WO2014102270A1 - Procédé d'optimisation d'une cartographie de commande moteur d'un véhicule - Google Patents

Procédé d'optimisation d'une cartographie de commande moteur d'un véhicule Download PDF

Info

Publication number
WO2014102270A1
WO2014102270A1 PCT/EP2013/077977 EP2013077977W WO2014102270A1 WO 2014102270 A1 WO2014102270 A1 WO 2014102270A1 EP 2013077977 W EP2013077977 W EP 2013077977W WO 2014102270 A1 WO2014102270 A1 WO 2014102270A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
vector
elementary
profile
engine
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/077977
Other languages
English (en)
Inventor
Cédric HEYMAN
Original Assignee
In-Systems
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by In-Systems filed Critical In-Systems
Publication of WO2014102270A1 publication Critical patent/WO2014102270A1/fr

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2422Selective use of one or more tables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18Propelling the vehicle
    • B60W30/182Selecting between different operative modes, e.g. comfort and performance modes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18Propelling the vehicle
    • B60W30/188Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power
    • B60W30/1882Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power characterised by the working point of the engine, e.g. by using engine output chart
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001Details of the control system
    • B60W2050/0019Control system elements or transfer functions
    • B60W2050/0026Lookup tables or parameter maps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/30Driving style
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0625Fuel consumption, e.g. measured in fuel liters per 100 kms or miles per gallon
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/50Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
    • F02D2200/501Vehicle speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/60Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
    • F02D2200/606Driving style, e.g. sporty or economic driving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1405Neural network control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1406Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration

Definitions

  • ECU Electronic Control Unit
  • the ECU is in charge of managing the transport of fuel and oxidizer to the combustion chamber of an internal combustion engine and if necessary to control the ignition.
  • the ECU controls output quantities according to input value values.
  • Control parameters defining the relations between output quantities and input quantities characterize the said ECU and are generally referred to as control mapping.
  • An object of the present invention is a method for optimizing a control map of a vehicle's combustion engine, making it possible to customize said control map as a function of the vehicle / driver pair, in order to adapt it to the actual use of the vehicle by the said driver.
  • the invention relates to a method of optimizing a control map of a vehicle engine, comprising the following steps: characterization of a vehicle type by means of a function providing, as a function of control cartography, fuel consumption, characterization of a driver by means of a conductive profile, determination of an optimal control map which minimizes fuel consumption, for the said driver profile, implementation of the control cartography optimal in an electronic injection control unit of the vehicle.
  • the method according to the invention takes into account the actual consumption in real conditions in order to optimize the mapping.
  • the optimization of the mapping provided by the invention thus takes into account the actual use of the vehicle by its driver. It also takes into account the actual state of performance of the vehicle engine.
  • the optimization method indeed weighs the results of optimized mapping according to the driving profile of the driver.
  • the method according to the invention is not based on a theoretical use of the vehicle.
  • the method according to the invention optimizes the mapping map regardless of the organization of the latter. Indeed, if the mapping is organized in n sub-maps, the method according to the invention optimizes each map of each of the n sub-maps.
  • the optimization method according to the invention does not take into account the fact that the initial mapping (V) is globally optimized for a set of operating points or that the initial map is decomposed into n sub-maps each optimized for a point of departure. very specific operation.
  • the invention considers sub-optimized mapping (V), whether it is a generally under-optimized cartography or n sub-optimized sub-maps for each of the n motor operating points to which these n sub mappings are associated.
  • the optimization method is carried out in the deferred time by replacing in the ECU maps maps and sub-maps (sub-optimized maps optimized mapping and sub-mapping optimized mapping according to the invention is then industrially more robust to any errors, because the mapping is programmed outside the engine, it can be checked and tested before its use in the vehicle, thus avoiding the risks encountered if the cartography is self-adjusting in the engine, especially in terms of potential drift during operation
  • the ECU is indeed a device directly impacting safety.
  • the optimization of the mapping is not done in real time, during the operation of the engine and through a switch to a sub-map dedicated to a predefined engine operating point and considered as closest to the point actual operation identified by the classifier.
  • the invention makes it possible to process all the circulating ECUs by replacing in the calculator maps of maps and sub-maps that are under-optimized by the maps of optimized maps and sub-maps. Therefore, and particularly advantageously, the method according to the invention makes it possible to retroactively optimize all the vehicles already put into circulation whose engine is controlled by an ECU, which in practice therefore concerns the vast majority of vehicles put into circulation. since 2000.
  • the invention does not operate solely for the ECUs provided for this purpose, that is to say, which can embark n sub-maps optimized for n operating points and having a classifier to switch a sub- mapping to another.
