FR3097358A1 - Assistance aux recharges d’un véhicule, par proposition de plans de recharge optimal et alternatifs adaptés à 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, un horaire de départ et des caractéristiques du stockeur, puis l’on estime les états de charge du stockeur à ces positions, et l’on détermine des deuxièmes informations comprenant des positions géographiques et caractéristiques de postes de recharge sur le trajet, - une deuxième étape (30) où l’on détermine des plans de recharge optimal et alternatif(s) en fonction de ces premières et deuxièmes informations et états de charge, et - une troisième étape (40-70) où l’on détermine pour chacun des plans de recharge optimal et alternatif(s) un temps d’arrêt total, puis on propose le plan de recharge optimal et au moins un plan de recharge alternatif pour une sélection. 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, et qui nécessite donc le recours à une recharge rapide. La distance minimale d’un long trajet peut donc varier notablement d’un véhicule 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
Il existe actuellement deux limitations principales à l’utilisation des véhicules précités sur les longs trajets, à savoir l’autonomie kilométrique et le nombre de postes de recharge installés sur les, ou à proximité des, infrastructures routières.
L’autonomie kilométrique est en effet 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 repos de quinze à vingt minutes toutes les deux heures de conduite conformément aux préconisations de sécurité, et profite de ces pauses de repos pour procéder à des recharges. Dans le cas d’un véhicule tout électrique la durée d’une recharge rapide est en effet 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).
Le nombre de postes de recharge accessibles à proximité immédiate d’une infrastructure routière est actuellement très variable d’une zone géographique à une autre, et d’une manière générale il est fréquemment très faible, voire parfois nul. Par conséquent, les conducteurs des véhicules peuvent se voir 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 ne signalent pas entre eux leur besoin d’effectuer une prochaine recharge).
A ces deux limitations principales vient s’ajouter 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.
Pour tenter d’améliorer la situation on pourrait implanter beaucoup plus de postes de recharge et 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.
On pourrait également agencer le véhicule pour qu’il envoie à un serveur une demande de recharge comportant des caractéristiques de son trajet et de sa batterie, et qu’en retour ce 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 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, un horaire de départ de la position de début de 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 des plans de recharge optimal et alternatif(s) sur le trajet, comprenant chacun des positions géographiques de postes de recharge et des temps de recharge locaux estimés du véhicule en chacun de ces derniers, en fonction des premières et deuxièmes informations et des états de charge estimés, et
- une troisième étape dans laquelle on détermine pour chacun des plans de recharge optimal et alternatif(s) déterminés un temps d’attente local estimé dans chaque poste de recharge qu’il comprend en cas d’arrivée à un horaire estimé, puis un temps d’arrêt total égal à une somme de tous ses temps de recharge locaux estimés et de tous ses temps d’attente locaux estimés, puis on propose le plan de recharge optimal déterminé et au moins un plan de recharge alternatif déterminé satisfaisant à un critère choisi en vue d’une sélection.
Ainsi, on dispose d’un ou plusieurs plans de recharge pour l’intégralité du long trajet programmé ou débuté du véhicule, 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 :
- il peut comprendre une quatrième étape dans laquelle, lorsque l’un des plans de recharge optimal et alternatif(s) a été sélectionné, on effectue, pour le véhicule, pour chaque poste de recharge que comprend ce poste de recharge sélectionné une réservation adaptée à l’horaire estimé d’arrivée dans son voisinage et au temps de recharge local estimé correspondant ;
- dans sa deuxième étape on peut déterminer pour le véhicule le plan de recharge optimal sur le trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt partiel optimal du véhicule pour recharger égal à la somme de ses temps de recharge locaux estimés, en fonction des premières et deuxièmes informations et des états de charge estimés, puis on peut déterminer chaque plan de recharge alternatif sur le trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt partiel alternatif du véhicule pour recharger, en fonction du plan de recharge optimal déterminé ;
- dans sa troisième étape on peut proposer de ne retenir que chaque plan de recharge alternatif comprenant un temps d’arrêt total déterminé inférieur ou égal à une somme d’un temps d’arrêt additionnel choisi et du temps d’arrêt total déterminé pour le plan de recharge optimal ;
- dans sa troisième étape on peut utiliser un temps d’arrêt additionnel 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 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 partiel optimal et ce temps d’arrêt partiel optimal minimisé en fonction des premières et deuxièmes informations et des états de charge estimés ;
- dans sa deuxième étape on peut estimer tout le plan de recharge optimal au moyen d’une méthode mathématique dite à opérateurs génétiques ;
- dans sa deuxième étape on peut estimer chaque plan de recharge alternatif au moyen d’une méthode mathématique de minimisation par gradient.
