ainsi, il pourra aussi s’agir d’un véhicule utilitaire, d’une motocyclette, d’un minibus, d’un car, d’un camion, d’un engin agricole, d’un engin de chantier, d’un engin de voirie, ou d’un taxi volant (ou VTOL vehicle (« Vertical Take Off and Landing vehicle »)), par exemple.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est tout électrique, et donc se déplace en utilisant de l’énergie électrique. Par conséquent, il comprend au moins un stockeur rechargeable se présentant sous la forme d’une batterie rechargeable. Mais le véhicule pourrait utiliser pour se déplacer d’autres produits relativement rares à trouver (comme l’énergie électrique). Ainsi, il pourrait utiliser, par exemple, de l’hydrogène, de l’ammoniaque, un carburant solide ou un carburant électrolytique.
De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est destiné à être conduit manuellement par un conducteur. Mais le véhicule électrique pourrait être à conduite partiellement ou totalement automatisée (ou autonome).
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé d’assistance aux recharges destiné à permettre l’assistance aux recharges d’un véhicule (ici électrique), comprenant au moins un stockeur (ici une batterie) rechargeable), sur un long trajet. On comprendra que cela constitue une assistance à la conduite pour le conducteur du véhicule ou pour un dispositif embarqué dans ce véhicule et chargé de contrôler sa conduite de façon partiellement ou totalement automatisée (ou autonome).
Ce procédé d’assistance peut être au moins partiellement mis en œuvre par le dispositif d’assistance (aux recharges) DA qui comprend à cet effet au moins un processeur PR, par exemple de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), et au moins une mémoire MD.
Ce dispositif d’assistance (aux recharges) DA peut faire partie d’un calculateur embarqué de façon permanente dans le véhicule électrique, et assurant éventuellement au moins une autre fonction dans ce dernier. Par exemple, un tel calculateur peut faire partie d’un dispositif d’aide à la navigation. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le dispositif d’assistance DA pourrait comprendre son propre calculateur ou bien pourrait faire partie d’un équipement de communication mobile, comme par exemple un téléphone intelligent (ou « smartphone ») ou une tablette électronique. Par conséquent, le dispositif d’assistance DA peut être réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »).
Le processeur PR peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique.
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR du procédé d’assistance.
Comme illustré non limitativement sur la figure 1, le procédé d’assistance, selon l’invention, comprend des première 10-20, deuxième 30 et troisième 40-60 étapes.
Dans la première étape 10-20 on commence par fournir des premières informations i1 comprenant au moins des positions de début et de fin d’un long trajet que doit emprunter le véhicule électrique, et des caractéristiques du stockeur (ici une batterie) du véhicule. Cette fourniture de premières informations i1 se fait dans une sous-étape 10 de la première étape 10-20 du procédé d’assistance.
On notera que les positions de début et de fin d’un trajet ne sont pas obligatoirement celles des points de départ et point d’arrivée du véhicule électrique. Il peut en effet s’agir, par exemple, de points intermédiaires tels que les points d’entrée et de sortie d’une autoroute (ou voie rapide) que va emprunter ce véhicule électrique.
Les premières informations i1 que sont les positions de début et de fin du long trajet peuvent être fournies par le conducteur ou un passager du véhicule électrique, ou bien par un dispositif d’aide à la navigation présent dans le véhicule électrique (de façon permanente ou de façon temporaire (par exemple s’il fait partie d’un téléphone intelligent ou d’une tablette électronique ou constitue un appareil dédié mobile)) et programmé (directement ou indirectement) par ce conducteur ou passager. Dans tous les cas elles sont obtenues par le processeur PR et la mémoire MD, soit sur requête soit par transmission automatique, dès lors qu’ils sont informés du fait que le véhicule électrique doit emprunter un long trajet.