  • the invention may comprise at least any of the following features taken singly or in combination:
  • a control map comprises a vector of dimension n comprising motor control parameters
  • a fuel consumption comprises a vector of dimension m indexed on elementary profiles of engine operation
  • a conductive profile comprises a vector of dimension m indexed on the elementary profiles of engine operation, indicative of the relative use of the various elementary profiles of engine operation by said driver,
  • the basic motor operating profiles are disjoint and cover all the operating modes of the motor, are of the number m, and an elementary profile of motor operation is defined by an acceleration between a minimum acceleration and a maximum acceleration, for example between -3 m / s 2 to + 3 m / s 2 in steps of 0.1 m / s 2 , with the acceleration range between -0.1 m / s 2 and +0.1 m / s 2 being the acceleration range corresponding to a stabilized speed, a speed between a minimum speed and a maximum speed, and a given reduction ratio.
  • the step of characterizing a vehicle type by means of a function is performed by means of a neural network
  • said neural network is of the "feed-forward" type, comprises a number of input cells equal to the dimension n of a control map, said input cells being unbiased and with an identity activation function, and a number of output cells equal to the number m of elementary operating profiles of the motor, said output cells being unbiased and with identity activation function,
  • the said neural network models the entire vehicle in terms of energy consumption
  • the said neural network is driven according to a method called the conjugate gradient method, relative to a reference control map,
  • the step of characterizing a conductor by means of a conductive profile consists in determining, for each elementary profile of motor operation, a component of the conductive profile vector proportional to the relative use of said elementary profile of motor operation by the says driver,
  • the step of determining an optimal control map minimizes a quantity:
  • Q is a fuel consumption vector
  • V is a control mapping vector
  • R is a characterization function of a vehicle type.
  • the step of determining an optimal control map minimizes a quantity:, where the index j describes the set of
  • is a conductive profile vector
  • Q is a fuel consumption vector
  • V is a control mapping vector
  • R is a characterization function of a vehicle type.
  • the optimal control map (Vopt) is located in the vehicle ECU to replace a control map initially present in the ECU.
  • the step of determining the optimal control mapping (Vopt) is performed outside the engine, that is to say while the optimal control mapping (Vopt) to be implanted in the engine is not yet implemented. in the engine.
  • the invention also relates to a device comprising at least one microprocessor capable of implementing the method according to any one of the preceding embodiments.
  • a computer program product comprising instructions, which when performed by at least one processor, performs the steps of any of the embodiments of the invention.
  • the present invention relates to a device comprising at least one microprocessor and a computer program product comprising instructions, which when performed by the microprocessor, performs the steps of the method according to the invention.
  • the present invention relates to an electronic injection control unit (ECU) of a vehicle, comprising at least one device according to the invention.
  • ECU electronic injection control unit
  • the present invention relates to a vehicle comprising an electronic injection control unit (ECU) according to the invention.
  • ECU electronic injection control unit
  • FIG. 1 shows a block diagram typical of an ECU
  • FIG. 2 presents a block diagram of the characteristic function R of a vehicle type
  • FIG. 3 illustrates a utilization profile and its splitting into elementary motor operating profiles.
  • FIG. 1 schematically shows an electronic control unit ECU injection.
  • An ECU is in charge of the control of an internal combustion engine. Said order includes conveying the mixture fuel / oxidizer to the combustion chamber of the internal combustion engine and all possible related functions such as piloting an ignition, the common rail pressure, or driving a turbocharger, if any. For this, as a function of values of input quantities e, the ECU determines and applies values of the output quantities s.
  • the input quantities include data indicative of the operating state of the engine, such as: engine load, driver demand expressed by the position of the accelerator pedal, engine rotational speed or engine speed , engine temperature, etc.
  • the output quantities include commands affecting the operation of the engine, such as: the combustion air flow rate, for example expressed as an opening angle of a valve, the fuel flow setpoint, the the ignition timing of the fuel mixture, the turbocharger pressure set point, the common rail pressure, the boost setpoint, etc.
  • control mapping V The relationships between the output quantities and the input quantities are most often complicated, but can be expressed by means of control parameters V, generally referred to as control mapping V.
  • the data of a control map V completely defines an ECU. It is possible by modifying the control parameters V ,, to modify the behavior of the ECU. All the configurable elements of an ECU are contained in a control map V. The number of such control parameters V can be large. It is considered in the remainder of this that the number of control parameters is equal to n.
  • the index i between 1 and n, describes the set of control parameters V ,.
  • a command map is generically designated V. Other letters added may, depending on the case, specify whether it is a reference control map Vref or optimal Vopt.
  • Vref control mapping is most often common to a type of vehicle or even shared between several different types.
  • a type of vehicle is understood herein as a chassis equipped with a given engine and a given transmission. Because a Vref control map must adapt to different vehicles of the same type, or even to different types, to different drivers, to different regulations such as anti-pollution constraints that may vary from one country to another it is usually suboptimal.
  • the method of optimizing a control map V of a vehicle engine according to the invention aims to determine an optimal control map Vopt.
  • This optimal control map Vopt is such that it minimizes fuel consumption Q.