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, un horaire de départ de la position de début de 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 des plans de recharge optimal et alternatif(s) sur le trajet, comprenant chacun des positions géographiques de postes de recharge et des temps de recharge locaux estimés du véhicule en chacun de ces derniers, en fonction des premières et deuxièmes informations et des états de charge estimés,
- déterminer pour chacun des plans de recharge optimal et alternatif(s) déterminés un temps d’attente local estimé dans chaque poste de recharge qu’il comprend en cas d’arrivée à un horaire estimé, puis un temps d’arrêt total égal à une somme de tous ses temps de recharge locaux estimés et de tous ses temps d’attente locaux estimés,
- proposer le plan de recharge optimal déterminé et au moins un plan de recharge alternatif déterminé satisfaisant à un critère choisi 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 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 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, 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 au moins des première 10-20, deuxième 30 et troisième 40-70 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, un horaire de départ de la position de début de trajet, 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. 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.
Les premières informations i1 que sont les positions de début et de fin du long trajet et l’horaire de départ de la position de début de trajet peuvent être fournies par le conducteur ou un passager du véhicule, ou bien par un dispositif d’aide à la navigation présent dans le véhicule (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 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 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 la 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), grâce à un module de communication non filaire présent dans le véhicule. Elles peuvent aussi être automatiquement transmises par voie d’ondes au véhicule 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 (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 une batterie) si elle est réalisée au moment où le véhicule est situé à cette position. Si le véhicule 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 du stockeur (ici une 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 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 un plan de recharge optimal sur son long trajet pro et au moins un plan de recharge alternatif sur ce long trajet pra, en fonction des premières i1 et deuxièmes i2 informations et des états de charge ec estimés. Chacun de ces plans de recharge optimal pro et alternatif(s) pra comprend au moins des positions géographiques de postes de recharge et des temps de recharge locaux estimés du véhicule (trlo et trla) en chacun des postes de recharge qu’il comprend. La référence trlo désigne un temps de recharge local estimé pour un poste de recharge du plan de recharge optimal pro, et la référence trla désigne un temps de recharge local estimé pour un poste de recharge du plan de recharge alternatif pra.
Il est important de noter qu’un temps de recharge local estimé trlo ou trla ne représente que le temps passé à recharger au moyen d’un poste de recharge, indépendamment du temps d’attente local talo ou tala au niveau de ce poste de recharge (sur lequel on reviendra plus loin).
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 40-70 du procédé d’assistance selon l’invention, on (le processeur PR et la mémoire MD) commence(nt) par déterminer pour chacun des plans de recharge optimal pro et alternatif(s) pra (déterminés dans la deuxième étape 30) un temps d’attente local estimé talo ou tala dans chaque poste de recharge qu’il comprend en cas d’arrivée à un horaire estimé. Cette détermination se fait dans une sous-étape 40 de la troisième étape 40-70 du procédé d’assistance.
La référence talo désigne un temps d’attente local estimé dans un poste de recharge du plan de recharge optimal pro en cas d’arrivée à l’horaire estimé, et la référence tala désigne un temps d’attente local estimé dans un poste de recharge du plan de recharge alternatif pra en cas d’arrivée à l’horaire estimé.