Les premières informations i1 que sont les caractéristiques du stockeur (ici une batterie) du véhicule peuvent être fournies par un calculateur embarqué dans le véhicule, ou bien être stockées dans une mémoire du dispositif d’assistance DA. Dans tous les cas elles sont obtenues par le processeur PR et la mémoire MD, soit sur requête soit par recherche interne, dès lors qu’ils sont informés du fait que le véhicule électrique doit emprunter un long trajet. Ces caractéristiques du stockeur (ici une batterie) sont de préférence sa capacité de stockage, sa puissance maximale de recharge, ainsi qu’éventuellement son âge (ou le nombre de cycles de recharge déjà effectués).
La première étape 10-20 du procédé d’assistance se poursuit par une sous-étape 20 dans laquelle on (le processeur PR et la mémoire MD) estime(nt) les états de charge ec du stockeur (ici une batterie) au niveau des positions de début et de fin du long trajet, et détermine(nt) des deuxièmes informations i2 comprenant au moins des positions géographiques et des caractéristiques de recharge de postes de recharge en fonctionnement sur le long trajet. Par exemple, ces postes de recharge peuvent faire partie de stations de recharge dont les positions géographiques sont connues.
On notera que l’estimation de ces états de charge ec et la détermination de ces deuxièmes informations i2 peuvent se faire en série ou en parallèle dans la sous-étape 20.
On notera également que les deuxièmes informations i2 peuvent, par exemple, être obtenues en totalité ou partiellement auprès d’un serveur distant (faisant éventuellement partie de l’infrastructure routière empruntée par le véhicule électrique), grâce à un module de communication non filaire présent dans le véhicule électrique. Elles peuvent aussi être automatiquement transmises par voie d’ondes au véhicule électrique par d’autres véhicules présents dans son environnement et/ou par des stations d’informations (ou un serveur) faisant éventuellement partie de l’infrastructure routière empruntée, par exemple au moyen de messages de type Car2X ou Infra2Car ou de messages de téléphonie mobile (en particulier 4G ou 5G), ou bien de l’infrastructure aérienne dans le cas d’un taxi volant. Mais ces deuxièmes informations i2 (positions géographiques et caractéristiques de recharge des postes de recharge accessibles sur le long trajet) peuvent aussi être éventuellement déterminées dans une base de données (ou analogue) présente dans le véhicule électrique (et faisant, par exemple, partie du dispositif d’aide à la navigation).
Par exemple, dans le cas de recharges d’énergie électrique la deuxième information i2 qu’est la caractéristique de recharge d’un poste de recharge est la puissance électrique maximale qu’il peut fournir (laquelle peut éventuellement varier dans le temps (notamment pendant les pics de consommation d’électricité)).
On notera également que l’estimation de l’état de charge ec du stockeur (ici une batterie) au niveau de la position de début du long trajet peut se faire, par exemple, par interrogation du calculateur gérant le stockeur (ici la batterie) si elle est réalisée au moment où le véhicule électrique est situé à cette position. Si le véhicule électrique n’a pas encore atteint cette position, on est contraint d’estimer l’état de charge ec correspondant en fonction de l’état de charge en cours de son stockeur (ici sa batterie) et de la distance qui le sépare de cette position de début du long trajet. Quant à l’état de charge ec du stockeur (ici une batterie) au niveau de la position de fin du long trajet, il peut être prédéfini par le constructeur du véhicule électrique ou par le conducteur (ou un passager) de ce dernier. Par exemple, cet état de charge (« final ») ec peut être égal à 20%.
Dans la deuxième étape 30 du procédé d’assistance selon l’invention, on (le processeur PR et la mémoire MD) détermine(nt) pour le véhicule électrique un plan de recharge optimal sur son long trajet pro, qui comprend au moins des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt total optimal tato, en fonction des premières i1 et deuxièmes i2 informations et des états de charge ec estimés.
