FR3127928A1 - SYSTEM FOR CALIBRATION OF A CONTROL BY A TORQUE DISTRIBUTION CONTROL LAW FOR HYBRID VEHICLE LIMITING POLLUTANT EMISSIONS. - Google Patents

SYSTEM FOR CALIBRATION OF A CONTROL BY A TORQUE DISTRIBUTION CONTROL LAW FOR HYBRID VEHICLE LIMITING POLLUTANT EMISSIONS. Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un système de calibration d’une commande par une loi de commande pour véhicule automobile de type hybride, le système de commande comprenant- un moyen d’évaluation d’une répartition optimale de couples entre la machine électrique et le moteur thermique, en considérant des modèles de différents paramètres en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique, ladite évaluation de répartition optimale étant faite en fonction de différentes valeurs de paramètres de co-état liés à un état de charge de la batterie, et à une température du moteur thermique, - un moyen de calibration d’une loi de commande pour appliquer une consigne selon la répartition optimale de couples entre la machine électrique et le moteur thermique, à partir de valeurs données desdits paramètres de co-état. Cette loi de commande permet de limiter les émissions de polluants. L’invention concerne également un procédé et un programme sur la base d’un tel système. Figure 1The invention relates to a system for calibrating a control by a control law for a motor vehicle of the hybrid type, the control system comprising- a means for evaluating an optimal distribution of torques between the electric machine and the heat engine , by considering models of different parameters as a function of operating points of the thermal engine, said evaluation of optimal distribution being made as a function of different values of co-state parameters linked to a state of charge of the battery, and to a temperature of the heat engine, - means for calibrating a control law to apply a setpoint according to the optimum distribution of torques between the electric machine and the heat engine, from given values of said co-state parameters. This control law makes it possible to limit pollutant emissions. The invention also relates to a method and a program based on such a system. Figure 1

Description

SYSTEME DE CALIBRATION D’UNE COMMANDE PAR UNE LOI DE COMMANDE DE REPARTITION DE COUPLES POUR VEHICULE HYBRIDE LIMITANT LES EMISSIONS DE POLLUANTS.SYSTEM FOR CALIBRATION OF A CONTROL BY A TORQUE DISTRIBUTION CONTROL LAW FOR HYBRID VEHICLE LIMITING POLLUTANT EMISSIONS.

L’invention se rapporte au domaine des chaînes de traction de véhicules automobile hybrides, des gestions de la température du moteur thermique et de la minimisation de la consommation de carburant et des émissions de particules.The invention relates to the field of traction chains of hybrid motor vehicles, management of the temperature of the internal combustion engine and the minimization of fuel consumption and particle emissions.

L’invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, pour des véhicules automobiles de type hybride comportant un moteur thermique utilisé en combinaison avec une machine électrique de traction.The invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application for motor vehicles of the hybrid type comprising a heat engine used in combination with an electric traction machine.

Les particules émises par un moteur thermique sont en quantité significative lorsque le moteur est froid. En outre, la quantité de particules est également significative lorsque le moteur doit fournir un fort couple.The particles emitted by a combustion engine are in significant quantity when the engine is cold. In addition, the amount of particles is also significant when the engine must provide high torque.

La stratégie utilisée actuellement dans les véhicules automobiles de type PHEV du demandeur vise à brider le couple que le moteur thermique est autorisé à fournir à froid. Cette bride augmente avec le nombre de combustions réalisées depuis le démarrage du moteur et on finit par autoriser le moteur thermique à fournir son couple maximal lorsqu’il est chaud.The strategy currently used in motor vehicles of the applicant's PHEV type aims to limit the torque that the internal combustion engine is authorized to supply when cold. This restriction increases with the number of combustions carried out since the start of the engine and we end up allowing the internal combustion engine to provide its maximum torque when it is hot.

La contrainte mise sur le moteur thermique permet de limiter les émissions de particules au prix de la consommation de l’énergie électrique dans la batterie. Cette dépense additionnelle d’énergie électrique devra être compensée plus tard par le moteur thermique, et on aboutit au final à une augmentation de la consommation de carburant. La stratégie décrite ci-dessus se base sur des observations expérimentales et une calibration manuelle, mais ne permet pas de garantir qu’on atteint les meilleures performances possibles du point de vue du compromis particules/consommation.The constraint placed on the heat engine makes it possible to limit particulate emissions at the cost of the consumption of electrical energy in the battery. This additional expenditure of electrical energy will have to be compensated later by the heat engine, and this ultimately leads to an increase in fuel consumption. The strategy described above is based on experimental observations and manual calibration, but does not guarantee that the best possible performance is achieved from the point of view of the particle/consumption compromise.

L’invention vise à pallier les problèmes posés par l’art antérieur, notamment le problème des émissions de particules à froid tout en limitant la consommation d’énergie électrique à froid. Lorsque le moteur est froid, il produit en effet une quantité très importante de particules, et ce phénomène est amplifié pour de forts couples demandés.The invention aims to overcome the problems posed by the prior art, in particular the problem of emissions of particles when cold while limiting the consumption of electrical energy when cold. When the engine is cold, it produces a very large quantity of particles, and this phenomenon is amplified for high torques requested.

Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un système de calibration d’une commande par une loi de commande pour véhicule automobile de type hybride comportant un moteur thermique et une machine électrique connectée à une batterie, le système de calibration comprenant
- un moyen d’évaluation d’une répartition optimale de couples entre la machine électrique et le moteur thermique, en considérant un modèle de consommation de carburant en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique, un modèle d’état de charge en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique, un modèle d’émissions de particules en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique et de la température du moteur thermique, un modèle de montée en température du moteur thermique en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique,
To achieve this objective, the invention proposes a system for calibrating a control by a control law for a motor vehicle of the hybrid type comprising a heat engine and an electric machine connected to a battery, the calibration system comprising
- a means for evaluating an optimal distribution of torques between the electric machine and the heat engine, by considering a model of fuel consumption as a function of operating points of the heat engine, a model of the state of charge as a function of operating points of the heat engine, a model of particle emissions as a function of operating points of the heat engine and of the temperature of the heat engine, a model of temperature rise of the heat engine as a function of operating points of the heat engine,

ladite évaluation de répartition optimale étant faite en fonction de différentes valeurs d’un premier paramètre de co-état lié à un état de charge de la batterie, et de différentes valeurs d’un deuxième paramètre de co-état lié à une température du moteur thermique,
- un moyen de calibration de commande pour appliquer une consigne selon la répartition optimale de couples entre la machine électrique et le moteur thermique, la calibration étant faite à partir d’une valeur donnée du premier paramètre de co-état lié à l’état de charge de la batterie, et d’une valeur donnée du deuxième paramètre de co-état lié à la température du moteur thermique.
said evaluation of optimal distribution being made as a function of different values of a first co-state parameter linked to a state of charge of the battery, and of different values of a second co-state parameter linked to a temperature of the engine thermal,
- a control calibration means for applying a setpoint according to the optimal distribution of torques between the electric machine and the heat engine, the calibration being made from a given value of the first co-state parameter linked to the state of charge of the battery, and a given value of the second co-state parameter linked to the temperature of the heat engine.

Le système est par exemple un ensemble d’appareils de mesures comprenant au moins un calculateur.The system is for example a set of measuring devices comprising at least one computer.