  • Fuel consumption is generically referred to as Q.
  • a first characterization aims to characterize the type of vehicle, the chassis pair equipped with its internal combustion engine and transmission. This characterization is reusable for all vehicles of the type and can be performed on a vehicle representative of the type.
  • a type of vehicle is thus characterized by means of a function R.
  • a function R as illustrated in FIG. 2, establishes a relationship between an input control map V and an output fuel consumption Q.
  • a second characterization aims to characterize a driver and his mode of driving. This characterization is determined for a given driver in the form of a conductive profile ⁇ . It is advantageously performed on a vehicle representative of the type, but not necessarily. Indeed the characterization of a driver is indicative of his driving behavior and we can assume that it is the same from one type of vehicle to another.
  • the determined optimal control map Vopt is optimized for the driver / vehicle type torque.
  • Vopt's optimal control mapping is intended to replace the initial control or Vref reference mapping in the ECU.
  • a step of the method, after the determination step, consists in implanting the Vopt optimal control map, in the vehicle ECU, replacing the reference control map Vref.
  • a control map V groups together a series of control parameters V 1.
  • Each parameter V is a number that represents all or part of a transfer function between input quantities and output quantities s.
  • a parameter V can thus be a scalar: gain, damping coefficient, threshold, etc. It can also be a component of a vector or a component of a matrix.
  • all the parameters V, of a control map are organized in the form of a vector V. If a control map V comprises n control parameters, the vector V representative of this control map has a dimension equal to n.
  • the set of components V, of the vector V is traversed by the index i.
  • FIG. 3 illustrates an example of use of a vehicle / engine and its division into five elementary profiles PF1-PF5 of engine operation.
  • FIG. 3 presents a diagram showing the acceleration ⁇ in ordinate as a function of the speed S on the abscissa.
  • An example of use is represented by the curve C represented slightly offset by an offset ⁇ according to Y for more readability.
  • AS If the second gear ratio is engaged.
  • AS S3 the third reduction ratio is engaged.
  • AS s 4 the fourth reduction ratio is engaged.
  • the speed increases substantially continuously from So to Si and S3 to S4.
  • the speed is substantially stabilized between s 4 and s 5 .
  • the acceleration is substantially constant, or more precisely between a minimum acceleration and a maximum acceleration.
  • a relevant parameter of a PF elementary profile is the average acceleration.
  • the total acceleration range capable, including any acceleration from the minimum acceleration or maximum deceleration -r min , up to the maximum acceleration r max , of the vehicle is divided into p acceleration sections. These acceleration sections are disjoint, the maximum acceleration of an acceleration section being equal to the minimum acceleration of the neighboring acceleration section.
  • the number p results from a compromise. The number p is even larger than one wishes a precise modeling. The number p is even smaller than one wants to simplify the resolution, in the determination phase of an optimal control map Vopt.
  • the acceleration ranges are from -3 m / s 2 to + 3 m / s 2 in steps of 0.1 m / s 2 , with the acceleration range of -0.1 m / s 2 at +0.1 m / s 2 corresponding to the stabilized speed.
  • the section of curve C between So and Si can be likened to a segment and is represented by an elementary profile PF1.
  • the average acceleration over the So-Si interval is between the minimum acceleration and the maximum acceleration defined for the elementary profile PF1.
  • curve section C between S3 and s 4 can be likened to a segment and is represented by a basic profile PF4.
  • the first segment resulting from this cut, on the interval S1 -S2 can be represented by an elementary profile PF2.
  • the second segment resulting from this cut, on the interval S2-S3, can be represented by an elementary profile PF3.
  • the speed is substantially constant or stabilized, or more precisely between a minimum speed and a maximum speed on a PF elementary profile.
  • a relevant parameter of a PF elementary profile is still the average speed.
  • the total speed range capable of the vehicle is divided into q speed sections. These speed sections are disjoint, the maximum speed of a speed section being equal to the minimum speed of the adjacent speed section.
  • the number q results from a compromise. The number q is even larger than one wishes a precise modeling. The number q is even smaller than one wants to simplify the resolution, in the determination phase of an optimal control map Vopt.
  • a speed section can be defined for a speed range of width 10 km / h.
  • a speed range of 0-250 km / h 25 speed sections are obtained, disjoint and covering the entire speed range.
  • the number of elementary profiles PF is equal to m.
  • An elementary profile PF is characterized by an acceleration section or a mean acceleration among p, a speed section or an average speed among q and a reduction ratio among r.
  • the number of elementary profiles PF m is equal to pxqxr.
  • each elementary profile PF an elementary fuel consumption Qj.
  • This elementary fuel consumption Qj can be determined experimentally by measurement on the vehicle or calculated theoretically according to the parameters associated with said elementary profile PF: average acceleration, average speed and reduction ratio.
  • a fuel consumption Q can thus be represented by a vector Q, indexed on all the elementary profiles PF of engine operation.