Le temps d’arrêt total optimal tato comprend ici au moins le temps total nécessaire aux différentes recharges sur le long trajet (indépendamment de la somme des temps d’attente locaux dans chacun des postes de recharge du plan de recharge optimal pro, sur lequel on reviendra plus loin). Par conséquent, ce temps d’arrêt total optimal tato est égal à la somme des temps d’arrêt (locaux) dans chacun des postes de recharge du plan de recharge optimal, lesquels comprennent chacun au moins un temps de recharge (local).
Les positions géographiques des postes de recharge du plan de recharge optimal pro peuvent être des coordonnées (longitude, latitude) ou des noms (ou identifiants) désignant des coordonnées.
Dans la troisième étape 40-60 du procédé d’assistance selon l’invention, on (le processeur PR et la mémoire MD) commence(nt) par déterminer un nombre minimal d’arrêts pour recharger nma et une quantité totale minimale d’énergie à recharger qtm à partir du plan de recharge optimal pro déterminé dans la deuxième étape 30. Cette détermination se fait dans une sous-étape 40 de la troisième étape 40-60 du procédé d’assistance.
La troisième étape 40-60 du procédé d’assistance selon l’invention se poursuit par la détermination (par le processeur PR et la mémoire MD) d’au moins un plan de recharge alternatif pra sur le trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt total alternatif tata, en fonction du nombre minimal d’arrêts pour recharger nma, de la quantité totale minimale d’énergie à recharger qtm et du temps d’arrêt total optimal tato déterminés dans la sous-étape 40, et d’un temps d’arrêt additionnel taa choisi. Cette détermination se fait dans une sous-étape 50 de la troisième étape 40-60 du procédé d’assistance.
Le temps d’arrêt additionnel taa est une marge maximale que l’on accepte d’ajouter au temps d’arrêt total optimal tato (du plan de recharge optimal pro) pour un plan de recharge alternatif pra. En d’autres termes, si l’on a un temps d’arrêt total optimal tato pour le plan de recharge optimal pro, alors le temps d’arrêt total maximal pour n’importe quel plan de recharge alternatif pra doit être inférieur ou égal à tato + taa.
Par exemple, on peut utiliser un temps d’arrêt additionnel taa prédéfini, compris entre 15 minutes et 40 minutes multiplié par le nombre d’arrêts. Dans ce cas, le temps d’arrêt additionnel taa peut, par exemple, être égal à 30 minutes.
En variante, on peut utiliser un temps d’arrêt additionnel taa variable en fonction de la distance séparant les positions de début et de fin de trajet.
Le temps d’arrêt total alternatif tata comprend ici au moins le temps total nécessaire aux différentes recharges sur le long trajet (indépendamment du temps total d’attente dans chacun des postes de recharge du plan de recharge alternatif pra, sur lequel on reviendra plus loin). Par conséquent, ce temps d’arrêt total alternatif tata est égal à la somme des temps d’arrêt (locaux) dans chacun des postes de recharge du plan de recharge alternatif pra, lesquels comprennent chacun au moins un temps de recharge (local).
La troisième étape 40-60 du procédé d’assistance selon l’invention se termine par la proposition du plan de recharge optimal pro (déterminé dans la deuxième étape 30) et de chaque plan de recharge alternatif pra (déterminé dans la sous-étape 40) en vue d’une sélection. Cette proposition se fait dans une sous-étape 60 de la troisième étape 40-60 du procédé d’assistance.
On notera que ce plan de recharge optimal pro (avec son temps d’arrêt total optimal tato) et chaque plan de recharge alternatif pra (avec son temps d’arrêt total alternatif tata) peuvent être proposés au conducteur, s’il est au moins partiellement en charge de la conduite du véhicule électrique, et/ou à un éventuel dispositif embarqué dans ce dernier et chargé de contrôler sa conduite de façon partiellement ou totalement automatisée (ou autonome). Cette proposition peut se faire par génération d’au moins un message contenant au moins le plan de recharge optimal pro et chaque plan de recharge alternatif pra. Lorsqu’un tel message concerne le conducteur, il peut être affiché sur au moins un écran présent dans le véhicule électrique (par exemple celui du combiné central ou d’un téléphone intelligent) et/ou diffusé par au moins un haut-parleur présent dans le véhicule électrique (par exemple celui associé au combiné central ou d’un téléphone intelligent).
