WO2002054159A1 - Procede de generation d'un processus de commande d'un groupe motopropulseur electromecanique pour vehicule hybride - Google Patents

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WO2002054159A1
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Nathalie Veneau
Ahmed Kefti-Cherif
Dirk Von Wissel
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Renault S.A.S.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for generating a control process for an electromechanical powertrain for a hybrid vehicle.
  • the invention particularly finds its application in the field of the automobile industry.
  • GMP electromechanical powertrains
  • the performance in terms of consumption of an electromechanical GMP depends on its architecture (ie the number of elements constituting the electromechanical GMP, the performance of each of these elements and the way in which they are connected between them), and the process used to order them.
  • the purpose of this control process is to generate, for each of the elements of the electromechanical GMP, - control signals conforming to the driver's wishes, minimizing the consumption of the electromechanical GMP and respecting the operating limits of the elements of the GMP and possibly constraints of use such as, for example, constraints relating to pollution or driving pleasure.
  • electromechanical GMP ordering processes exist to date. These are generally defined for a given electromechanical GMP architecture.
  • the various elements of the electromechanical GMP are generally controlled independently.
  • the electric motor is controlled using fuzzy logic rules as a function of the state of acceleration / deceleration of the vehicle.
  • the heat engine is controlled according to the speed of the vehicle.
  • the control of the engine is then deducted from that of the electric motor so that the sum of the torques generated by 'the electric motor and the combustion engine is equal to the torque requested by the driver.
  • this solution is not optimal because only the control of the electric motor helps to minimize the consumption of the engine.
  • An object of the invention is to overcome the aforementioned drawback.
  • the invention is the result of research carried out on methods for generating electromechanical GMP control processes with a view to achieving the following objectives: producing control signals all participating in the minimization of a given criterion; define a process capable of generating an order process for all types of electromechanical GMP.
  • the invention relates to a method for generating a control process for an electromechanical powertrain, for a hybrid vehicle characterized in that it comprises the following steps: defining a mathematical model of the electromechanical powertrain, a criterion such as consumption and / or pollution of the electromechanical powertrain to be optimized, and a driving profile representative of the use of the hybrid vehicle, this profile being established on the basis of the speed of the hybrid vehicle as a function of time; - generate, by means of a dynamic programming algorithm, control variables (U, dm) of the electromechanical powertrain from said mathematical model, said driving profile qt ⁇ of said criterion to be optimized, said control variables (U, dm) being a function of state variables (SOC, m) of the electromechanical powertrain and of time; - perform statistical processing on said control variables (U, dm) so as to generate at least one map for each of them as a function of said state variables (SOC,) and environment variables (V ve h / C r) the group
  • control process established at the end of the process is specific to the mathematical model representative of the electromechanical GMP architecture and to the driving profile defined in the first step of the process. To generate GMP control processes of different architectures, it suffices to provide a mathematical model per architecture.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an electromechanical powertrain
  • FIG. 2 is a block diagram for introducing the various signals involved in a control process
  • - Figure 3 is a block diagram of the method according to the invention
  • FIG. 4A is a map representing threshold values relating to the state of charge (SOC) of the electromechanical GMP battery below which the heat engine is started, which threshold values are defined as a function of the torque requested from the wheels (C r ) and the vehicle speed (V ve h);
  • SOC state of charge
  • V ve h vehicle speed
  • FIG. 4B is a map representing threshold values relating to the state of charge (SOC) of the electromechanical GMP battery beyond which the heat engine is stopped, which threshold values are defined as a function of the torque requested from the wheels (C r ) and the vehicle speed (V ve h);
  • - Figure 5 is a schematic representation of a first control process;
  • Figure ⁇ is a second block diagram of the method according to the invention;
  • FIG. 7 represents two maps representative of the derivative of the future consumption of the heat engine as a function of the state of charge of the battery respectively for the case where the heat engine is running and the case.
  • FIG. 8 is a schematic representation of a second control process
  • Figure 9 is a schematic representation of a third control process
  • Figure 10 is a schematic representation of a fourth control process.
  • electromechanical powertrain whose architecture is shown in Figure 1. This architecture is given only by way of example. Indeed, the method of the invention is able to generate control processes for all types of electromechanical GMP architecture.
  • the electromechanical GMP represented in FIG. 1 comprises a heat engine 1, an electric motor 3, a clutch device 2 placed between said motors, a robotic gearbox placed between the electric motor and the wheels of the vehicle, a battery 5 for store electrical energy and a ⁇ control unit.
  • Control signals are generated by the control unit to control the various elements of the electromechanical GMP.
  • a control signal C th is in particular provided for controlling the torque supplied by the heat engine, a control signal dm for controlling the starting or stopping of the heat engine, a control signal C e ⁇ for controlling the torque supplied by the electric motor and a control signal r for controlling the ratio of the robotic gearbox.
  • state and environment signals m, SOC, V ve h and C r are measured or estimated.
  • the Vveh signal is measured by a speed sensor.
  • the purpose of the method of the invention is to generate a control process which makes it possible to calculate the value of the control signals C t h C e ⁇ , dm and r as a function of that of the state and environment signals SOC, Vveh m and C r .