L’invention propose un système permettant de calibrer une commande par une loi de commande qui cherche à optimiser le compromis consommation/particules à travers une stratégie optimale de chauffe moteur.The invention proposes a system making it possible to calibrate a control by a control law which seeks to optimize the consumption/particle compromise through an optimal engine heating strategy.

Selon une variante, le système de commande est caractérisé en ce queAccording to a variant, the control system is characterized in that

- le modèle de consommation de carburant correspond à l’équation (2) - the fuel consumption model corresponds to the equation (2)

avecwith

la consommation de carburant à un instant donné, fuel consumption at a given time,

le couple fourni par le moteur thermique, et the torque provided by the heat engine, and

le régime de rotation du moteur ; engine speed;

- le modèle d’état de charge correspond à l’équation (3) - the state of charge model corresponds to the equation (3)

avec le couple de la machine électrique, etwith the torque of the electric machine, and

son régime ; his diet;

- le modèle d’émissions de particules correspond à l’équation (6) - the particulate emissions model corresponds to the equation (6)

avecwith

des valeurs d’émissions de particules à 4 points d’un maillage encadrant un point de fonctionnement quelconque dont on souhaite calculer les émissions, particle emission values at 4 points of a mesh surrounding any operating point whose emissions are to be calculated,

, des valeurs de régime et de couple qui correspondent à la maille ainsi formée, , speed and torque values which correspond to the mesh thus formed,

des émissions massiques de particules au point considéré d’un maillage, et mass emissions of particles at the considered point of a mesh, and

la variation de la température du moteur par rapport à la température ambiante ; the variation of the engine temperature with respect to the ambient temperature;

- le modèle de montée en température du moteur thermique correspond à l’équation (7) - the thermal engine temperature rise model corresponds to the equation (7)

Or

est la masse du liquide de refroidissement, is the mass of the coolant,

est la capacité calorifique massique du liquide de refroidissement, is the mass heat capacity of the coolant,

représente la variation temporelle de la température du système de refroidissement, represents the temporal variation of the temperature of the cooling system,

est le flux de chaleur produit par le fonctionnement du moteur et obtenu à partir d’une cartographie du régime et du couple, et is the heat flux produced by the operation of the engine and obtained from a map of speed and torque, and

est le coefficient de convection externe qui représente la perte de chaleur vers l’environnement. is the external convection coefficient which represents the heat loss to the surroundings.

Cela permet d’améliorer la précision de la loi de commande et d’utiliser peu de temps de calculs.This makes it possible to improve the precision of the control law and to use little computation time.

Selon une variante, le système se caractérise en ce queAccording to a variant, the system is characterized in that

- la répartition optimale de couples est évaluée au moyen des équations (1) (9) (10) - the optimum distribution of torques is evaluated using the equations (1) (9) (10)

avecwith

la répartition optimale de couples, the optimal distribution of torques,

le couple de la machine électrique, the torque of the electric machine,

le couple du moteur thermique, the torque of the combustion engine,

une fonction de type Hamiltonien, a function of Hamiltonian type,

un facteur de pondération à calibrer, a weighting factor to calibrate,

une variation temporelle d’état de charge de la batterie, a temporal variation in the state of charge of the battery,

un coût en carburant d’un éventuel démarrage, a fuel cost for a possible start,

le co-état lié à l’état de charge de la batterie, the co-state linked to the state of charge of the battery,

une variation de température du moteur par rapport à la température ambiante ; a variation in engine temperature with respect to the ambient temperature;

- le moyen de calibration de commande est configuré pour déterminer une loi selon la répartition optimale de couples.- the control calibration means is configured to determine a law according to the optimum distribution of torques.

Cela permet d’obtenir une valeur de répartition de couples.This makes it possible to obtain a torque distribution value.

Selon une variante, le système se caractérise en ce que le moyen d’évaluation de la répartition optimale de couples, est mis en œuvre par une résolution d’une minimisation de la fonction (21) According to a variant, the system is characterized in that the means of evaluating the optimal distribution of torques is implemented by solving a minimization of the function (21)

de préférence réalisée à l’aide de simulations successives de trajets au moyen de la fonction (20) preferably carried out using successive simulations of journeys using the function (20)

avecwith

une valeur de calibration, a calibration value,

une valeur de SOC final cible, a target final SOC value,

{ , } une paire de valeurs données de paramètres de co-états qui permet de minimiser le compromis consommation/particule.{ , } a pair of given values of co-state parameters which allows to minimize the consumption/particle compromise.

Cela permet d’améliorer davantage la précision de l’évaluation de la répartition de couples.This further improves the accuracy of the torque distribution evaluation.

L’invention porte en outre sur un procédé de calibration d’une commande par une loi de commande pour véhicule automobile de type hybride, le procédé de calibration comportant un moteur thermique et une machine électrique connectée à une batterie, le procédé comprenant
- une étape d’évaluation d’une répartition optimale de couples entre la machine électrique et le moteur thermique, en considérant un modèle de consommation de carburant en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique, un modèle d’état de charge en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique, un modèle d’émissions de particules en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique et de la température du moteur thermique, un modèle de montée en température du moteur thermique en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique,
The invention further relates to a method for calibrating a command by a control law for a motor vehicle of the hybrid type, the calibration method comprising a heat engine and an electric machine connected to a battery, the method comprising
- a step of evaluating an optimal distribution of torques between the electric machine and the heat engine, by considering a model of fuel consumption as a function of operating points of the heat engine, a model of the state of charge as a function of operating points of the heat engine, a model of particle emissions as a function of operating points of the heat engine and of the temperature of the heat engine, a model of temperature rise of the heat engine as a function of operating points of the heat engine,

ladite évaluation de répartition optimale étant faite en fonction de différentes valeurs d’un premier paramètre de co-état lié à un état de charge de la batterie, et différentes valeurs d’un deuxième paramètre de co-état lié à une température du moteur thermique,said evaluation of optimal distribution being made as a function of different values of a first co-state parameter linked to a state of charge of the battery, and different values of a second co-state parameter linked to a temperature of the heat engine ,

- une étape de calibration de commande pour appliquer une consigne selon la répartition optimale de couples entre la machine électrique et le moteur thermique, la calibration étant faite à partir d’une valeur donnée du premier paramètre de co-état lié à l’état de charge de la batterie, et d’une valeur donnée du deuxième paramètre de co-état lié à la température du moteur thermique.- a control calibration step for applying a setpoint according to the optimal distribution of torques between the electric machine and the heat engine, the calibration being made from a given value of the first co-state parameter linked to the state of charge of the battery, and a given value of the second co-state parameter linked to the temperature of the heat engine.