  • each component Q j of said vector Q is a quantity of fuel consumed for the associated elementary profile PF.
  • the dimension of a fuel consumption vector Q is therefore equal to the number m of PF elementary profiles.
  • a conductive profile A is a vector indexed on the said elementary profiles PF engine operation. Said conductive profile A is indicative of the relative use of the different elementary profiles PF by the driver.
  • each component A j of said vector A is a value proportional to the average utilization of said associated elementary profile PF.
  • the dimension of a conductive profile vector A is therefore equal to the number m of elementary profiles PF.
  • the vector A standard does not matter.
  • the relative value of a single Aj component counts.
  • a component Aj represents the percentage of use by the driver of the associated elementary profile PF.
  • the characterization of a conductor by means of such a conductive profile A is typically achieved by an observation of said driver in a driving situation. During this observation, the operating mode is analyzed in PF elementary profiles. It is then statistically deduced a utilization rate of each elementary profile PF, for example as a function of the time spent in each elementary profile PF, in order to determine a value of the corresponding component Aj.
  • a conductive profile A can thus be understood as a vector of weighting coefficients. Applied to the consumption, this weighting specifies the relative importance of each PF elementary profile for a driver characterized by the said driver profile A.
  • the determination of the function R is carried out by means of a neural network.
  • a neural network of the "feed-forward" type comprising a number Ne of input cells equal to the dimension n of a control map V, said input cells being unbiased and with a function identity activation, and a number Ns of output cells equal to the number m of elementary profiles PF motor operation, said output cells being unbiased and with identity activation function.
  • the topology of the neural network is for example 3 layers; an input layer, an intermediate layer and an output layer.
  • the number of neurons of the input and output layers corresponds to the dimensions of the matrix R.
  • the formulation of the problem is particularized in that it is known an initial command or reference Vref mapping, which, even if it is not optimal, has the merit of working. This makes it possible to limit, both the experiments and measurements, and the extent of variation of the control parameters V, around their initial value Vref, in the reference control map Vref. For example, several mapping parameters of + 3% are varied, for example in the half-load injection table over the engine speed range between 1500 rpm and 2500 rpm and for an engine load of between 55% and 85%. %.
  • the principle consists of starting from a reference control mapping value Vref and modifying it by modifying at least one of the parameters Vref ,.
  • Vref a reference control mapping value
  • the network R is determined, defining the relationship between the command maps V and the quantities of fuel consumed Q.
  • the step of determining an optimal control map Vopt minimizes the following quantity:
  • V (q) V (u-1) + dG (u), where d is a step of descent, u an iteration index and G a gradient of the function F with respect to the mapping of
  • the iterations are repeated as long as the quantity F (V) is greater than a certain threshold.
  • is a driver profile vector which is thus weighting the optimization according to the relative use Weights of each PF elemental profile by the driver
  • Q is a fuel consumption vector
  • V is a control mapping vector
  • Vopt is the optimal control mapping vector that one seeks to determine.
  • R is a feature characterizing a vehicle type
  • Xj is the jth component of the generic vector X.
  • the optimization method according to the invention minimizes fuel consumption by optimizing the engine control map. It does not just predict fuel consumption.
  • the optimization method according to the invention does not take into account the fact that the initial mapping (V) is globally optimized for all operating points nor that the initial map is decomposed into n sub-maps optimized each for a point of operation. very specific.
  • the mapping optimization takes into account the actual use of the vehicle by its driver.
  • the method according to the invention makes it possible to retroactively optimize all vehicles already put into circulation whose engine is controlled by an ECU.
  • the resolution of the problem remains at the mathematical level, that is to say the resolution of a non-linear system.
  • the optimization method according to the invention is therefore general and makes it easy to integrate other parameters to be minimized (NOx, particles, noise, etc.), unlike a method defined by mechanical equations.
  • the neural network used proved to be particularly well adapted to a modeling of control mapping that minimizes fuel consumption.
  • a neural network makes it possible to model the entire vehicle in terms of energy consumption. It also makes it possible to dispense with a feedback loop in the context of the implementation of the method according to the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Un procédé d'optimisation d'une cartographie de commande (V) d'un moteur à explosion d'un véhicule est décrit, ce procédé comprenant les étapes suivantes: • caractérisation d'un type de véhicule au moyen d'une fonction (R) fournissant, en fonction d'une cartographie de commande (V), une consommation de carburant (Q), • caractérisation d'un conducteur au moyen d'un profil conducteur, • détermination d'une cartographie de commande optimale qui minimise une consommation de carburant (Q), pour le dit profil conducteur, • implantation de la cartographie de commande optimale dans une unité de commande électronique d'injection du véhicule.