  • This process is illustrated in Figure 3.
  • the method of the invention consists first of all in defining a driving profile representative of the use of the vehicle.
  • This profile represents the speed of the vehicle as a function of time .
  • This driving profile can for example be an urban profile, a road profile or a motorway profile or a combination of these.
  • a criterion relating for example to the consumption and / or pollution of the heat engine, this criterion being to be optimized.
  • the instantaneous consumption of the heat engine is for example represented in the form of a function L (r, V ve h / C t h).
  • a mathematical model representative of the architecture of the electromechanical GMP is defined. In the case of the electromechanical GMP of figure 1, the mathematical model is given by the following equations:
  • U denotes a vector of control variables formed from the variables r, C e ⁇ and C t h;
  • F is a function describing the derivative of the state variable SOC with respect to time as a function of the variables SOC, U and m.
  • control signals dm, r, C e ⁇ , Cth and the state and environment signals V veh / ⁇ SOC, C r are considered in the method of the invention respectively as variables of command and state and environment variables.
  • control vector U and the function are then generated by means of a dynamic programming algorithm.
  • control variable dm as a function of the state of charge SOC of the battery 5, of the state m of the heat engine 1 and of the time t.
  • a third step of the method of the invention statistical processing is carried out on these control variables to eliminate the time variable t.
  • This statistical processing also makes it possible to generate, for each of the control variables U and dm, at least one map as a function of the state and environment variables m, SOC, V ve h and C r .
  • CartoCeil and CartoC ⁇ ⁇ 2 are defined as a function of the state and environment variables m, SOC, V ve h and C r .
  • FIG. 5 is a schematic representation of a first control process.
  • the CartoSeuilSOCdem and CartoSeuilSOCarr maps are used to determine a threshold value for starting the heat engine and a threshold value for stopping the heat engine from the environment signals V veh and C r .
  • Maps are then selected to determine the value of the control signals r, C t h and C e ⁇ .
  • the maps selected are those corresponding to the state of the electric motor obtained by adding the current state m of the electric motor and the command dm issued by the automaton. So if the engine is started or kept running
  • a variable C is also generated by means of the dynamic programming algorithm. relating to the criterion to be optimized. This embodiment is illustrated in Figure ⁇ .
  • the variable C is defined as a function of the state variables SOC and m and of the time t.
  • C (SOC, m, t) represents the optimal future consumption of the heat engine from time t to the final moment of the driving profile.
  • a control process using the CartodCdSOCl and CartodCdSOC2 maps is detailed in Figure 8.
  • the control signal dm is generated in the same way as in the control process in Figure 5.
  • the value m ' corresponding to the future state of the heat engine. This value is obtained by adding the current value of the state m of the heat engine and the value dm determined by the PLC.
  • We then select the CartodCdSOCl mapping if m' ⁇ O and the CartodCdSOC2 mapping if m ' l.
  • Cartography selected is used to calculate the following quantity:
  • control signals r, C th and C e ⁇ retained to control the electromechanical GMP are the values making it possible to minimize J.
  • FIG. 9 Another control process is illustrated in FIG. 9.
  • a map is selected for each control variable r, Cth and C e ⁇ as a function of the current state m of the heat engine.
  • the value of the control signals r, C t h and C e ⁇ is then calculated using the selected maps.
  • the value of the control signal dm the following quantity is defined:
  • the CartodCdSOCl or CartodCdSOC2 cartography is of course selected according to the state m of the electric motor.
  • control signal dm used to control the electromechanical GMP is that generating the smallest value of Ji.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de génération d'un processus de commande d'un groupe motopropulseur électromécanique pour électromécanique pour véhicule hybride. L'invention trouve tout particulièrement son application dans le domaine de l'industrie automobile. Selon l'invention, on définit un modèle mathématique du groupe motopropulseur électromécanique, un critère à minimizer, et un profil de conduite représentatif de l'utilisation du véhicule hybride. On génère ensuite des variables de commande (U, dm) au moyen d'un algorithme de programmation dynamique puis on effectue un traitement statistique sur lesdites variables de commande (U, dm) de manière à générer au moins une cartographie pour chacune d'entre elles en fonction de variables d'état et d'environment du groupe motopropulseur électromécanique. On définit enfin un processus de commande utilisant ces cartographies.

Description

PROCEDE DE GENERATION D'UN PROCESSUS DE COMMANDE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR ELECTROMECANIQUE POUR VEHICULE
HYBRIDE
La présente invention concerne un procédé de génération d'un processus de commande d'un groupe motopropulseur électromécanique pour véhicule hybride. L'invention trouve tout particulièrement son application dans le domaine de l'industrie automobile.
Dans l'industrie automobile, de nombreuses recherches sont actuellement menées en vue de réduire la consommation en carburant des véhicules automobiles . Ces recherches sont motivées d'une part par des impératifs réglementaires (futures normes CAFE) et d'autre part par le souhait du client de disposer d'un véhicule moins coûteux à l'usage. Une des solutions connues pour baisser la consommation en carburant des véhicules est d'utiliser des groupes motopropulseurs (ci-après appelés GMP) électromécaniques. Ces GMP électromécaniques sont généralement composés d'un moteur thermique à essence ou diesel et d'une transmission comportant une partie mécanique
(embrayage, boite de vitesse,...) et une partie électrique (moteur électrique, batterie,...).