Chaque poste de recharge (ou la station de recharge dont il fait partie) estime à chaque instant (éventuellement périodiquement) son temps d’attente local en cours qui dépend de sa file d’attente en cours et/ou des réservations de créneau de recharge déjà enregistrées localement et/ou de notifications reçues d’horaires d’arrivée. Par conséquent, chaque temps d’attente local talo, tala pour l’horaire d’arrivée estimé du véhicule peut être estimé par le poste de recharge (ou la station de recharge dont il fait partie) en fonction d’un historique stocké et mis-à-jour ou par un serveur qui reçoit les temps d’attente locaux en cours estimés par les postes de recharge et met à jour un historique stocké. On comprendra que cette détermination des temps d’attente locaux estimés talo et tala se fait par échange de messages au moins en partie par voie d’ondes.
La troisième étape 40-70 du procédé d’assistance selon l’invention se poursuit par la détermination (par le processeur PR et la mémoire MD), pour chacun des plans de recharge optimal pro et alternatif(s) pra, d’un temps d’arrêt total tato ou tata égal à la somme de tous ses temps de recharge locaux estimés trlo ou trla et de tous ses temps d’attente locaux estimés talo ou tala. Cette détermination se fait dans une sous-étape 50 de la troisième étape 40-70 du procédé d’assistance.
On comprendra que le temps d’arrêt total tato dans les postes de recharge du plan de recharge optimal pro est égal à la somme de tous les temps de recharge locaux estimés trlo et de tous les temps d’attente locaux estimés talo dans ces postes de recharge, et le temps d’arrêt total tata dans les postes de recharge d’un plan de recharge alternatif pra est égal à la somme de tous les temps de recharge locaux estimés trla et de tous les temps d’attente locaux estimés tala dans ces postes de recharge.
La troisième étape 40-70 du procédé d’assistance selon l’invention se termine par la proposition (par le processeur PR et la mémoire MD) du plan de recharge optimal pro déterminé et d’au moins un plan de recharge alternatif pra déterminé qui satisfait à un critère choisi en vue d’une sélection.
A cet effet, on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t commencer par choisir chaque plan de recharge alternatif pra satisfaisant au critère choisi dans une sous-étape 60, puis peu(ven)t proposer le plan de recharge optimal pro et chaque plan de recharge alternatif pra choisi dans une sous-étape 70, comme illustré non limitativement sur la figure 1.
On notera que ce plan de recharge optimal pro (avec son temps d’arrêt total optimal tato) et chaque plan de recharge alternatif pra choisi (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, 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 choisi. Lorsqu’un tel message concerne le conducteur, il peut être affiché sur au moins un écran présent dans le véhicule (par exemple celui du combiné central ou d’un téléphone intelligent) et/ou diffusé par au moins un haut-parleur présent dans le véhicule (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 estimé (talo + trlo) pour chacun des postes de recharge du plan de recharge optimal pro et le temps d’arrêt local estimé (tala + trla) pour chacun des postes de recharge d’un plan de recharge alternatif pra choisi.
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 programmé ou débuté du véhicule, 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.
De préférence, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, le procédé d’assistance comprend aussi une quatrième étape 80-90 dans laquelle, lorsque l’un des plans de recharge optimal pro et alternatif(s) pra a été sélectionné, on (le processeur PR et la mémoire MD) effectue(nt), pour le véhicule, pour chaque poste de recharge que comprend ce plan de recharge sélectionné (pro ou pra) une réservation qui est adaptée à l’horaire estimé d’arrivée dans son voisinage et au temps de recharge local estimé (trlo ou trla) correspondant.
Comme illustré non limitativement sur la figure 1, la sélection de l’un des plans de recharge optimal pro et alternatif(s) pra choisi peut se faire dans une sous-étape 80 par le conducteur ou par le dispositif chargé de contrôler la conduite, et les réservations peuvent être effectuées par le processeur PR et la mémoire MD dans une sous-étape 90.