On notera également que l’on peut éventuellement proposer le temps d’arrêt (local) déterminé dans chacun des postes de recharge du plan de recharge optimal pro et le temps d’arrêt (local) déterminé dans chacun des postes de recharge d’un plan de recharge alternatif pra.
Ainsi, le conducteur et/ou le dispositif chargé de contrôler la conduite dispose(nt) de plusieurs (au moins deux) plans de recharge (pro et pra) pour l’intégralité du long trajet du véhicule électrique, parmi lesquels il peut effectuer une sélection, sachant que l’un d’entre eux (pro) permet de minimiser la durée totale d’arrêt de recharge. Bien entendu, s’il n’est pas possible de déterminer un plan de recharge alternatif pra on ne propose que le plan de recharge optimal pro.
Par exemple, dans la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer un plan de recharge optimal sur le trajet pro qui comprend des positions géographiques de postes de recharge minimisant le temps d’arrêt total optimal du véhicule pour recharger tato et ce temps d’arrêt total optimal minimisé en fonction des premières i1 et deuxièmes i2 informations et des états de charge ec estimés.
En présence de cette dernière option, dans la première étape 10-20 on peut fournir des premières informations i1 qui comprennent aussi l’horaire de départ de la position de début de trajet, et on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer des deuxièmes informations i2 qui comprennent aussi des informations de réservation de postes de recharge en fonctionnement sur le trajet et/ou des informations d’intentions de recharge à des postes de recharge en fonctionnement sur le trajet. Dans ce cas, dans la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer le temps d’arrêt total optimal minimisé en estimant pour chaque poste de recharge (accessible sur le long trajet) une somme d’un temps d’attente avant de recharger (local) et d’un temps de recharge (local), puis en minimisant ces sommes. Mais d’autres techniques de minimisation connues de l’homme de l’art peuvent être utilisées.
Chaque temps d’attente avant de recharger est une deuxième information i2 qui peut être déterminée auprès d’un serveur ou d’une station de recharge, comme indiqué plus haut. Il dépend de la file d’attente en cours et/ou des réservations de créneau de recharge déjà enregistrées localement et/ou des notifications d’horaires d’arrivée déjà reçues localement.
On notera que dans la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer le temps d’arrêt total optimal minimisé tato en fonction d’une troisième information i3 qui est représentative du type de conduite du conducteur du véhicule électrique, en complément des premières i1 et deuxièmes i2 informations. On comprendra en effet que plus le conducteur aura une conduite sportive, plus la consommation d’énergie électrique (stockée dans le stockeur (ici la batterie)) sera importante.
Cette troisième information i3 est généralement facilement accessible dans le véhicule électrique, par exemple du fait que ce dernier dispose d’une fonction permettant de sélectionner un mode de conduite parmi plusieurs ou stocke dans un calculateur des données définissant le profil du conducteur.
On notera également que dans la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer tout le plan de recharge optimal pro (et donc notamment le temps d’arrêt total optimal tato) au moyen d’une méthode mathématique dite « à opérateurs génétiques » (cette méthode est avantageuse car elle permet des calculs déterministes). Mais d’autres méthodes numériques peuvent être utilisées.
On notera également que dans la troisième étape 40-60 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer chaque plan de recharge alternatif pra (et donc notamment chaque temps d’arrêt total alternatif tata) au moyen d’une méthode mathématique de minimisation par gradient. Mais d’autres méthodes numériques peuvent être utilisées.
En présence de la dernière option (minimisation par gradient dans la troisième étape 40-60), on peut déterminer des plans de recharge alternatifs potentiels pra en utilisant un pas d’énergie p choisi pour passer d’un plan de recharge alternatif potentiel à un plan de recharge alternatif potentiel suivant, en maintenant constante la somme d’énergie totale à recharger sur le trajet.