Les performances en termes de consommation d'un GMP électromécanique dépendent à la , Çois de son architecture (i.e du nombre d'éléments constituant le GMP électromécanique, des performances de chacun de ces éléments et de la façon dont ils sont reliés entre eux) , et du processus employé pour les commander. Ce processus de commande a pour but de générer, pour chacun des éléments du GMP électromécanique,- des signaux de commande conformes à la volonté du conducteur, minimisant la consommation du GMP électromécanique et respectant les limites de fonctionnement des éléments du GMP et éventuellement des contraintes d'utilisation telles que, par exemple, des contraintes portant sur la pollution ou l'agrément de conduite.
Plusieurs processus de commande de GMP électromécaniques existent à ce jour. Ceux-ci sont généralement définis pour une architecture de GMP électromécanique donnée. Par ailleurs, les différents éléments du GMP électromécanique sont généralement commandés de façon indépendante. Par exemple, dans le brevet US 5 893 895, on commande le moteur électrique à l'aide de règles de logique floue en fonction de- l'état d'accélération/décélération du véhicule. Le moteur thermique est quant à lui commandé en fonction de la vitesse du véhicule. Pour limiter la consommation du moteur thermique, on peut alors prévoir d'optimiser le fonctionnement du moteur électrique de manière à limiter le travail demandé au moteur thermique. La commande du moteur thermique est alors déduite de celle du moteur électrique de manière à ce que la somme des couples générés par ' le moteur électrique et le moteur thermique soit égale au couple demandé par le conducteur. Cependant, cette solution n'est pas optimale car seule la commande du moteur électrique contribue à minimiser la consommation du moteur thermique.
Un but de l'invention est de pallier l'inconvénient précité. L'invention procède d'une recherche menée relativement à des procédés de génération de processus de commande de GMP électromécaniques en vue d'atteindre les objectifs suivants: produire des signaux de commande participant tous à la minimisation d'un critère donné; définir un procédé apte à générer un processus de commande pour tous types de GMP électromécaniques .
Aussi, l'invention concerne un procédé de génération d'un processus de commande d'un groupe motopropulseur électromécanique, pour véhicule hybride caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: définir un modèle mathématique du groupe motopropulseur électromécanique, un critère tel que consommation et/ou pollution du groupe motopropulseur électromécanique à optimiser, et un profil de conduite représentatif de l'utilisation du véhicule hybride, ce profil étant établi sur la base vitesse du véhicule hybride en fonction du temps; - générer, au moyen d'un algorithme de programmation dynamique, des variables de commande (U, dm) du groupe motopropulseur électromécanique à partir dudit modèle mathématique, dudit profil de conduite qt^ dudit critère à optimiser, lesdites variables de commande (U, dm) étant fonction de variables d'état (SOC,m) du groupe motopropulseur électromécanique et du temps; - effectuer un traitement statistique sur lesdites variables de commande (U, dm) de manière à générer au moins une cartographie pour chacune d'entre elles en fonction desdites variables d'état (SOC, ) et de variables d'environnement (Vveh/Cr) du groupée motopropulseur électromécanique; et
- établir le processus de commande sur la base desdites cartographies .
Ainsi, l'ensemble des signaux du processus de commande contribuent à optimiser le critère défini dans la première étape du procédé de l'invention. Le processus de commande établi en fin de procédé est propre au modèle mathématique représentatif de l'architecture de GMP électromécanique et au profil de conduite définis dans la première étape du procédé. Pour générer des processus de commande de GMP d'architectures différentes, il suffit de prévoir un modèle mathématique par architecture.
D' autres caractéristiques et avantages de l' invention apparaîtront à la lecture de description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d' un groupe motopropulseur électromécanique;
- la figure 2 est un schéma de principe permettant d' introduire les différents signaux intervenant dans un processus de commande; - la figure 3 est un schéma de principe du procédé selon l ' invention; - la figure 4A est une cartographie représentant des valeurs seuil relatives à l'état de charge (SOC) de la batterie du GMP électromécanique en deçà desquelles le moteur thermique est démarré, lesquelles valeurs seuil sont définies en fonction du couple demandé aux roues (Cr) et de la vitesse du véhicule (Vveh) ; la figure 4B est une cartographie représentant des valeurs seuil relatives à l'état de charge (SOC) de la batterie du GMP électromécanique au delà desquelles le moteur thermique est arrêté, lesquelles valeurs seuil sont définies en fonction du couple demandé aux roues (Cr) et de la vitesse du véhicule (Vveh) ; - la figure 5 est une représentation schématique d'un premier processus de commande; la figure β est un second schéma de principe du procédé selon l'invention; la figure 7 représente deux cartographies représentatives de la dérivée de la consommation future du moteur thermique en fonction de 1 ' état de charge de la batterie respectivement pour le cas où le moteur thermique est en marche et le cas . où le moteur thermique est à l'arrêt; - la figure 8 est une représentation schématique d'un second processus de commande; la figure 9 est une représentation schématique d'un troisième processus de commande; et la figure 10 est une représentation schématique d'un quatrième processus de commande. Dans la suite de la description, nous considérons un groupe motopropulseur électromécanique dont l'architecture est représentée à la figure 1. Cette architecture n'est donnée qu'à titre d'exemple. En effet, le procédé de l'invention est apte à générer des processus de commande pour tous types d'architecture de GMP électromécaniques.