Selon une variante, le procédé se caractérise en ce queAccording to a variant, the method is characterized in that

- le modèle de consommation de carburant correspond à l’équation (2) - the fuel consumption model corresponds to the equation (2)

avecwith

la consommation de carburant à un instant donné, fuel consumption at a given time,

le couple fourni par le moteur thermique, et the torque provided by the heat engine, and

le régime de rotation du moteur ; engine speed;

- le modèle d’état de charge correspond à l’équation (3) - the state of charge model corresponds to the equation (3)

avec le couple de la machine électrique, etwith the torque of the electric machine, and

son régime ; his diet;

- le modèle d’émissions de particules correspond à l’équation (6) - the particulate emissions model corresponds to the equation (6)

avecwith

des valeurs d’émissions de particules à 4 points d’un maillage encadrant un point de fonctionnement quelconque dont on souhaite calculer les émissions, particle emission values at 4 points of a mesh surrounding any operating point whose emissions are to be calculated,

, des valeurs de régime et de couple qui correspondent à la maille ainsi formée, , speed and torque values which correspond to the mesh thus formed,

des émissions massiques de particules au point considéré d’un maillage, et mass emissions of particles at the considered point of a mesh, and

la variation de la température du moteur par rapport à la température ambiante ; the variation of the engine temperature with respect to the ambient temperature;

- le modèle de montée en température du moteur thermique correspond à l’équation (7) - the thermal engine temperature rise model corresponds to the equation (7)

Or

est la masse du liquide de refroidissement, is the mass of the coolant,

est la capacité calorifique massique du liquide de refroidissement, is the mass heat capacity of the coolant,

représente la variation temporelle de la température du système de refroidissement, represents the temporal variation of the temperature of the cooling system,

est le flux de chaleur produit par le fonctionnement du moteur et obtenu à partir d’une cartographie du régime et du couple, et is the heat flux produced by the operation of the engine and obtained from a map of speed and torque, and

est le coefficient de convection externe qui représente la perte de chaleur vers l’environnement. is the external convection coefficient which represents the heat loss to the surroundings.

Selon une variante, le procédé se caractérise en ce queAccording to a variant, the method is characterized in that

- la répartition optimale de couples est évaluée au moyen des équations (1) (9) (10) - the optimum distribution of torques is evaluated using the equations (1) (9) (10)

avecwith

la répartition optimale de couples, the optimal distribution of torques,

le couple de la machine électrique, the torque of the electric machine,

le couple du moteur thermique, the torque of the combustion engine,

une fonction de type Hamiltonien, a function of Hamiltonian type,

un facteur de pondération à calibrer, a weighting factor to calibrate,

une variation temporelle d’état de charge de batterie, a time variation of the battery charge state,

un coût en carburant d’un éventuel démarrage, a fuel cost for a possible start,

le co-état lié à l’état de charge de la batterie, the co-state linked to the state of charge of the battery,

une variation de température du moteur par rapport à la température ambiante ; a variation in engine temperature with respect to the ambient temperature;

- l’étape de calibration de commande est réalisée pour déterminer une loi selon la répartition optimale de couples.- the control calibration step is carried out to determine a law according to the optimal distribution of torques.

Selon une variante, le procédé se caractérise en ce que l’étape d’évaluation de la répartition optimale de couples, est mise en œuvre par une résolution d’une minimisation de la fonction (21) According to a variant, the method is characterized in that the step of evaluating the optimal distribution of torques is implemented by solving a minimization of the function (21)

de préférence réalisée à l’aide de simulations successives de trajets au moyen de la fonction (20) preferably carried out using successive simulations of paths using the function (20)

avecwith

une valeur de calibration, a calibration value,

une valeur de SOC final cible, a target final SOC value,

{ , } une paire de valeurs données de paramètres de co-états qui permet de minimiser le compromis consommation/particule.{ , } a pair of given values of co-state parameters which allows to minimize the consumption/particle compromise.

L’invention porte en outre sur un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé de calibration selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.The invention further relates to a computer program comprising program code instructions for performing the steps of a calibration method according to the invention, when said program is running on a computer.

Un autre objet de l’invention concerne un kit d’appareils de calibration de véhicule automobile comprenant un système de calibration selon l’invention.Another object of the invention relates to a kit of motor vehicle calibration devices comprising a calibration system according to the invention.

L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, parmi lesquelles :The invention will be further detailed by the description of non-limiting embodiments, and on the basis of the appended figures illustrating variants of the invention, among which:

illustre schématiquement une interpolation d’un point de fonctionnement dans un maillage de valeurs de régimes et couples du moteur thermique ; schematically illustrates an interpolation of an operating point in a mesh of engine speed and torque values;

illustre schématiquement une allure de deuxièmes paramètres de co-état calculés et approximés en fonction de la température ; et schematically illustrates a pattern of second co-state parameters calculated and approximated as a function of temperature; And

illustre schématiquement des valeurs normalisées d’émissions de particules et de consommation pour différentes valeurs d’un facteur de pondération. schematically illustrates normalized values of particulate emissions and consumption for different values of a weighting factor.

L’invention concerne un système de commande pouvant être implémenté dans un ordinateur de bord de véhicule automobile de type hybride.The invention relates to a control system that can be implemented in a hybrid-type motor vehicle on-board computer.

L’invention concerne en particulier une loi de commande.The invention relates in particular to a control law.

L’invention prend son contexte dans le domaine de la gestion d’énergie et des polluants des véhicules hybrides. Cette problématique technique correspond à la question suivante : comment déterminer à chaque instant la répartition de la demande de couple du conducteur entre le moteur thermique et la (les) machine(s) électrique(s) du véhicule hybride considéré ? La réponse à cette question prend la forme d’une loi de commande, dont le but sera ici de minimiser à la fois la consommation de carburant et les émissions de particules. La volonté de minimiser également les particules, plutôt qu’uniquement la consommation, provient de deux phénomènes inhérents aux véhicules hybrides rechargeables (PHEV) :The invention takes its context in the field of energy and pollutant management of hybrid vehicles. This technical problem corresponds to the following question: how to determine at each instant the distribution of the driver's torque demand between the internal combustion engine and the electric machine(s) of the hybrid vehicle considered? The answer to this question takes the form of a control law, the aim of which will be to minimize both fuel consumption and particle emissions. The desire to also minimize particles, rather than just consumption, comes from two phenomena inherent in plug-in hybrid vehicles (PHEV):

Ces véhicules, possédant une autonomie électrique d’environ 50km, sont susceptibles de réaliser de longues phases de roulage électrique, pouvant ainsi mener au refroidissement du moteur thermique en cours de trajet.These vehicles, with an electric range of approximately 50km, are likely to carry out long phases of electric driving, which can thus lead to the cooling of the internal combustion engine during the journey.

De plus, comme la motorisation électrique de ces véhicules est importante, ils sont susceptibles de monter haut en vitesse et en couple avant de devoir allumer leur moteur thermique. Cet aspect est très important puisqu’à l’inverse d’un véhicule conventionnel dont le moteur commencera à chauffer en étant au ralenti, le moteur d’un véhicule PHEV peut être amené à être démarré dans le but de fournir directement et à froid une puissance importante, ce qui se traduira par des émissions très importantes de particules.In addition, as the electric motorization of these vehicles is important, they are likely to increase in speed and torque before having to start their heat engine. This aspect is very important since, unlike a conventional vehicle, the engine of which will begin to heat up while idling, the engine of a PHEV vehicle may have to be started in order to provide direct and cold high power, which will result in very high particulate emissions.

On note la répartition de couple ainsi : (1) Note the torque distribution Thus : (1)

avec le couple de la machine électrique, et le couple du moteur thermique.with the torque of the electric machine, and the torque of the heat engine.