Grâce à cette quatrième étape 80-90, le conducteur ou le dispositif chargé de contrôler la conduite n’a plus qu’à effectuer une sélection de l’un des plans de recharge qui lui sont proposés, et le dispositif d’assistance DA se charge d’effectuer automatiquement toutes les réservations de créneaux temporels locaux pour chacun des postes de recharge de ce plan de recharge sélectionné.
Chaque réservation pour un poste de recharge peut se faire auprès de la station de recharge dont fait partie ce dernier ou bien d’un serveur qui se charge ensuite de la transmettre à la station de recharge dont fait partie ce poste de recharge.
On notera que dans la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t commencer par déterminer pour le véhicule le plan de recharge optimal pro sur le trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt partiel optimal tapo du véhicule pour recharger égal à la somme de ses temps de recharge locaux estimés trlo, en fonction des premières i1 et deuxièmes i2 informations et des états de charge estimés. Puis, on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer chaque plan de recharge alternatif pra sur le trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt partiel alternatif du véhicule pour recharger tapa, en fonction du plan de recharge optimal pro déterminé.
En présence de cette dernière option, dans la troisième étape 40-70 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t proposer de ne retenir que chaque plan de recharge alternatif pra qui comprend un temps d’arrêt total tata déterminé inférieur ou égal à la somme d’un temps d’arrêt additionnel taa choisi et du temps d’arrêt total tato déterminé pour le plan de recharge optimal pro.
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. Le critère à satisfaire qui est utilisé pour choisir chaque plan de recharge alternatif pra est donc ici « 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 le temps d’arrêt partiel alternatif tapa (c’est-à-dire le temps total nécessaire aux différentes recharges sur le long trajet) et la somme de tous les temps d’attente locaux (alternatifs) tala dans chacun des postes de recharge du plan de recharge alternatif pra).
On notera également que dans la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer pour le véhicule un plan de recharge optimal sur le trajet pro comprenant des positions géographiques de postes de recharge minimisant le temps d’arrêt partiel optimal tapo et ce temps d’arrêt partiel optimal minimisé en fonction des premières i1 et deuxièmes i2 informations et des états de charge ec estimés.
En présence de cette dernière option, les plans de recharge alternatifs pra peuvent, par exemple, être déterminés comme suit. Par exemple, on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t commencer 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. Puis, chaque plan de recharge alternatif pra peut être déterminé 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 partiel optimal tapo déterminés, et du temps d’arrêt additionnel taa choisi.
On notera également que dans la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer le temps d’arrêt partiel optimal minimisé tapo en fonction d’une troisième information i3 qui est représentative du type de conduite du conducteur du véhicule, 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 une batterie)) sera importante.
Cette troisième information i3 est généralement facilement accessible dans le véhicule, 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 estimer tout le plan de recharge optimal pro 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 deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t estimer chaque plan de recharge alternatif pra au moyen d’une méthode mathématique de minimisation par gradient. Mais d’autres méthodes numériques peuvent être utilisées.
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 (éventuellement son conducteur) et de quatrièmes informations i4 reçues. Dans le cas de l’énergie électrique, 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), grâce au module de communication non filaire présent dans le véhicule. Dans une première variante, elles peuvent être automatiquement transmises par voie d’ondes au véhicule 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 (et faisant, par exemple, partie du dispositif d’aide à la navigation).
On notera également que dans la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer au moins 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 la deuxième étape 30 on (le processeur PR et la mémoire MD) peu(ven)t déterminer au moins 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 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 sélectionné en cours de trajet en fonction d’informations routières et/ou climatiques reçues par le véhicule 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, 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 choisi) qu’il génère puis délivre sur sa sortie.