Le GMP électromécanique représenté à la figure 1 comprend un moteur thermique 1, un moteur électrique 3, un dispositif d'embrayage 2 placé entre lesdits moteurs, une boite de vitesses robotisée placée entre le moteur électrique et les roues du véhicule, une batterie 5 pour stocker de l'énergie électrique et une unité de commande β. Des signaux de commande sont générés par l'unité de commande pour commander les différents éléments du GMP électromécanique. Il est notamment prévu un signal de commande Cth pour commander le couple fourni par le moteur thermique, un signal de commande dm pour commander le démarrage ou l'arrêt du moteur thermique, un signal de commande Ceι pour commander le couple fourni par le moteur électrique et un signal de commande r pour commander le rapport de la boite de vitesse robotisée. Le signal de commande dm peut prendre trois valeurs: " dm=l pour démarrer le moteur thermique; » dm=-l pour l'arrêter; et " dm=0 pour le laisser dans son état courant. Comme montré à la figure 2, l'unité de commande 6 est chargée de calculer la valeur des signaux de commande r, dm, Cth et Ceι en fonction de signaux d'état m, SOC et de signaux d'environnement Vve/ Cr : " le signal m représente l'état du moteur thermique; à savoir, si le moteur thermique est en marche, m=l, et si celui-ci est à l'arrêt, m=0; " le signal SOC représente l'état de charge (State of charge en langue anglaise) de la batterie 5; " le signal Vveh représente la vitesse du véhicule; et " le signal Cr représente le couple demandé aux roues par le conducteur du véhicule.
Ces signaux d'état et d'environnement m, SOC, Vveh et Cr sont mesurés ou estimés. Par exemple, le signal Vveh est mesuré par un capteur de vitesse.
Le procédé de l'invention a pour but de générer un processus de commande qui permette de calculer la valeur des signaux de commande Cth Ceι, dm et r en fonction de celle des signaux d'état et d'environnement SOC, Vveh m et Cr. Ce procédé est illustré à la figure 3.
Le procédé de l'invention consiste tout d'abord à définir un profil de conduite représentatif de l'utilisation du véhicule. Ce profil représente la vitesse du véhicule en fonction du temps* Ce profil de conduite peut être par exemple un profil urbain, un profil routier ou un profil autoroutier ou une combinaison de ceux-ci. On définit également un critère se rapportant par exemple à la consommation et/ou la pollution du moteur thermique, ce critère étant à optimiser. La consommation instantanée du moteur thermique est par exemple représentée sous la forme d'une fonction L(r,Vveh/ Cth) • On définit enfin un modèle mathématique représentatif de l'architecture du GMP électromécanique. Dans le cas du GMP électromécanique de la figure 1, le modèle mathématique est donné par les équations suivantes :
= F(SOC,U, m) et m(t+) ≈ m(t") + dm dt
où t" et t+ désigne respectivement les instants avant et après une commande de démarrage/arrêt du moteur thermique;
U désigne un vecteur de variables de commande formé des variables r, Ceι et Cth; et
F est une fonction décrivant la dérivée de la variable d'état SOC par rapport au temps en fonction des variables SOC, U et m.
Il est à noter que les signaux de commande dm, r, Ceι, Cth et les signaux d'état et d'environnement Vveh/ π SOC, Cr sont considérés dans le procédé de l'invention respectivement comme des variables de commande et des variables d'état et d'environnement.
Selon une deuxième étape du procédé de l'invention, on génère ensuite au moyen d'un algorithme de programmation dynamique le vecteur de commande U et la variable de commande dm en fonction de l'état de charge SOC de la batterie 5, de l'état m du moteur thermique 1 et du temps t. Ces variables sont définies pour le profil de conduite, le modèle mathématique et le critère définis lors de la première du procédé.
Selon une troisième étape du procédé de l'invention, on réalise un traitement statistique sur ces variables de commande pour éliminer la variable de temps t. Ce traitement statistique permet également de générer, pour chacune des variables de commande U et dm, au moins une cartographie en fonction des variables d'état et d'environnement m, SOC, Vveh et Cr.