Description

PROCEDE D'OPTIMISATION D'UNE CARTOGRAPHIE DE COMMANDE MOTEUR D'UN VEHICULE
Le domaine technique de l'invention est celui de la commande des moteurs à explosion. Depuis les années 1980, l'électronique se généralise dans le secteur automobile. En particulier l'électronique devient incontournable dans la gestion de l'injection de carburant. L'ancien carburateur mécanique est presque systématiquement remplacé par une unité de commande moteur électronique ou calculateur d'injection, communément désigné ECU (de l'anglais Electronic Control Unit).
Une conséquence de cette évolution technologique, du fait du manque de compétence électronique et/ou informatique des mécaniciens et du coût important des outillages nécessaires, est qu'il n'est, en pratique, plus possible d'intervenir sur les réglages de la commande d'injection. Ces réglages sont par conséquent abandonnés au motoriste ou au constructeur du véhicule.
L'ECU est en charge de gérer l'acheminement du carburant et du comburant jusqu'à la chambre de combustion d'un moteur à explosion et le cas échéant de piloter l'allumage. L'ECU commande des grandeurs de sortie en fonction de valeurs de grandeurs d'entrée. Des paramètres de commande définissant les relations entre grandeurs de sortie et grandeurs d'entrée, caractérise la dite ECU et sont globalement désignés sous le terme de cartographie de commande.
Les nombreuses contraintes économiques, écologiques et réglementaires auxquelles est soumis un constructeur tendent à lui faire adopter une unique cartographie de commande pour tous les véhicules d'un même type, voire même pour des véhicules de types différents.
Une telle approche néglige la prise en compte de l'usage réel du véhicule. Il apparaît pourtant qu'une personnalisation de la cartographie de commande d'un véhicule en fonction de l'usage réel qu'en fait son conducteur peut être une source non négligeable d'économie de carburant et corrélativement de réduction des émissions polluantes.
Un objet de la présente invention est un procédé d'optimisation d'une cartographie de commande d'un moteur à explosion d'un véhicule, permettant de personnaliser ladite cartographie de commande en fonction du couple véhicule/conducteur, afin de l'adapter à l'usage réel du véhicule par le dit conducteur.
L'invention concerne un procédé d'optimisation d'une cartographie de commande d'un moteur à explosion d'un véhicule, comprenant les étapes suivantes : caractérisation d'un type de véhicule au moyen d'une fonction fournissant, en fonction d'une cartographie de commande, une consommation de carburant, caractérisation d'un conducteur au moyen d'un profil conducteur, détermination d'une cartographie de commande optimale qui minimise une consommation de carburant, pour le dit profil conducteur, implantation de la cartographie de commande optimale dans une unité de commande électronique d'injection du véhicule.
Ainsi, le procédé selon l'invention prend en compte la consommation réelle en conditions réelles afin d'optimiser la cartographie. L'optimisation de la cartographie procurée par l'invention prend ainsi en compte l'usage réel du véhicule par son conducteur. Elle prend également en compte l'état réel de performance du moteur du véhicule. La méthode d'optimisation pondère en effet les résultats de la cartographie optimisée en fonction du profil de conduite du conducteur. Ainsi, la méthode selon l'invention ne se base pas sur un usage théorique du véhicule.
Par ailleurs, la méthode selon l'invention optimise la carte de la cartographie quelle que soit l'organisation de cette dernière. En effet, si la cartographie est organisée en n sous-cartographies, le procédé selon l'invention optimise chaque carte de chacune des n sous-cartographies.
La méthode d'optimisation selon l'invention ne tient pas compte du fait que la cartographie initiale (V) soit globalement optimisée pour un ensemble de points de fonctionnement ni que la cartographie initiale soit décomposée en n sous-cartographies optimisées chacune pour un point de fonctionnement bien spécifique. De manière générale, l'invention considère la cartographie (V) sous- optimisée, qu'il s'agisse d'une cartographie globalement sous-optimisée ou de n sous-cartographies sous-optimisées pour chacun des n points de fonctionnement moteur auxquels ces n sous-cartographies sont associées.
La méthode d'optimisation se fait en temps différé par remplacement dans l'ECU des cartes des cartographies et sous-cartographies (sous- Optimisées par les cartes des cartographies et sous-cartographies optimisées. La cartographie optimisée selon l'invention est alors industriellement plus robuste aux éventuelles erreurs. En effet, la cartographie est programmée en dehors du moteur. Elle peut être vérifiée et testée avant son utilisation dans le véhicule. On évite ainsi les risques rencontrés si la cartographie s'autoprogramme dans le moteur, notamment en termes de dérives potentielles en cours de fonctionnement. L'ECU est en effet un dispositif impactant directement la sécurité.