Dans l’optique de réaliser une loi de commande permettant ainsi de calculer la répartition du couple entre moteur thermique et machine électrique de façon à minimiser conjointement consommation de carburant et émissions de particules, on va suivre les étapes suivantes :
- On réalise des modèles des grandeurs qui nous intéressent (partie modélisation),
- On propose une loi de commande optimale hors-ligne, c’est-à-dire une loi de commande permettant de minimiser le compromis consommation/particules dans un contexte idéal où on connaît parfaitement a priori le cycle ou le trajet à venir (partie hors-ligne),
- On déduit de cette loi de commande hors-ligne une loi de commande en ligne, c’est-à-dire que l’on peut employer dans un véhicule, en roulage (partie en ligne).
With a view to producing a control law thus making it possible to calculate the distribution of the torque between the heat engine and the electric machine so as to jointly minimize fuel consumption and particle emissions, the following steps will be followed:
- We make models of the quantities that interest us (modeling part),
- We propose an optimal off-line control law, that is to say a control law allowing to minimize the consumption/particles compromise in an ideal context where we know perfectly a priori the cycle or the path to come (part offline),
- An online control law is deduced from this off-line control law, that is to say that can be used in a vehicle, while driving (on-line part).

La détermination de la loi de commande est la finalité de l’invention.The determination of the control law is the purpose of the invention.

Concernant la partie modélisation, on utilise un modèle de la chaîne de traction, et des modèles de la consommation de carburant, de l’état de charge de la batterie, des émissions de particules, et de la montée en température du moteur.Regarding the modeling part, we use a model of the powertrain, and models of fuel consumption, battery charge, particulate emissions, and engine temperature rise.

La consommation est donnée par une cartographie, c’est-à-dire une table de valeurs issues de données expérimentales, qui dépend ici du régime et du couple fourni par le moteur thermique : (2) Consumption is given by a map, i.e. a table of values taken from experimental data, which here depends on the speed and torque provided by the combustion engine: (2)

avec la consommation de carburant à un instant donné, le couple fourni par le moteur thermique, et le régime de rotation du moteur.with fuel consumption at a given time, the torque provided by the heat engine, and the engine rotation speed.

L’état de charge de la batterie (State Of Charge, noté SOC) varie en fonction du régime et du couple fourni par la machine électrique de la chaîne de traction. On calcule cette variation également à l’aide d’une cartographie du régime et du couple : (3) The state of charge of the battery (State Of Charge, noted SOC) varies according to the speed and the torque supplied by the electric machine of the traction chain. This variation is also calculated using a speed and torque map: (3)

avec le couple de la machine électrique et son régime.with the torque of the electric machine and his diet.

Les émissions de particules dépendent de la température du moteur, du couple et du régime. De préférence, par « température du moteur », on entend ici et par la suite la température du liquide de refroidissement, qui est mesurée dans le véhicule. De la même façon que pour la consommation, on cartographie l’ensemble du champ moteur, c’est-à-dire les points de fonctionnements {régime, couple} que le moteur peut atteindre. Pour chaque point, on part d’un moteur froid pour obtenir également l’impact de la température sur les émissions de particules. À partir des données expérimentales ainsi obtenues, il est possible d’identifier pour chaque point de fonctionnement du maillage {régime/couple} visité les paramètres du modèle suivant : (4) Particulate emissions are dependent on engine temperature, torque and rpm. Preferably, the term “engine temperature” here and hereinafter means the temperature of the coolant, which is measured in the vehicle. In the same way as for consumption, the entire engine field is mapped, i.e. the operating points {rpm, torque} that the engine can reach. For each point, we start with a cold engine to also obtain the impact of temperature on particulate emissions. From the experimental data thus obtained, it is possible to identify for each operating point of the {speed/torque} mesh visited the parameters of the following model: (4)

avec des émissions massiques de particules au point considéré du maillage, une variation de température du moteur par rapport à la température ambiante, et , et des paramètres à identifier à partir de données expérimentales, dont la valeur est issue d’une cartographie du régime et du couple. Pour obtenir la valeur des émissions à un point de fonctionnement régime/couple quelconque, il faut appliquer l’équation (4) aux quatre points du maillage encadrant ce dernier, puis effectuer une interpolation qui sera par exemple linéaire.with mass emissions of particles at the considered point of the mesh, a variation in engine temperature with respect to the ambient temperature, and , And parameters to be identified from experimental data, the value of which comes from a map of the speed and the torque. To obtain the value of the emissions at any speed/torque operating point, it is necessary to apply equation (4) to the four points of the mesh framing the latter, then to perform an interpolation which will for example be linear.

On détaille ci-dessous cette interpolation, car son expression mathématique sera réutilisée par la suite. On a : (6) This interpolation is detailed below, because its mathematical expression will be reused later. We have : (6)

avec la valeur des émissions de particules aux 4 points du maillage encadrant le point de fonctionnement quelconque dont on souhaite calculer les émissions. sont les valeurs de régime et de couple qui correspondent à la maille ainsi formée, comme illustré sur la .with the value of the particle emissions at the 4 points of the mesh framing any operating point whose emissions are to be calculated. are the speed and torque values that correspond to the mesh thus formed, as illustrated in the .

Enfin, on utilise un modèle de la montée en température du moteur, qui s’exprime ainsi : (7) Finally, we use a model of the engine temperature rise, which is expressed as follows: (7)

ici est la masse du liquide de refroidissement, est la capacité calorifique massique du liquide de refroidissement, représente la variation temporelle de la température du système de refroidissement, est le flux de chaleur produit par le fonctionnement du moteur et obtenu à partir d’une cartographie du régime et du couple, et est le coefficient de convection externe qui représente la perte de chaleur vers l’environnement.here is the mass of the coolant, is the mass heat capacity of the coolant, represents the temporal variation of the temperature of the cooling system, is the heat flux produced by the operation of the engine and obtained from a map of speed and torque, and is the external convection coefficient which represents the heat loss to the environment.

Ce modèle permet donc de calculer la consommation et les émissions de particules du véhicule, et de simuler la montée en température de son moteur. On va l’utiliser dans le cadre de la stratégie de contrôle visant à minimiser conjointement consommation et émissions de particules détaillée ci-dessous.This model therefore makes it possible to calculate the fuel consumption and particle emissions of the vehicle, and to simulate the rise in temperature of its engine. It will be used as part of the control strategy aimed at jointly minimizing consumption and particulate emissions detailed below.

Concernant la partie hors-ligne, pour commencer, le critère que l’on cherche à minimiser s’écrit de la façon suivante : (8) Regarding the offline part, to begin with, the criterion that we seek to minimize is written as follows: (8)

On applique au système le Principe du Maximum de Pontryagin (PMP), qui se traduit par l’introduction d’une fonction, nommée Hamiltonien, et définie ci-dessous à partir de l’équation (8) : (9) The Pontryagin Maximum Principle (PMP) is applied to the system, which results in the introduction of a function, called Hamiltonian, and defined below from equation (8): (9)

ici on a la répartition du couple définie dans l’équation (1), un facteur de pondération à calibrer, la variation temporelle de l’état de charge de la batterie (State Of Charge), donc de l’énergie électrique disponible, le coût en carburant d’un éventuel démarrage, et enfin et qu’on appelle des co-états, liés respectivement au et à , dont la valeur et la variation va être déterminée par la suite. Le principe PMP stipule que la commande permettant de minimiser le critère choisi s’obtient en cherchant à chaque instant le minimum de l’Hamiltonien de l’équation (9) en fonction du signal de commande , c’est-à-dire la répartition du couple : (10) here we have the torque distribution defined in equation (1), a weighting factor to calibrate, the temporal variation of the state of charge of the battery (State Of Charge), therefore of the electrical energy available, the fuel cost of a possible start, and finally And which are called co-states, linked respectively to the and to , whose value and variation will be determined later. The PMP principle stipulates that the command allowing to minimize the criterion chosen is obtained by seeking at each instant the minimum of the Hamiltonian of equation (9) as a function of the control signal , i.e. the torque distribution: (10)