Par exemple, si le plan de recharge optimal propose qu’une énergie de 12 kW.h soit rechargée à la station n°2 et qu’une énergie de 5 kW.h soit rechargée à la station n°4, alors on peut tester k plans de recharge alternatifs pra correspondant à (12 - kp et 5 + kp), avec k entier naturel > 0. Ainsi, pour k = 1 et p = 1 kW.h, on obtient par exemple un premier plan de recharge alternatif pra proposant une énergie de 11 kW.h (12 – 1*1 = 11) rechargée à la station n°2 et une énergie de 6 kW.h (5 + 1*1 = 6) rechargée à la station n°4. De même, pour k = 2 et p = 1 kW.h, on obtient par exemple un second plan de recharge alternatif pra proposant une énergie de 10 kW.h (12 – 1*2 = 10) rechargée à la station n°1 et une énergie de 7 kW.h (5 + 1*2 = 7) rechargée à la station n°3. Et ainsi de suite. Ces solutions potentielles sont alors testées pour s’assurer que les niveaux du stockeur (ici la batterie) sont atteignables, et que le temps supplémentaire éventuel par rapport à la solution optimale est inférieur au temps d’arrêt additionnel taa fixé.
On notera également que dans la première étape 10-20 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer sur le long trajet les positions géographiques des postes de recharge en fonction d’au moins un critère choisi par un passager du véhicule électrique (éventuellement son conducteur) et de quatrièmes informations i4 reçues. Ces critères sont alors choisis parmi le prix de vente de l’électricité fournie par chaque poste de recharge (a priori le moins élevé), le mode d’obtention de l’électricité fournie par chaque poste de recharge (ce critère permet de choisir parmi de l’énergie renouvelable et de l’énergie fossile), le temps de recharge minimal (ce critère impose que l’on ne choisisse, dans la mesure du possible, que des postes de recharge offrant une puissance électrique maximale), et le temps de recharge maximal (ce critère impose que l’on ne choisisse, dans la mesure du possible, que des postes de recharge offrant une puissance électrique minimale).
Ces quatrièmes informations i4, reçues, sont représentatives pour chaque poste de recharge du prix de vente de l’électricité qu’il fournit et/ou du mode d’obtention de l’électricité qu’il fournit.
Par exemple, ces quatrièmes informations i4 peuvent être obtenues de la même façon que les deuxièmes informations i2. Par conséquent, elles peuvent être obtenues, par exemple, en totalité ou partiellement auprès d’un serveur distant (faisant éventuellement partie de l’infrastructure routière empruntée par le véhicule électrique), grâce au module de communication non filaire présent dans le véhicule électrique. Dans une première variante, elles peuvent être automatiquement transmises par voie d’ondes au véhicule électrique par d’autres véhicules présents dans son environnement et/ou par des stations d’informations (ou un serveur) faisant éventuellement partie de l’infrastructure routière empruntée, par exemple au moyen de messages de type Car2X ou Infra2Car ou de messages de téléphonie mobile (en particulier 4G ou 5G), ou bien de l’infrastructure aérienne dans le cas d’un taxi volant. Dans une seconde variante, elles peuvent être déterminées dans une base de données (ou analogue) présente dans le véhicule électrique (et faisant, par exemple, partie du dispositif d’aide à la navigation).
On notera également que dans au moins la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer le plan de recharge optimal pro en fonction de cinquièmes informations i5 représentatives du trafic entre postes de recharge distants. Plus le trafic est important entre deux postes de recharge distants, plus l’horaire d’arrivée estimé auprès du poste de recharge distant sera a priori tardif, et donc la tranche horaire à prendre en compte pour estimer le temps d’attente local à ce poste de recharge distant devra être déterminée en fonction du trafic.