On notera également qu’une ou plusieurs sous-étapes de chacune des première, deuxième, troisième et éventuelle quatrième 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, un horaire de départ de ladite position de début de 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 des plans de recharge optimal et alternatif(s) sur ledit trajet, comprenant chacun des positions géographiques de postes de recharge et des temps de recharge locaux estimés dudit véhicule en chacun de ces derniers, en fonction desdites premières et deuxièmes informations et desdits états de charge estimés, et iii) une troisième étape (40-70) dans laquelle on détermine pour chacun desdits plans de recharge optimal et alternatif(s) déterminés un temps d’attente local estimé dans chaque poste de recharge qu’il comprend en cas d’arrivée à un horaire estimé, puis un temps d’arrêt total égal à une somme de tous ses temps de recharge locaux estimés et de tous ses temps d’attente locaux estimés, puis on propose ledit plan de recharge optimal déterminé et au moins un plan de recharge alternatif déterminé satisfaisant à un critère choisi en vue d’une sélection.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend une quatrième étape (80-90) dans laquelle, lorsque l’un desdits plans de recharge optimal et alternatif(s) a été sélectionné, on effectue, pour ledit véhicule, pour chaque poste de recharge qu’il comprend une réservation adaptée à l’horaire estimé d’arrivée dans son voisinage au temps de recharge local estimé correspondant.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ladite deuxième étape (30) on détermine pour ledit véhicule ledit plan de recharge optimal sur ledit trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt partiel optimal dudit véhicule pour recharger égal à la somme de ses temps de recharge locaux estimés, en fonction desdites premières et deuxièmes informations et desdits états de charge estimés, puis on détermine chaque plan de recharge alternatif sur ledit trajet, comprenant des positions géographiques de postes de recharge et un temps d’arrêt partiel alternatif dudit véhicule pour recharger, en fonction dudit plan de recharge optimal déterminé.
- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans ladite troisième étape (40-70) on ne propose de retenir que chaque plan de recharge alternatif comprenant un temps d’arrêt total déterminé inférieur ou égal à une somme d’un temps d’arrêt additionnel choisi et du temps d’arrêt total déterminé pour ledit plan de recharge optimal.
- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans ladite troisième étape (40-70) on utilise un temps d’arrêt additionnel compris entre 15 minutes et 40 minutes multiplié par le nombre d’arrêts.
- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans ladite troisième étape (40-70) on utilise un temps d’arrêt additionnel fonction d’une distance séparant lesdites positions de début et de fin de trajet.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite deuxième étape (30) on estime tout ledit plan de recharge optimal au moyen d’une méthode mathématique dite à opérateurs génétiques.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que dans ladite deuxième étape (30) on estime chaque plan de recharge alternatif au moyen d’une méthode mathématique de minimisation par gradient.
- 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 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, un horaire de départ de ladite position de début de 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 des plans de recharge optimal et alternatif(s) sur ledit trajet, comprenant chacun des positions géographiques de postes de recharge et des temps de recharge locaux estimés dudit véhicule en chacun de ces derniers, en fonction desdites premières et deuxièmes informations et desdits états de charge estimés,
- déterminer pour chacun desdits plans de recharge optimal et alternatif(s) déterminés un temps d’attente local estimé dans chaque poste de recharge qu’il comprend en cas d’arrivée à un horaire estimé, puis un temps d’arrêt total égal à une somme de tous ses temps de recharge locaux estimés et de tous ses temps d’attente locaux estimés,
- proposer ledit plan de recharge optimal déterminé et au moins un plan de recharge alternatif déterminé satisfaisant à un critère choisi en vue d’une sélection.
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Applications Claiming Priority (2)
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| FR1906409 | 2019-06-14 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR3097358A1 true FR3097358A1 (fr) | 2020-12-18 |
| FR3097358B1 FR3097358B1 (fr) | 2021-05-14 |
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ID=68210981
Family Applications (1)
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| FR1906409A Active FR3097358B1 (fr) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Assistance aux recharges d’un véhicule, par proposition de plans de recharge optimal et alternatifs adaptés à 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 FR1906409A patent/FR3097358B1/fr active Active
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|---|---|
| FR3097358B1 (fr) | 2021-05-14 |
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