Ainsi, l'optimisation de la cartographie ne se fait pas en temps réel, lors du fonctionnement du moteur et par le biais d'une commutation vers une sous- cartographie dédiée à un point de fonctionnement moteur prédéfini et considéré comme le plus proche du point de fonctionnement réel identifié par le classificateur. L'invention permet de traiter toutes les ECU en circulation par remplacement dans le calculateur des cartes des cartographies et sous- cartographies sous-optimisées par les cartes des cartographies et sous- cartographies optimisées. Par conséquent et de manière particulièrement avantageuse, la méthode selon l'invention permet d'optimiser rétroactivement tous les véhicules déjà mis en circulation dont le moteur est commandé par une ECU, ce qui concerne en pratique donc la très grande majorité des véhicules mis en circulation depuis 2000.
Ainsi, l'invention ne fonctionne pas uniquement pour les ECU prévues à cet effet, c'est-à-dire pouvant embarquer n sous-cartographies optimisées pour n points de fonctionnement et disposant d'un classificateur permettant de basculer d'une sous-cartographie à une autre.
De manière optionnelle, l'invention peut comprendre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes prises isolément ou en combinaison:
- une cartographie de commande comprend un vecteur de dimension n comprenant des paramètres de commande moteur,
- une consommation de carburant comprend un vecteur de dimension m indexé sur des profils élémentaires de fonctionnement moteur,
- un profil conducteur comprend un vecteur de dimension m indexé sur les profils élémentaires de fonctionnement moteur, indicatif de l'utilisation relative des différents profils élémentaires de fonctionnement moteur par le dit conducteur,
- les profils élémentaires de fonctionnement moteur sont disjoints et couvrent tous les modes de fonctionnement du moteur, sont au nombre de m, et un profil élémentaire de fonctionnement moteur est défini par une accélération comprise entre une accélération minimale et une accélération maximale, par exemple entre -3 m/s2 à + 3 m/s2 par pas de 0,1 m/s2, avec la plage d'accélération comprise entre -0,1 m/s2 et +0,1 m/s2 étant la plage d'accélération correspondant à une vitesse stabilisée, une vitesse comprise entre une vitesse minimale et une vitesse maximale, et un rapport de réduction donné.
- l'étape de caractérisation d'un type de véhicule au moyen d'une fonction est réalisée au moyen d'un réseau neuronal,
- le dit réseau neuronal est du type « feed-forward », comprend un nombre de cellules d'entrées égal à la dimension n d'une cartographie de commande, lesdites cellules d'entrée étant sans biais et avec fonction d'activation identité, et un nombre de cellules de sorties égal au nombre m de profils élémentaires de fonctionnement moteur, lesdites cellules de sortie étant sans biais et avec fonction d'activation identité,
- le dit réseau neuronal modélise l'ensemble du véhicule en termes de consommation d'énergie,
- pour entraîner le réseau de neurones, on n'ajoute pas de perturbation pour éviter un minimum local,
- le dit réseau neuronal est entraîné selon une méthode dite du gradient conjugué, relativement à une cartographie de commande de référence,
- l'étape de caractérisation d'un conducteur au moyen d'un profil conducteur consiste à déterminer, pour chaque profil élémentaire de fonctionnement moteur, une composante du vecteur profil conducteur proportionnelle à l'utilisation relative du dit profil élémentaire de fonctionnement moteur par le dit conducteur,
- l'étape de détermination d'une cartographie de commande optimale minimise une quantité : |R(r)+ g|2 où Q est un vecteur consommation de carburant, V est un vecteur cartographie de commande, R est une fonction de caractérisation d'un type de véhicule.
- l'étape de détermination d'une cartographie de commande optimale minimise une quantité : , où l'indice j décrit l'ensemble des
Figure imgf000006_0001
profils élémentaires de fonctionnement moteur, Λ est un vecteur profil conducteur, Q est un vecteur consommation de carburant, V est un vecteur cartographie de commande, R est une fonction de caractérisation d'un type de véhicule.
- la cartographie de commande optimale (Vopt) est implantée dans l'ECU du véhicule en remplacement d'une cartographie de commande initialement présente dans l'ECU. - l'étape de détermination de la cartographie de commande optimale (Vopt) est effectuée en dehors du moteur, c'est-à-dire alors que la cartographie de commande optimale (Vopt) à implanter dans le moteur n'est pas encore implantée dans le moteur.
L'invention concerne encore un dispositif comprenant au moins un microprocesseur apte à mettre en œuvre le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents.
Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions, qui lorsqu'elles sont effectuées par au moins un processeur, exécute les étapes de l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention.
Selon un autre aspect, la présente invention porte sur un dispositif comprenant au moins un microprocesseur et un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions, qui lorsqu'elles sont effectuées par le microprocesseur, exécute les étapes du procédé selon l'invention.
Selon un autre aspect, la présente invention porte sur une unité de commande électronique d'injection (ECU) d'un véhicule, comprenant au moins un dispositif selon l'invention.