On définit par exemple deux cartographies, notées CartoSeuilSOCdem et CartoseuilSOCarr, pour la variable de commande dm. Les cartographies CartoSeuilSOCdem et CartoSeuilSOCarr sont représentées sous la forme de surfaces tridimensionnelles respectivement aux figures 4A et 4B. La cartographie . CartoSeuilSOCdem définit les valeurs seuil de la variable SOC en deçà desquels le moteur thermique est démarré. Cette cartographie est utilisée quand le moteur thermique est à l'arrêt (m=0) . Ces valeurs seuils de démarrage du moteur thermique _ sont définies en fonction des variables d'environnement Cr et Vveh. De même, la cartographie CartoSeuilSOCarr définit les valeurs seuil de la variable SOC au delà desquels le moteur thermique est t arrêté. Cette cartographie est utilisée quand le moteur thermique est en marche (m=l) . On définit de la même façon deux cartographres, notées CartoCeil et CartoCβι2, pour la variable de commande Ceι et deux cartographies, notées CartoRapportl et CartoRapport2 pour la variable de commande r. Dans ces cartographies, lès variables de commande Ceι et r sont définies en fonction des variables d'état et d'environnement m, SOC, Vveh et Cr. Par exemple, les cartographies CartoCeil et CartoRapportl s'appliquent quand le moteur thermique est à l'arrêt (m=0) et les cartographies CartoCeι2 et CartoRapport2 quand le moteur thermique est en marche (m=l) . Enfin, une cartographie notée CartoCth est définie pour la commande Cth- Celle-ci s'applique bien entendu uniquement quand le moteur thermique est démarré (m=l) .
Enfin, la dernière étape du procédé de l'invention consiste alors à définir un processus de commande à partir de ces cartographies. Ce processus de commande sera mis en œuvre par l'unité de commande 6. La- figure 5 est une représentation schématique d'un premier processus de commande.
Dans ce processus de commande, les cartographies CartoSeuilSOCdem et CartoSeuilSOCarr sont utilisées pour déterminer une valeur seuil de démarrage du moteur thermique et une valeur seuil d'arrêt du moteur thermique à partir des signaux d'environnement Vveh et Cr. Un automate de changement d'état détermine- ensuite le signal de commande dm en fonction de ces deux valeurs seuil et des signaux d'état m et SOC. Ainsi, si le moteur thermique est en marche (m=l) et si la valeur du signal d'état SOC est supérieure à la valeur seuil d'arrêt du moteur thermique déterminée précédemment, on arrête le moteur thermique c'est-à-dire que le signal de commande dm devient égal à -1. A l'inverse, si le moteur thermique' est à l'arrêt (m=0) et si la valeur de la variable SOC est inférieure au seuil de démarrage déterminé précédemment, on démarre le moteur thermique et le signal de commande dm devient donc égal à 1. Dans tous les autres cas, le signal de commande dm reste égal à 0.
On sélectionne ensuite des cartographies pour déterminer la valeur des signaux de commande r, Cth et Ceι. Les cartographies sélectionnées sont celles correspondant à l'état du moteur électrique obtenu en additionnant l'état m courant du moteur électrique et la commande dm délivrée par l'automate. Ainsi, si le moteur thermique est démarré ou maintenu en marche
(m+drα=l), on sélectionne les cartographies CartoCeι2, CartoRapport2 et CartoCth- A l'inverse, si le moteur thermique est arrêté ou maintenu à l'arrêt (m+dm=0) , on sélectionne les cartographies CartoCeil et CartoRapportl (le couple du moteur thermique est ou devient nul dans ce cas) . La valeur des signaux de commande r, Ceι, Cth est ensuite calculée à partir des cartographies sélectionnées en fonction des signaux d'état et d'environnement SOC, Vveh et Cr.
Dans un mode de réalisation plus perfectionné du procédé de l'invention, on génère également au moyen de l'algorithme de programmation dynamique une variable C relative au critère à optimiser. Ce mode de réalisation est illustré par la figure β. La variable C est définie en fonction des variables d'état SOC et m et du temps t. Dans le cas où le critère défini lors de la première étape est de minimiser la consommation du moteur- thermique, C(SOC,m, t) représente la consommation optimale future du moteur thermique à partir de l'instant t jusqu'à l'instant final du profil de conduite.
On génère alors par traitement statistique deux cartographies portant sur la dérivée de cette variable par rapport à la variable d'état SOC, l'une notée CartodCdSOCl pour m=0 et l'autre notée CartodCdSOC2 pour m=l . Un exemple de cartographies CartodCdSOCl et CartodCdSOC2 est montré à la figure 7. La dérivée dC/dSOC y est représentée en fonction de la variable SOC.
Un processus de commande employant les cartographies CartodCdSOCl et CartodCdSOC2 est détaillé à la figure 8. Dans ce processus de commande, le signal de commande dm est généré de la même façon que dans le processus de commande de la figure 5. Par ailleurs, on définit la valeur m' correspondant à l'état futur du moteur thermique. Cette valeur est obtenue en additionnant la valeur courante de l'état m du moteur thermique et la valeur dm déterminée par -l'automate. On sélectionne ensuite la cartographie CartodCdSOCl si m'≈O et la cartographie CartodCdSOC2 si m'=l. La cartographie sélectionnée est utilisée pour calculer la grandeur suivante:
J(r, Vveh, Cth) = L(r, Vveh, Cth)Δt
+ dCdSOC(SOC, m)ΔSOC(r, Cth, Cei, SOC, Vveh) Le terme L(r, Vve , Cth)Δt représente la consommation instantanée du moteur thermique pendant l ' intervalle de temps Δt et le terme dCdSOC(SOC, m)ΔSOC(r, Cth, Cei, SOC, Vveh) représente l ' équivalent en carburant de la consommation du moteur électrique pendant Δt . ΔSOC correspond à la variation de l ' état de charge de la batterie pendant Δt .