Pour pouvoir résoudre le problème de l’équation (10), il faut connaître les valeurs des co-états et . Pour ce faire, dans le cadre hors-ligne où on connaît parfaitement le cycle et les points de fonctionnement à venir, il faut résoudre une équation différentielle pour chacun des co-états, donnée par le PMP : (11) (12) To be able to solve the problem of equation (10), it is necessary to know the values of the co-states And . To do this, in the offline framework where we know perfectly the cycle and the operating points to come, we must solve a differential equation for each of the co-states, given by the PMP: (11) (12)

Il faut d’abord calculer les équations (11) et (12), puis trouver une condition initiale ou finale dans les deux cas pour résoudre les équations différentielles.One must first calculate equations (11) and (12), then find an initial or final condition in both cases to solve the differential equations.

En ce qui concerne l’équation (11), il s’avère que le terme est proche de zéro, donc on fait le plus souvent l’approximation ; on a donc constant. Pour obtenir cette valeur constante, on utilise la valeur du SOC. En effet, dans le cadre de la gestion d’énergie des véhicules hybrides, on souhaite terminer le cycle ou le trajet à une valeur finale cible, qui correspond en fait à une batterie vide plus une marge de sécurité. On note ce SOC final cible , qui nous servira dans le processus qui permettra de résoudre à la fois les équations (11) et (12). On souhaite donc satisfaire la condition suivante : (13) With regard to equation (11), it turns out that the term is close to zero, so we usually make the approximation ; So we have constant. To obtain this constant value, the value of the SOC is used. Indeed, in the context of the energy management of hybrid vehicles, we want to end the cycle or the journey at a final target value, which in fact corresponds to an empty battery plus a safety margin. We denote this final target SOC , which will serve us in the process that will solve both equations (11) and (12). We therefore want to satisfy the following condition: (13)

Concernant l’équation (12), on peut développer la dérivée de l’Hamiltonien et le simplifier ainsi : (14) Concerning equation (12), we can develop the derivative of the Hamiltonian and simplify it as follows: (14)

On définit un troisième terme de l’équation (7) : (16) We define a third term of equation (7): (16)

Reste donc le terme à determiner dans l’équation (14). On va l’obtenir à partir du modèle d’émission de particules des équations (5) et (6). Les dérivées des termes qui représentent les émissions de particules correspondant aux 4 points du maillage entourant le point de fonctionnement courant s’expriment ainsi : (17) So there remains the term to be determined in equation (14). We will obtain it from the particle emission model of equations (5) and (6). The derivatives of the terms which represent the particle emissions corresponding to the 4 points of the mesh surrounding the current operating point are expressed as follows: (17)

On en déduit alors : (18) We then deduce: (18)

On a donc tous les termes de l’équation (14), et on peut donc, connaissant la valeur courante de , calculer son évolution de proche en proche à l’aide de l’équation (12). Il va donc falloir déterminer une valeur limite, en l’occurrence ici la valeur initiale , pour déterminer tout au long du trajet.We therefore have all the terms of equation (14), and we can therefore, knowing the current value of , calculate its evolution step by step using equation (12). It will therefore be necessary to determine a limit value, in this case the initial value , to determine throughout the journey.

Il n’y a pas de contrainte finale sur comme c’est le cas avec le SOC. Dans ce cas, le principe PMP implique la condition limite suivante : (19) There is no final constraint on as is the case with the SOC. In this case, the PMP principle implies the following boundary condition: (19)

Pour satisfaire de manière simultanée les équations (13) et (19), on va se baser sur des simulations successives du trajet à venir, qui vont permettre de converger vers les valeurs adéquates de (qui est constant sur le trajet) et (uniquement une valeur initiale qui sert de point de départ à l’équation (12) dans le but de satisfaire l’équation (19) à la fin du trajet).To simultaneously satisfy equations (13) and (19), we will base ourselves on successive simulations of the journey to come, which will make it possible to converge towards the appropriate values of (which is constant on the path) and (only an initial value that serves as a starting point for equation (12) with the aim of satisfying equation (19) at the end of the journey).

On introduit donc la fonction suivante : (20) We therefore introduce the following function: (20)

avec une valeur de calibration qui sera typiquement égale à 1. Lorsqu’on appelle la fonction , on simule l’ensemble du trajet considéré ; ceci implique qu’à chaque instant du trajet la commande de la chaîne de traction est calculée en résolvant la minimisation de l’équation (10), à partir des valeurs des co-états (constant) et (obtenu avec de l’équation (12)). À la fin de la simulation du trajet on a ainsi obtenu les valeurs finales du SOC et de , qui permettent de calculer la valeur de dans de l’équation (20).with a calibration value which will typically be equal to 1. When calling the function , the entire path considered is simulated; this implies that at each moment of the trip the control of the traction chain is calculated by solving the minimization of equation (10), from the values of the co-states (constant) and (obtained with equation (12)). At the end of the simulation of the route, we thus obtained the final values of the SOC and , which allow us to calculate the value of in equation (20).

De cette façon, on peut trouver la paire { , } permettant de satisfaire les conditions des équations (13) et (19) en résolvant le problème de minimisation suivant : (21) In this way, we can find the pair { , } to satisfy the conditions of equations (13) and (19) by solving the following minimization problem: (21)

On pourra résoudre l’équation (21) typiquement en utilisant un algorithme génétique, ou tout autre algorithme d’optimisation numérique.Equation (21) can be solved typically using a genetic algorithm, or any other numerical optimization algorithm.

D’après le principe PMP, c’est en utilisant la paire ainsi obtenue { , } qu’il est possible de minimiser le critère d’optimisation choisi, c’est-à-dire ici le compromis consommation/particules défini dans l’équation (8). On a ainsi résolu le problème de commande optimale hors-ligne. On s’intéresse maintenant à la façon dont on peut appliquer ce résultat à un trajet quelconque, qu’on ne connaît pas à l’avance.According to the PMP principle, it is by using the pair thus obtained { , } that it is possible to minimize the chosen optimization criterion, that is to say here the consumption/particle compromise defined in equation (8). This solves the off-line optimal control problem. We are now interested in how we can apply this result to any path, which we do not know in advance.

Concernant la partie en ligne, il s’agit de l’application de l’invention, c’est-à-dire une loi de commande visant à minimiser le compromis de l’équation (8), sans information a priori sur le trajet. Comme précédemment, la commande optimale est obtenue à chaque instant en résolvant la minimisation de l’équation (10) ; il faut alors déterminer les valeurs de et , sans pouvoir simuler le trajet à venir.Concerning the online part, it is the application of the invention, that is to say a control law aimed at minimizing the compromise of equation (8), without a priori information on the path . As before, the optimal control is obtained at each instant by solving the minimization of equation (10); It is then necessary to determine the values of And , without being able to simulate the journey to come.