On notera également que dans au moins la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer le plan de recharge optimal pro en fonction d’autres plans de recharge venant d’être déterminés pour d’autres véhicules (utilisant le même produit ou l’énergie électrique) empruntant une partie au moins du long trajet. Ces autres plans de recharge peuvent être automatiquement transmis par voie d’ondes au véhicule électrique considéré par d’autres véhicules présents dans son environnement et/ou par des stations d’informations (ou un serveur) faisant éventuellement partie de l’infrastructure routière empruntée, par exemple au moyen de messages de type Car2X ou Infra2Car ou de messages de téléphonie mobile (en particulier 4G ou 5G), ou bien de l’infrastructure aérienne dans le cas d’un taxi volant.
On notera également que le processeur PR et la mémoire MD peuvent éventuellement adapter le plan de recharge en cours de trajet en fonction d’informations routières et/ou climatiques reçues par le véhicule électrique dont ils font partie (de façon au moins temporaire).
On notera également que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur (ou programme informatique) comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple un processeur, est propre à mettre en œuvre le procédé d’assistance aux recharges décrit ci-avant pour déterminer et proposer un plan de recharge optimal pro et au moins un plan de recharge alternatif pra pour un véhicule à stockeur(s) rechargeable(s) sur un long trajet.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 2, que le dispositif d’assistance DA peut aussi comprendre en complément de sa mémoire vive MD et son processeur PR, une mémoire de masse MM, notamment pour le stockage des informations i1 à i5, des états de charge ec estimés, et des données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce dispositif d’assistance DA peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins les informations i1 à i5, l’état de charge en cours, et les éventuelles données de position du véhicule électrique, pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mises en forme et/ou démodulées et/ou amplifiées, de façon connue en soi, au moyen d’un processeur de signal numérique PR’. De plus, ce dispositif d’assistance DA peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour la transmission des messages de proposition (contenant au moins le plan de recharge optimal pro déterminé et chaque plan de recharge alternatif pra déterminé) qu’il génère puis délivre sur sa sortie.
On notera également qu’une ou plusieurs sous-étapes de chacune des première, deuxième et troisième étapes du procédé d’assistance aux recharges peuvent être effectuées par des composants différents. Ainsi, le procédé d’assistance aux recharges peut-être mis en œuvre par une pluralité de processeurs de signal numérique, mémoire vive, mémoire de masse, interface d’entrée, interface de sortie.
Claims (10)
- Procédé d’assistance aux recharges d’un véhicule à stockeur rechargeable sur un long trajet, caractérisé en ce qu’il comprend i) une première étape (10-20) dans laquelle on fournit des premières informations comprenant des positions de début et de fin dudit trajet et des caractéristiques dudit stockeur, puis on estime des états de charge dudit stockeur au niveau desdites positions de début et de fin de trajet, et on détermine des deuxièmes informations comprenant des positions géographiques et caractéristiques de recharge de postes de recharge en fonctionnement sur ledit trajet, ii) une deuxième étape (30) dans laquelle on détermine pour ledit véhicule un plan de recharge optimal sur ledit trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt total optimal dudit véhicule pour recharger, en fonction desdites premières et deuxièmes informations et desdits états de charge estimés, et iii) une troisième étape (40-60) dans laquelle on détermine un nombre minimal d’arrêts pour recharger et une quantité totale minimale d’énergie à recharger à partir dudit plan de recharge optimal déterminé, puis on détermine au moins un plan de recharge alternatif sur ledit trajet comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt total alternatif dudit véhicule pour recharger en fonction desdits nombre minimal d’arrêts pour recharger, quantité totale minimale d’énergie à recharger, et temps d’arrêt total optimal déterminés et d’un temps d’arrêt additionnel choisi, puis on propose lesdits plan de recharge optimal déterminé et chaque plan de recharge alternatif déterminé en vue d’une sélection.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite deuxième étape (30) on détermine un plan de recharge optimal sur ledit trajet comprenant des positions géographiques de postes de recharge minimisant ledit temps d’arrêt total optimal dudit véhicule pour recharger et ce temps d’arrêt total optimal minimisé en fonction desdites premières et deuxièmes informations et desdits états de charge estimés.
- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans ladite première étape (10-20) on fournit des premières informations comprenant en outre un horaire de départ de ladite position de début de trajet, et on détermine des deuxièmes informations comprenant en outre des informations de réservation de postes de recharge en fonctionnement sur ledit trajet et/ou des informations d’intentions de recharge à des postes de recharge en fonctionnement sur ledit trajet, et en ce que dans ladite deuxième étape (30) on détermine ledit temps d’arrêt total optimal minimisé en estimant pour chaque poste de recharge une somme d’un temps d’attente avant de recharger et d’un temps de recharge, puis en minimisant lesdites sommes.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans ladite deuxième étape (30) on détermine pour ledit véhicule tout ledit plan de recharge optimal au moyen d’une méthode mathématique dite à opérateurs génétiques.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans ladite troisième étape (40-60) on détermine chaque plan de recharge alternatif au moyen d’une méthode mathématique de minimisation par gradient.
- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans ladite troisième étape (40-60) on détermine des plans de recharge alternatifs potentiels en utilisant un pas d’énergie choisi pour passer d’un plan de recharge alternatif potentiel à un plan de recharge alternatif potentiel suivant.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite troisième étape (40-60) on utilise un temps d’arrêt additionnel compris entre 15 minutes et 40 minutes multiplié par le nombre d’arrêts.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite troisième étape (40-60) on utilise un temps d’arrêt additionnel fonction d’une distance séparant lesdites positions de début et de fin de trajet.
- Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé d’assistance aux recharges selon l’une des revendications précédentes pour déterminer et proposer un plan de recharge optimal et au moins un plan de recharge alternatif pour un véhicule à stockeur rechargeable sur un long trajet.
- Dispositif d’assistance (DA) pour un véhicule à du stockeur rechargeable devant circuler sur un long trajet, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant à :
- obtenir des premières informations comprenant des positions de début et de fin dudit trajet et des caractéristiques dudit stockeur,
- estimer des états de charge dudit stockeur au niveau desdites positions de début et de fin de trajet,
- déterminer des deuxièmes informations comprenant des positions géographiques et caractéristiques de recharge de postes de recharge en fonctionnement sur ledit trajet,
- déterminer pour ledit véhicule un plan de recharge optimal sur ledit trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt total optimal dudit véhicule pour recharger, en fonction desdites premières et deuxièmes informations et desdits états de charge estimés,
- déterminer un nombre minimal d’arrêts pour recharger et une quantité totale minimale d’énergie à recharger à partir dudit plan de recharge optimal déterminé,
- déterminer au moins un plan de recharge alternatif sur ledit trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt total alternatif, en fonction desdits nombre minimal d’arrêts pour recharger, quantité totale minimale d’énergie à recharger, et temps d’arrêt total optimal déterminés et d’un temps d’arrêt additionnel choisi,
- proposer ledit plan de recharge optimal déterminé et chaque plan de recharge alternatif déterminé en vue d’une sélection.
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| FR1906408A FR3097357B1 (fr) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Assistance aux recharges d’un véhicule, par détermination de plans de recharge optimal et alternatifs sur un long trajet |
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Citations (3)
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| FR2734659A1 (fr) * | 1995-05-24 | 1996-11-29 | Daimler Benz Ag | Indicateur d'itineraires pour un vehicule automobile muni d'un accumulateur d'energie de capacite prefixee |
| EP2745261A1 (fr) | 2011-08-16 | 2014-06-25 | Better Place GmbH | Estimation et gestion de charges dans des réseaux de véhicule électrique |
| US20180238698A1 (en) * | 2017-02-22 | 2018-08-23 | Robert D. Pedersen | Systems And Methods Using Artificial Intelligence For Routing Electric Vehicles |
-
2019
- 2019-06-14 FR FR1906408A patent/FR3097357B1/fr active Active
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