Les valeurs de signaux de commande r, Cth et Ceι retenus pour commander le GMP électromécanique sont les valeurs permettant de minimiser J.
Un autre processus de commande est illustré par la figure 9. Dans ce processus de commande, on sélectionne une cartographie pour chaque variable de commande r, Cth et Ceι en fonction de l'état courant m du moteur thermique. On calcule ensuite la valeur des signaux de commande r, Cth et Ceι à l'aide des cartographies sélectionnées. Pour obtenir la valeur du signal de commande dm, on définit la grandeur suivante :
Jι(dm) = L(r, veh, Cth)Δt
+ dCdSOC(SOC, m)ΔSOC(r, Cth, Cei, SOC, Vveh) + CoutDemArr(dm) La grandeur Ji comporte un terme supplémentaire par rapport à la grandeur J. Ce terme noté CoutDemArr(dm correspond à la consommation additionnelle de carburant engendrée par le démarrage (d ≈l) ou l'arrêt- (dια-1) du moteur thermique.
On calcule la grandeur Ji de la manière suivante : - si le moteur thermique est arrêté (m=0) , Ji est calculé pour dm=0 et dm≈l;
- si le moteur thermique est démarré (m=l), Ji est calculé pour dm=0 et drn≈-1.
Pour calculer Ji, on sélectionne bien entendu la cartographie CartodCdSOCl ou CartodCdSOC2 selon l'état m du moteur électrique.
La valeur du signal de commande dm retenue pour commander le GMP électromécanique est celle engendrant la plus petite valeur de Ji.
Enfin, un dernier processus de commande est proposé à la figure 10. Dans ce processus de commande, on calcule la valeur Ji (dm, r,Ctn/Ceι) à l'aide des variables' d'état et d'environnement m, SOC, Vveh et Cr. Les valeurs des signaux de commande dm, r, Cth/ Ceι retenus pour commander le GMP électromécanique sont les valeurs permettant de minimiser i .
Dans une version plus élaborée du procédé de l'invention, il peut être envisagé d'utiliser plusieurs profils de conduite et de générer des jeux de cartographies pour chacun de ces profils de conduite. Il faut alors prévoir dans le processus de commande une étape permettant d'évaluer l'utilisation du véhicule afin de déterminer le profil de conduite se rapprochant le plus de l'utilisation réelle du véhicule.- Le jeu de cartographies correspondant au profil de conduite retenu est alors utilisé pour calculer la valeur des signaux de commande dm, r, Cth et Ceι.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de génération d'un processus de commande d'un groupe motopropulseur (GMP) électromécanique pour véhicule hybride' caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: définir un modèle mathématique du groupe motopropulseur électromécanique, un critère tel que consommation et/ou pollution du groupe motopropulseur électromécanique à optimiser, et un profil de conduite représentatif de l'utilisation du véhicule hybride, ce profil étant établi sur la base de la vitesse du véhicule hybride en fonction du temps; - générer, au moyen d'un algorithme de programmation dynamique, des variables de commandes (U,dm) du groupe motopropulseur électromécanique à partir dudit modèle mathématique, dudit profil de conduite et dudit critère à optimiser, lesdites variables de commande (U,dm) étant fonction de variables d'état (SOC, ) du groupe motopropulseur électromécanique et du temps;
- effectuer un traitement statistique sur lesdites variables de commande (U,dm) de manière à générer au moins une cartographie pour chacune d'entre elles en fonction desdites variables d'état et de variables d'environnement du groupe motopropulseur électromécanique; et
- établir le processus de commande sur la base desdites cartographies .
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le groupe motopropulseur électromécanique comprend au moins un moteur thermique, un moteur électrique, un dispositif de stockage d'énergie électrique et une boite de vitesse robotisée.
3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les variables de commande du groupe motopropulseur électromécanique sont :
- une variable Ch de commande du couple du moteur thermique, - une variable Ceι de commande du couple du moteur électrique,
- une variable r de commande du rapport de la boite de vitesse robotisée, et
- une variable dm de commande de démarrage/arrêt du moteur thermique.
4) Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les variables d'état du groupe motopropulseur électromécanique sont : - une variable d'état SOC représentant l'état de charge du dispositif de stockage d'énergie électrique,
- une variable d'état m représentant l'état du moteur thermique, et en ce que les variables d'environnement du groupe électromécanique sont :
- une variable Vveh représentative de la vitesse du véhicule hybride, et
- une variable Cr représentative du ^couple demandé aux roues du véhicule hybride. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le modèle mathématique du groupe motopropulseur électromécanique est donné par les équations suivantes : dSOC = F(S0C,U,m et m(t+)=m(t )+dm dt où m = 0 lorsque le moteur thermique est arrêté et m=l lorsqu'il est tournant; dm≈l pour démarrer le moteur thermique, dm=0 pour le maintenir dans son état et dm=-l pour l'éteindre; t" et t+ désigne respectivement les instants avant et après une commande de démarrage/arrêt du moteur thermique;
U désigne le vecteur de commande formé des variables de commande (r, Cei,Cth); et
F est une fonction représentant la variation de l'état de charge du dispositif de stockage d'énergie électrique en fonction des variables SOC, U et m.