Concernant , on utilise une méthode répandue dans la littérature scientifique : on se donne une consigne de SOC à suivre pendant le trajet, qui sera typiquement constante et vaudra par exemple 20%. La valeur de est alors obtenue à l’aide d’un régulateur de type Proportionnel-Intégral (PI) : (22) Re , we use a method widespread in the scientific literature: we give ourselves an SOC instruction to follow during the journey, which will typically be constant and will be worth, for example, 20%. The value of is then obtained using a Proportional-Integral (PI) regulator: (22)

, et sont des valeurs à calibrer.Or , And are values to be calibrated.

Concernant , on va utiliser le résultat obtenu dans la partie précédente. Si on trace la courbe de la valeur de en fonction de la température , il s’avère que l’allure du graphique varie peu entre différents trajets. On peut donc résoudre le problème de commande optimale décrit dans la partie précédente pour un trajet, puis en déduire une relation permettant de déduire uniquement à partir de , quelles que soient les conditions. En particulier, on obtient une bonne approximation de à l’aide de la forme mathématique suivante : (23) Re , we will use the result obtained in the previous part. If we plot the curve of the value of depending on the temperature , it turns out that the appearance of the graph varies little between different routes. We can therefore solve the optimal control problem described in the previous part for a path, then deduce a relation allowing us to deduce only from , whatever the conditions. In particular, we obtain a good approximation of using the following mathematical form: (23)

avec la valeur de qui sera choisie à l’instant courant, et , , et sont des paramètres à identifier à partir de la valeur de obtenue hors-ligne. Ceci est illustré sur la .with the value of which will be chosen at the current instant, and , , And are parameters to be identified from the value of obtained offline. This is illustrated on the .

Ici on voit en courbe irrégulière la valeur de obtenue lors de la résolution hors-ligne d’un trajet de référence en considérant une valeur de de 500. En en courbe régulière, on a l’allure de après identification. Pour des températures inférieures à 25°C, on sature la valeur de à la valeur atteinte à 25°C, c’est-à-dire par exemple ici à -992.Here we see in irregular curve the value of obtained during the offline resolution of a reference path by considering a value of of 500. In a regular curve, it looks like after identification. For temperatures below 25°C, the value of at the value reached at 25° C., that is to say for example here at -992.

En résumé, au cours d’un trajet quelconque, on calcule à chaque instant la répartition du couple entre moteur thermique et machine électrique en résolvant la minimisation de l’équation (10). Pour ce faire, on a besoin de deux valeurs : , obtenue avec l’équation (22), et , obtenue avec l’équation (23). La figure 3 illustre les gains réalisables pour différentes valeurs de . La référence Cn concerne un critère normalisé.In summary, during any trip, the distribution of the torque between heat engine and electric machine is calculated at each instant by solving the minimization of equation (10). To do this, we need two values: , obtained with equation (22), and , obtained with equation (23). Figure 3 illustrates the achievable gains for different values of . The reference Cn relates to a standardized criterion.

On constate que pour des valeurs importantes de , il est possible de réduire grandement les émissions de particules (courbe décroissante de la figure 3) au prix d’une légère augmentation de la consommation (courbe très légèrement croissante de la figure 3). Par exemple, pour , les émissions massiques de particules sont réduites de 85% et la consommation est augmentée de 2.7% par rapport à .It can be seen that for large values of , it is possible to greatly reduce particle emissions (decreasing curve in Figure 3) at the cost of a slight increase in consumption (very slightly increasing curve in Figure 3). For example, for , mass particulate emissions are reduced by 85% and consumption is increased by 2.7% compared to .

L’invention inclut deux procédés : un procédé de lié à la conception de la loi de commande, à effectuer hors ligne au préalable, et un deuxième procédé qui est l’invention à proprement parler, c’est-à-dire la loi de commande utilisée en ligne dans le véhicule.The invention includes two methods: a method of linked to the design of the control law, to be carried out offline beforehand, and a second method which is the invention strictly speaking, that is to say the law of order used online in the vehicle.

Dans le procédé hors-ligne de conception, on effectue toutes les opérations de modélisation décrites dans la partie modélisation. On se sert des modèles obtenus pour effectuer les opérations décrites dans la partie hors-ligne. On en déduit les coefficients de l’équation (23), qui permettent de connaître à tout moment la valeur de .In the off-line design process, all the modeling operations described in the modeling part are carried out. We use the obtained models to perform the operations described in the offline part. From this we deduce the coefficients of equation (23), which allow us to know at any time the value of .

Dans le procédé en ligne de commande, dans le véhicule en cours de roulage, on obtient à chaque instant la valeur de la commande en résolvant la minimisation de l’équation (8) ou de préférence (10). Pour ce faire, on calcule à l’aide de l’équation (22) et à l’aide de l’équation (23).In the command line method, in the vehicle being driven, the value of the command is obtained at each instant by solving the minimization of equation (8) or preferably (10). To do this, we calculate using equation (22) and using equation (23).

La variante préférée est celle décrite plus haut. D’autres variantes possibles sont les suivantes :The preferred variant is that described above. Other possible variants are:

Concernant les modèles utilisés, les choix de structures de modèles effectués plus haut représentent la variante préférée, mais il est possible de faire d’autres choix :
- La consommation de carburant peut être représentée par un modèle de Willans plutôt que par une cartographie.
- La variation du SOC peut être déduite à partir de la puissance que la machine électrique doit fournir et d’une cartographie du rendement de cette dernière, plutôt que d’utiliser directement une cartographie du couple et du régime.
- Le modèle d’émissions de particules est ici une cartographie du régime et du couple, et les valeurs constituant cette cartographie sont issues du modèle exponentiel de l’équation (4). On obtient la valeur des émissions à l’aide d’une interpolation linéaire dans cette cartographique. Il est possible de faire autrement : en conservant la cartographie il est possible d’avoir recours à un autre type d’interpolation. Il est également possible de changer de modèle en utilisant par exemple une cartographie à trois dimensions dont les entrées seraient le régime, le couple et la température moteur, ce qui permettrait de se passer de l’équation (4).
- Ici dans le modèle thermique de l’équation (7), la température du moteur est assimilée à celle de son système de refroidissement. Il est possible de complexifier ce modèle en estimant la température des parois des cylindres plutôt que de simplement mesurer la température du système de refroidissement.
Regarding the models used, the choices of model structures made above represent the preferred variant, but it is possible to make other choices:
- Fuel consumption can be represented by a Willans model rather than a map.
- The variation of the SOC can be deduced from the power that the electric machine must provide and from a map of the efficiency of the latter, rather than directly using a map of torque and speed.
- The particle emissions model is here a map of the speed and the torque, and the values constituting this map come from the exponential model of equation (4). The emission value is obtained using a linear interpolation in this map. It is possible to do otherwise: by keeping the cartography it is possible to use another type of interpolation. It is also possible to change the model by using, for example, a three-dimensional map whose inputs would be the speed, the torque and the engine temperature, which would make it possible to dispense with equation (4).
- Here in the thermal model of equation (7), the temperature of the motor is assimilated to that of its cooling system. It is possible to make this model more complex by estimating the temperature of the cylinder walls rather than simply measuring the temperature of the cooling system.