Selon un autre aspect, la présente invention porte sur un véhicule comprenant une unité de commande électronique d'injection (ECU) selon l'invention.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels :
la figure 1 présente un bloc diagramme typique d'un ECU, la figure 2 présente un bloc diagramme de la fonction R caractéristique d'un type de véhicule,
la figure 3 illustre un profil d'utilisation et son découpage en profils élémentaires de fonctionnement moteur.
La figure 1 présente schématiquement une unité de commande électronique d'injection ECU. Une ECU est en charge de la commande d'un moteur à explosion. Ladite commande comprend l'acheminement du mélange carburant/comburant jusqu'à la chambre de combustion du moteur à explosion ainsi que toutes les éventuelles fonctions afférentes telles que le pilotage d'un allumage, la pression de rampe commune, ou encore le pilotage d'un turbocompresseur, le cas échéant. Pour cela, en fonction de valeurs de grandeurs d'entrée e, l'ECU détermine et applique des valeurs des grandeurs de sortie s.
Les grandeurs d'entrée comprennent des données indicatives de l'état de fonctionnement du moteur, telles que : la charge du moteur, la demande du conducteur exprimée par la position de la pédale d'accélérateur, la vitesse de rotation du moteur ou régime moteur, la température du moteur, etc. Les grandeurs de sortie comprennent des commandes influant sur le fonctionnement du moteur, telles que : la consigne de débit d'air comburant par exemple exprimée sous forme d'un angle d'ouverture d'une vanne, la consigne de débit de carburant, l'instant/l'angle d'allumage du mélange carburant, la consigne de pression du turbocompresseur, la pression de rampe commune, la consigne de suralimentation, etc.
Les relations liant les grandeurs de sortie aux grandeurs d'entrée sont le plus souvent compliquées, mais peuvent être exprimées au moyen de paramètres de commande V,, globalement désignés sous le terme de cartographie de commande V. La donnée d'une cartographie de commande V définit complètement un ECU. Il est possible en modifiant les paramètres de commande V,, de modifier le comportement de l'ECU. Tous les éléments configurables d'un ECU sont contenus dans une cartographie de commande V. Le nombre de tels paramètres de commande V, peut être grand. Il est considéré dans la suite de la présente que le nombre de paramètres de commande est égal à n. L'indice i, compris entre 1 et n, décrit l'ensemble des paramètres de commande V,.
Une cartographie de commande est génériquement désignée V. D'autres lettres ajoutées peuvent selon le cas d'usage préciser s'il s'agit d'une cartographie de commande de référence Vref ou optimale Vopt.
Un véhicule est typiquement livré avec son ECU et comprend une cartographie de commande initiale ou de référence Vref. La cartographie de commande Vref est le plus souvent commune à un type de véhicule ou même partagée entre plusieurs types différents.
Un type de véhicule s'entend dans la présente d'un châssis équipé d'un moteur donné et d'une transmission donnée. Du fait qu'une cartographie de commande Vref doive s'adapter à différents véhicules d'un même type, voire à différents types, à différents conducteurs, à différentes réglementations telles les contraintes anti-pollution pouvant varier d'un pays à l'autre, elle est le plus souvent sous-optimale.
Le procédé d'optimisation d'une cartographie de commande V d'un moteur à explosion d'un véhicule selon l'invention, vise à déterminer une cartographie de commande optimale Vopt. Cette cartographie de commande optimale Vopt est telle qu'elle minimise une consommation de carburant Q.
Une consommation de carburant est génériquement désignée Q.
Le procédé s'articule autour de deux caractérisations. Une première caractérisation vise à caractériser le type de véhicule, soit le couple châssis équipé de son moteur à explosion et de sa transmission. Cette caractérisation est réutilisable pour tous les véhicules du type et peut être réalisée sur un véhicule représentatif du type.
Un type de véhicule est ainsi caractérisé au moyen d'une fonction R. Une telle fonction R, telle qu'illustrée à la figure 2, établit une relation entre une cartographie de commande V en entrée et une consommation de carburant Q en sortie.
La phase de caractérisation d'un type de véhicule comprend des essais mettant en œuvre un véhicule représentatif du type à caractériser. Au cours de ces essais, l'ECU est configuré avec différentes cartographies de commande V obtenues en faisant varier les paramètres. Pour chaque cartographie de commande V, il est mesuré une consommation de carburant Q correspondante. L'ensemble des résultats ainsi obtenus au cours de ces essais est rassemblé et résumé sous forme d'une fonction R, avec la relation formelle Q = R (V).
Une deuxième caractérisation vise à caractériser un conducteur et son mode de conduite. Cette caractérisation est déterminée pour un conducteur donné sous forme d'un profil conducteur Λ. Elle est avantageusement réalisée sur un véhicule représentatif du type, mais pas nécessairement. En effet la caractérisation d'un conducteur est indicative de son comportement de conduite et l'on peut supposer qu'elle est la même d'un type de véhicule à un autre.