6) Procédé selon la revendication '4 ou' 5, caractérisé en ce que les cartographies générées par traitement statistique sont : une première cartographie (CartoSeuildem) représentant, lorsque le moteur thermique est à l'arrêt (m=0) , les valeurs seuil de la variable d'état SOC en deçà desquelles le moteur thermique est démarré (dm≈l) en fonction des variables d'environnement Vveh et Cr et une deuxième cartographie (CartoSeuilarr) représentant, lorsque le moteur thermique est en marche (m≈l), les valeurs seuil de la variable SOC au delà desquelles le moteur thermique est arrêté (dm=-l) en fonction des variables d'environnement Vveh et Cr; des troisième et quatrième cartographies
(CartoRapportl, CartoRapport2) représentant la variable de commande r en fonction des variables d'état et d'environnement SOC, Vveh et Cc respectivement lorsque le moteur thermique est à l'arrêt (m=0) et en marché
(m≈l) ; des cinquième et sixième cartographies
(CartoCeil, CartoCel2) représentant la variable de commande Ceι en fonction des variables d'état et d'environnement SOC, Vveh et Cr respectivement lorsque le moteur thermique est à l'arrêt (m≈O) et en marche
(m≈l) ; et
- une septième cartographie (CartoCth) représentant la variable de commande Cth en fonction des variables d'état et d'environnement SOC, Vveh et Cr.
7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le processus de commande consiste en les étapes suivantes: - déterminer à l'aide des première et seconde cartographies (CartoSeuildem, CartoSeuilarr) une valeur seuil de démarrage du moteur thermique et une valeur seuil d'arrêt du moteur thermique en fonction de la vitesse du véhicule hybride (Vveh) et du couple (Cr) demandé à ses roues;
- déterminer la valeur de la variable de commande dm par comparaison de la valeur de la variable d'état SOC avec ladite valeur seuil de démar age du moteur thermique si le moteur thermique est à l'arrêt (m≈O) ou avec ladite valeur seuil d'arrêt du moteur thermique si le moteur thermique est marche (m≈l) , - additionner la valeur de la variable d'état m avec la valeur de la variable de commande dm pour produire une nouvelle valeur d'état du moteur thermique;
- sélectionner, suivant la nouvelle valeur d'état du moteur thermique, les troisième, cinquième et septième cartographies ou les quatrième et sixième cartographies-, et appliquer les cartographies sélectionnées pour déterminer la valeur des variables de commande r, Ceι et Cth à partir de la valeur des variables d'état et d'environnement SOC, Vveh et Cr.
8) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on génère en outre, au moyen dudit algorithme de programmation dynamique, une variable (C) relative au critère à optimiser à partir dudit modèle mathématique, dudit profil de conduite et dudit critère à optimiser, ladite variable (C) relative au critère à optimiser étant fonction des variables d'état SOC et m et du temps, et en ce qu'on effectue un traitement statistique sur ladite variable (C) de manière à générer au moins une cartographie en fonction des variables d'état et d'environnement SOC, m, Vveh et Cr.
9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le critère à optimiser est de minimiser la consommation instantanée (L) du moteur thermique et en ce que la variable (C) relative au critère à optimiser à l'instant t représente la consommation future dudit moteur thermique à partir dudit instant -t jusqu'à l'instant final du profil de conduite défini.
10) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les cartographies générées par traitement. statistique sont : une première cartographie (CartoSeuildem) représentant, lorsque le moteur thermique est à l'arrêt (m≈O), les valeurs seuil de la variable d'état SOC en deçà desquelles le moteur thermique est démarré (dm≈l) en fonction des variables d'environnement Vveh et Cr et une deuxième cartographie (CartoSeuilarr) représentant, lorsque le moteur thermique est en marche (m≈l) , les valeurs seuil de la variable SOC au delà desquelles le moteur thermique est arrêté (dm=-l) en fonction des variables d'environnement Vveh et Cr; et des troisième et quatrième cartographies (CartodCdSOCl, CartodCdSOC2) représentant la dérivée de la variable (C) relative de la consommation future du moteur thermique en fonction de la variable d'état SOC respectivement lorsque le moteur thermique est à l'arrêt (m≈O) et en marche (m≈l) .
11) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le processus de commande consiste en les étapes suivantes: déterminer à 1 ' aide des première et seconde cartographies (CartoSeuildem, CartoSeuilarr) une valeur seuil de démarrage du moteur thermique et une valeur seuil d'arrêt du moteur thermique en fonction de la vitesse du véhicule hybride (Vveh) et du couple (Cr) demandé à ses roues;
- déterminer la valeur de la variable de commande dm par comparaison de la valeur de la variable d'état SOC avec ladite valeur seuil de démarrage du moteur thermique si le moteur thermique est à l'arrêt (m≈O) ou avec ladite valeur seuil d'arrêt du moteur thermique si le moteur thermique est marche (m≈l) ,
- additionner la valeur de la variable d'état m avec la valeur de la variable de commande dm pour produire une nouvelle valeur d'état (m') du moteur thermique;
- sélectionner, suivant la nouvelle valeur d'état du moteur thermique, la troisième ou la quatrième cartographie, et - évaluer, à l'aide de la cartographie sélectionnée, la grandeur représentative de la consommation du groupe motopropulseur électromécanique pendant un intervalle de temps Δt définie de la manière suivante:
J(r, Vveh, Cth) = L(r, Vveh, Cth)Δt
+ dCdSOqsOC, m)ΔSOC(r, Cth, Cei, SOC, Vveh) où L(r, Vveh, Cth) représente la consommation instantanée du moteur thermique, dCdSOC(SOC, m) représente la dérivée de la variable relative au critère à optimiser par rapport à la variable d'état SOC et ΔSOC(r, Cth, Cei, SOC, Vveh) représente la variation de la variable d'état SOC pendant l'intervalle de temps Δt,
- déterminer les valeurs des variables de commande r, Cth et Cei permettant de minimiser ladite grandeur. 12) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les cartographies générées par traitement statistique sont : des première et deuxième cartographies (CartoRapportl, CartoRapport2) représentant la variable de commande r en fonction des variables d'état et d'environnement SOC, Vveh et Cr respectivement lorsque le moteur thermique est à l'arrêt (m≈O) et en marche (m≈l); - des troisième et quatrième cartographies (CartoCeil, CartoCel2) représentant la variable de commande Ceι en fonction des variables d'état et d'environnement SOC, Vveh et Cr respectivement lorsque le moteur thermique est à l'arrêt (m≈O) et en marche (m≈l);
- une cinquième .cartographie (CartoCth) représentant la variable de commande Cth en fonction des variables d'état et d'environnement .SOC, Vveh et Cr respectivement; et - des sixième et septième cartographies (CartodCdSOCl, CartodCdSOC2) représentant la dérivée de la variable relative à la consommation future en fonction de la variable d'état SOC respectivement lorsque le moteur thermique est à l'arrêt (m≈O) et en marche (m≈l) .
13) Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le processus de commande consiste en les étapes suivantes : - sélectionner suivant la valeur de la variable d'état m, les première, troisième, cinquième cartographies ou les deuxième et quatrième cartographies, appliquer les cartographies sélectionnées pour déterminer la valeur des variables de commande r, Ceι et Cth à partir de la valeur des variables d'état et d'environnement SOC, Vveh et Cr;
- sélectionner suivant la valeur de la variable d'état m, la sixième ou la septième cartographie, - évaluer, à l'aide de ladite cartographie sélectionnée, la grandeur représentative de la consommation du groupe motopropulseur électromécanique pendant un intervalle de temps Δt définie de la manière suivante:
Jι(dm) = L(r, Vveh, Cth)Δt + dCdSOC(SOC, m)ΔSOC(r, Cth, Cei, SOC, Vveh)
+ CoutDemArr(dm) où L(r, Vveh, Cth) représente la consommation instantanée du moteur thermique, dCdSOC(SOC, m) représente la dérivée de la variable relative au critère à optimiser par rapport à la variable d'état SOC, ΔSOC(r, Cth, Cei, SOC, Vveh) représente la variation de la variable d'état SOC pendant l'intervalle de temps Δt, et CoutDemArr(dm) représente la consommation additionnelle en carburant engendrée par le démarrage (dm≈l) ou l'arrêt (dm-1) du moteur thermique, - déterminer la valeur de la variable de commande dm permettant de minimiser ladite grandeur1. 14) Procédé selon revendication 9, caractérisé en ce que les cartographies générées par traitement statistique sont : des première et deuxième cartographies (CartodCdSOCl, CartodCdSOC2) représentant la dérivée de la consommation future en fonction de la variable d'état SOC respectivement lorsque le moteur thermique est à l'arrêt (m≈O) et en marche (m≈l) .
15) Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le processus de commande consiste en les étapes suivantes:
- sélectionner suivant la valeur de la variable d'état m, la première ou la deuxième cartographie, - évaluer, à l'aide de la cartographie sélectionnée, la grandeur représentative de la consommation du groupe motopropulseur électromécanique pendant un intervalle de temps Δt définie de la manière suivante:
Jι(dm) = L(r, Vveh, Cth)Δt
+ dCdSOC(SOC, m)ΔSOC(r, Cth, Cei, SOC, Vve + CoutDeιtιArr(dm) où L(r, Vveh, Cth) représente la consommation instantanée du moteur thermique, dCdS0C(SOC, m) représente la dérivée de la variable relative au critère à optimiser par rapport à la variable d'état SOC, ΔS0C(r, Cth, Cei, SOC, Vveh) représente la variation de la variable d'état SOC. pendant l'intervalle de temps Δt, et CoutDemArr(dm) représente la l * consommation additionnelle en carburant engendrée par le démarrage (dm≈l) ou l'arrêt (dm-1) du moteur thermique, - déterminer les valeurs des variables de commande dm, r, Cei, Cth permettant de minimiser ladite grandeur .
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