Concernant la résolution du problème hors-ligne : elle implique la résolution du problème d’optimisation de l’équation (21). Si ce problème est ici résolu à l’aide d’un algorithme génétique (variante préférée), il peut être résolu à l’aide de n’importe quelle autre méthode ou algorithme : algorithmes de Nelder-Mead, de type Particles Swarm Optimization, SQP, Levenberg-Marquardt, Interior-Point. Comme il n’y a que deux dimensions, il peut même être résolu manuellement par essai-erreur.Regarding the resolution of the offline problem: it involves the resolution of the optimization problem of equation (21). If this problem is solved here using a genetic algorithm (preferred variant), it can be solved using any other method or algorithm: Nelder-Mead algorithms, Particles Swarm Optimization type, SQP, Levenberg-Marquardt, Interior-Point. Since there are only two dimensions, it can even be solved manually by trial and error.

Concernant la résolution du problème en ligne, si le régulateur PI décrit dans l’équation (22) représente la variante préférée, il est possible d’utiliser n’importe quel régulateur, de manière non-exhaustive : proportionnel (P), Proportionnel-Intégrale-Dérivée (PID), cartographie fonction de l’erreur et de l’intégrale, etc.Concerning the resolution of the online problem, if the PI regulator described in equation (22) represents the preferred variant, it is possible to use any regulator, in a non-exhaustive manner: proportional (P), Proportional- Integral-Derivative (PID), error and integral function mapping, etc.

En outre, concernant l’obtention de la valeur de , on privilégie le modèle exponentiel décrit dans l’équation (23). Un autre modèle pourrait cependant être utilisé, en particulier une cartographie à une dimension, dépendante de .Furthermore, regarding obtaining the value of , the exponential model described in equation (23) is preferred. Another model could however be used, in particular a one-dimensional mapping, depending on .

L’invention permet de réduire grandement les émissions de particules, ce qui permet de faciliter la validation des normes de pollution de type normes Euro.The invention makes it possible to greatly reduce particulate emissions, which facilitates the validation of pollution standards such as Euro standards.

Claims (10)

Système de calibration d’une commande par une loi de commande pour véhicule automobile de type hybride comportant un moteur thermique et une machine électrique connectée à une batterie, le système de calibration comprenant
- un moyen d’évaluation d’une répartition optimale de couples entre la machine électrique et le moteur thermique, en considérant un modèle de consommation de carburant en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique, un modèle d’état de charge en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique, un modèle d’émissions de particules en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique et de la température du moteur thermique, un modèle de montée en température du moteur thermique en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique,
ladite évaluation de répartition optimale étant faite en fonction de différentes valeurs d’un premier paramètre de co-état lié à un état de charge de la batterie, et de différentes valeurs d’un deuxième paramètre de co-état lié à une température du moteur thermique,
- un moyen de calibration de commande pour appliquer une consigne selon la répartition optimale de couples entre la machine électrique et le moteur thermique, la calibration étant faite à partir d’une valeur donnée du premier paramètre de co-état lié à l’état de charge de la batterie, et d’une valeur donnée du deuxième paramètre de co-état lié à la température du moteur thermique.
System for calibrating a control by a control law for a motor vehicle of the hybrid type comprising a heat engine and an electric machine connected to a battery, the calibration system comprising
- a means for evaluating an optimal distribution of torques between the electric machine and the heat engine, by considering a model of fuel consumption as a function of operating points of the heat engine, a model of the state of charge as a function of operating points of the heat engine, a model of particle emissions as a function of operating points of the heat engine and of the temperature of the heat engine, a model of temperature rise of the heat engine as a function of operating points of the heat engine,
said evaluation of optimal distribution being made as a function of different values of a first co-state parameter linked to a state of charge of the battery, and of different values of a second co-state parameter linked to a temperature of the engine thermal,
- a control calibration means for applying a setpoint according to the optimal distribution of torques between the electric machine and the heat engine, the calibration being made from a given value of the first co-state parameter linked to the state of charge of the battery, and a given value of the second co-state parameter linked to the temperature of the heat engine.
Système de calibration selon la revendication 1, caractérisé en ce que
- le modèle de consommation de carburant correspond à l’équation (2)
avec
la consommation de carburant à un instant donné,
le couple fourni par le moteur thermique, et
le régime de rotation du moteur ;
- le modèle d’état de charge correspond à l’équation (3)
avec le couple de la machine électrique, et
son régime ;
- le modèle d’émissions de particules correspond à l’équation (6)
avec
des valeurs d’émissions de particules à 4 points d’un maillage encadrant un point de fonctionnement quelconque dont on souhaite calculer les émissions,
, des valeurs de régime et de couple qui correspondent à la maille ainsi formée,
des émissions massiques de particules au point considéré d’un maillage, et
la variation de la température du moteur par rapport à la température ambiante ;
- le modèle de montée en température du moteur thermique correspond à l’équation (7)

est la masse du liquide de refroidissement,
est la capacité calorifique massique du liquide de refroidissement,
représente la variation temporelle de la température du système de refroidissement,
est le flux de chaleur produit par le fonctionnement du moteur et obtenu à partir d’une cartographie du régime et du couple, et
est le coefficient de convection externe qui représente la perte de chaleur vers l’environnement.
Calibration system according to Claim 1, characterized in that
- the fuel consumption model corresponds to the equation (2)
with
fuel consumption at a given time,
the torque provided by the heat engine, and
engine speed;
- the state of charge model corresponds to the equation (3)
with the torque of the electric machine, and
his diet;
- the particulate emissions model corresponds to the equation (6)
with
values of particle emissions at 4 points of a mesh surrounding any operating point whose emissions are to be calculated,
, speed and torque values which correspond to the mesh thus formed,
mass emissions of particles at the considered point of a mesh, and
the variation of the engine temperature with respect to the ambient temperature;
- the thermal engine temperature rise model corresponds to the equation (7)
Or
is the mass of the coolant,
is the mass heat capacity of the coolant,
represents the temporal variation of the temperature of the cooling system,
is the heat flux produced by the operation of the engine and obtained from a map of speed and torque, and
is the external convection coefficient which represents the heat loss to the surroundings.
Système de calibration selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel
- la répartition optimale de couples est évaluée au moyen des équations (1) (9) (10)
avec
la répartition optimale de couples,
le couple de la machine électrique,
le couple du moteur thermique,
une fonction de type Hamiltonien,
un facteur de pondération à calibrer,
une variation temporelle d’état de charge de la batterie,
un coût en carburant d’un éventuel démarrage,
le co-état lié à l’état de charge de la batterie,
une variation de température du moteur par rapport à la température ambiante ;
- le moyen de calibration de commande est configuré pour déterminer une loi selon la répartition optimale de couples.
Calibration system according to any one of claims 1 to 2, in which
- the optimum distribution of torques is evaluated using the equations (1) (9) (10)
with
the optimal distribution of torques,
the torque of the electric machine,
the torque of the combustion engine,
a Hamiltonian type function,
a weighting factor to calibrate,
a temporal variation in the state of charge of the battery,
a fuel cost for a possible start,
the co-state linked to the state of charge of the battery,
a variation in engine temperature with respect to the ambient temperature;
- the control calibration means is configured to determine a law according to the optimum distribution of torques.
Système de calibration selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen d’évaluation de la répartition optimale de couples, est mis en œuvre par une résolution d’une minimisation de la fonction (21)
de préférence réalisée à l’aide de simulations successives de trajets au moyen de la fonction (20)
avec
une valeur de calibration,
une valeur de SOC final cible,
{ , } une paire de valeurs données de paramètres de co-états qui permet de minimiser le compromis consommation/particule.
Calibration system according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the means for evaluating the optimal distribution of torques is implemented by solving a minimization of the function (21)
preferably carried out using successive simulations of paths using the function (20)
with
a calibration value,
a target final SOC value,
{ , } a pair of given values of co-state parameters which allows to minimize the consumption/particle compromise.
Procédé de calibration d’une commande par une loi de commande pour véhicule automobile de type hybride comportant un moteur thermique et une machine électrique connectée à une batterie, le procédé comprenant
- une étape d’évaluation d’une répartition optimale de couples entre la machine électrique et le moteur thermique, en considérant un modèle de consommation de carburant en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique, un modèle d’état de charge en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique, un modèle d’émissions de particules en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique et de la température du moteur thermique, un modèle de montée en température du moteur thermique en fonction de points de fonctionnement du moteur thermique,
ladite évaluation de répartition optimale étant faite en fonction de différentes valeurs d’un premier paramètre de co-état lié à un état de charge de la batterie, et différentes valeurs d’un deuxième paramètre de co-état lié à une température du moteur thermique,
- une étape de calibration de commande pour appliquer une consigne selon la répartition optimale de couples entre la machine électrique et le moteur thermique, la calibration étant faite à partir d’une valeur donnée du premier paramètre de co-état lié à l’état de charge de la batterie, et d’une valeur donnée du deuxième paramètre de co-état lié à la température du moteur thermique.
Method for calibrating a control by a control law for a motor vehicle of the hybrid type comprising a heat engine and an electric machine connected to a battery, the method comprising
- a step of evaluating an optimal distribution of torques between the electric machine and the heat engine, by considering a model of fuel consumption as a function of operating points of the heat engine, a model of the state of charge as a function of operating points of the heat engine, a model of particle emissions as a function of operating points of the heat engine and of the temperature of the heat engine, a model of temperature rise of the heat engine as a function of operating points of the heat engine,
said evaluation of optimal distribution being made as a function of different values of a first co-state parameter linked to a state of charge of the battery, and different values of a second co-state parameter linked to a temperature of the heat engine ,
- a control calibration step for applying a setpoint according to the optimal distribution of torques between the electric machine and the heat engine, the calibration being made from a given value of the first co-state parameter linked to the state of charge of the battery, and a given value of the second co-state parameter linked to the temperature of the heat engine.
Procédé de calibration selon la revendication 5, dans lequel
- le modèle de consommation de carburant correspond à l’équation (2)
avec
la consommation de carburant à un instant donné,
le couple fourni par le moteur thermique, et
le régime de rotation du moteur ;
- le modèle d’état de charge correspond à l’équation (3)
avec le couple de la machine électrique, et
son régime ;
- le modèle d’émissions de particules correspond à l’équation (6)
avec
des valeurs d’émissions de particules à 4 points d’un maillage encadrant un point de fonctionnement quelconque dont on souhaite calculer les émissions,
, des valeurs de régime et de couple qui correspondent à la maille ainsi formée,
des émissions massiques de particules au point considéré d’un maillage, et
la variation de la température du moteur par rapport à la température ambiante ;
- le modèle de montée en température du moteur thermique correspond à l’équation (7)

est la masse du liquide de refroidissement,
est la capacité calorifique massique du liquide de refroidissement,
représente la variation temporelle de la température du système de refroidissement,
est le flux de chaleur produit par le fonctionnement du moteur et obtenu à partir d’une cartographie du régime et du couple, et
est le coefficient de convection externe qui représente la perte de chaleur vers l’environnement.
Calibration method according to claim 5, in which
- the fuel consumption model corresponds to the equation (2)
with
fuel consumption at a given time,
the torque provided by the heat engine, and
engine speed;
- the state of charge model corresponds to the equation (3)
with the torque of the electric machine, and
his diet;
- the particulate emissions model corresponds to the equation (6)
with
values of particle emissions at 4 points of a mesh surrounding any operating point whose emissions are to be calculated,
, speed and torque values which correspond to the mesh thus formed,
mass emissions of particles at the considered point of a mesh, and
the variation of the engine temperature with respect to the ambient temperature;
- the thermal engine temperature rise model corresponds to the equation (7)
Or
is the mass of the coolant,
is the mass heat capacity of the coolant,
represents the temporal variation of the temperature of the cooling system,
is the heat flux produced by the operation of the engine and obtained from a map of speed and torque, and
is the external convection coefficient which represents the heat loss to the surroundings.
Procédé de calibration selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, dans lequel
- la répartition optimale de couples est évaluée au moyen des équations (1) (9) (10)
avec
la répartition optimale de couples,
le couple de la machine électrique,
le couple du moteur thermique,
une fonction de type Hamiltonien,
un facteur de pondération à calibrer,
une variation temporelle d’état de charge de la batterie,
un coût en carburant d’un éventuel démarrage,
le co-état lié à l’état de charge de la batterie,
une variation de température du moteur par rapport à la température ambiante ;
- l’étape de calibration de commande est réalisée pour déterminer une loi selon la répartition optimale de couples.
Calibration method according to any one of Claims 5 to 6, in which
- the optimum distribution of torques is evaluated using the equations (1) (9) (10)
with
the optimal distribution of torques,
the torque of the electric machine,
the torque of the combustion engine,
a function of Hamiltonian type,
a weighting factor to calibrate,
a temporal variation in the state of charge of the battery,
a fuel cost for a possible start,
the co-state linked to the state of charge of the battery,
a variation in engine temperature with respect to the ambient temperature;
- the control calibration step is carried out to determine a law according to the optimal distribution of torques.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l’étape d’évaluation de la répartition optimale de couples, est mise en œuvre par une résolution d’une minimisation de la fonction (21)
de préférence réalisée à l’aide de simulations successives de trajets au moyen de la fonction (20)
avec
une valeur de calibration,
une valeur de SOC final cible,
{ , } une paire de valeurs données de paramètres de co-états qui permet de minimiser le compromis consommation/particule.
Method according to any one of Claims 5 to 7, characterized in that the step of evaluating the optimal distribution of torques is implemented by solving a minimization of the function (21)
preferably carried out using successive simulations of paths using the function (20)
with
a calibration value,
a target final SOC value,
{ , } a pair of given values of co-state parameters which allows to minimize the consumption/particle compromise.
Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé de calibration selon l’une quelconque des revendication 5 à 8, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.A computer program comprising program code instructions for performing the steps of a calibration method according to any one of claims 5 to 8, when said program is running on a computer. Kit d’appareils de calibration de véhicule automobile comprenant un système de calibration selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.Kit of motor vehicle calibration apparatus comprising a calibration system according to any one of claims 1 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2984414A1 (en) * 2011-12-20 2013-06-21 IFP Energies Nouvelles Method for calibration of internal combustion engine of vehicle, involves building quantification model, and calculating set of quantities of emitted pollutants from interpolation laws that are provided as function of temperatures
FR3039116A1 (en) * 2015-07-24 2017-01-27 Ifp Energies Now METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING A HYBRID PROPULSION SYSTEM OPTIMIZING FUEL CONSUMPTION AND POLLUTING EMISSIONS

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