A partir de la caractérisation du type de véhicule il est possible de faire varier la cartographie de commande V en entrée, jusqu'à déterminer au moins une cartographie de commande optimale Vopt qui minimise la consommation de carburant Q. Une telle optimisation peut être réalisée par toute méthode visant à déterminer un minimum d'une fonction.
Si de plus il est tenu compte du profil conducteur Λ lors de l'optimisation, la cartographie de commande optimale Vopt déterminée est optimisée pour le couple conducteur / type de véhicule.
La cartographie de commande optimale Vopt a vocation à remplacer la cartographie de commande initiale ou de référence Vref dans l'ECU. Une étape du procédé, postérieure à l'étape de détermination, consiste à implanter la cartographie de commande optimale Vopt, dans l'ECU du véhicule, en remplacement de la cartographie de commande de référence Vref.
II a été vu qu'une cartographie de commande V regroupe une série de paramètres de commande V,. Chaque paramètre V, est un nombre qui représente tout ou partie d'une fonction de transfert entre grandeurs d'entrée e et grandeurs de sortie s. Un paramètre V, peut ainsi être un scalaire : gain, coefficient d'amortissement, seuil, etc. Il peut aussi s'agir d'une composante d'un vecteur ou d'une composante d'une matrice. Cependant, selon un mode de réalisation de l'invention, tous les paramètres V, d'une cartographie de commande sont organisés sous forme d'un vecteur V. Si une cartographie de commande V comprend n paramètres de commande, le vecteur V représentatif de cette cartographie de commande présente une dimension égale à n. L'ensemble des composantes V, du vecteur V est parcouru par l'indice i.
Afin de pouvoir décrire une consommation de carburant Q, et un profil d'utilisateur Λ en fonction d'un mode de fonctionnement du véhicule, il apparaît avantageux de modéliser le mode de fonctionnement du véhicule. Afin de permettre une résolution du problème d'optimisation à l'étape de détermination d'une cartographie de commande optimale Vopt, il est encore avantageux de discrétiser l'espace des modes de fonctionnement en un nombre fini de sous modes de fonctionnement. Pour cela il est défini des sous-modes de fonctionnement que l'on nomme profils élémentaires PF de fonctionnement moteur.
La figure 3 illustre un exemple d'utilisation d'un véhicule/moteur et son découpage en cinq profils élémentaires PF1 -PF5 de fonctionnement moteur. La figure 3 présente un diagramme figurant l'accélération Γ en ordonnée en fonction de la vitesse S en abscisse. Un exemple d'utilisation est figuré par la courbe C représentée légèrement décalée d'un décalage Δ selon Y pour plus de lisibilité.
L'utilisation débute à S=So avec une vitesse nulle, le premier rapport de réduction de la transmission étant engagé. A S=Si le deuxième rapport de réduction est engagé. A S=S3 le troisième rapport de réduction est engagé. A S=s4 le quatrième rapport de réduction est engagé. La vitesse augmente sensiblement continûment de So à Si et de S3 à s4. La vitesse est sensiblement stabilisée entre s4 et s5.
Afin de modéliser un sous-mode fonctionnement, il est considéré que l'accélération est sensiblement constante, ou plus précisément comprise entre une accélération minimale et une accélération maximale. Un paramètre pertinent d'un profil élémentaire PF est l'accélération moyenne.
La plage totale d'accélération capable, comprenant toute accélération depuis l'accélération minimale ou décélération maximale -rmin, jusqu'à l'accélération maximale rmax, du véhicule est partagée en p tronçons d'accélération. Ces tronçons d'accélération sont disjoints, l'accélération maximale d'un tronçon d'accélération étant égale à l'accélération minimale du tronçon d'accélération voisin. Le nombre p résulte d'un compromis. Le nombre p est d'autant plus grand que l'on souhaite une modélisation précise. Le nombre p est d'autant plus petit que l'on souhaite simplifier la résolution, en phase de détermination d'une cartographie de commande optimale Vopt.
Par exemple, les plages d'accélération sont comprises entre -3 m/s2 à + 3 m/s2 par pas de 0,1 m/s2, avec la plage d'accélération de -0,1 m/s2 à +0,1 m/s2 correspondant à la vitesse stabilisée.
A titre illustratif, le tronçon de courbe C entre So et Si peut être assimilé à un segment et est représenté par un profil élémentaire PF1 . L'accélération moyenne sur l'intervalle So-Si , est comprise entre l'accélération minimale et l'accélération maximale définies pour le profil élémentaire PF1 . De même, le tronçon de courbe C entre S3 et s4 peut être assimilé à un segment et est représenté par un profil élémentaire PF4. Au contraire le tronçon de courbe C entre s<\ et S3 présente une accélération trop variable pour correspondre à l'intervalle d'un unique profil élémentaire PF. Il est alors nécessaire de le découper en ajoutant au moins un point de coupure, ici un point à S=S2. Le premier segment issu de cette coupure, sur l'intervalle S1 -S2, peut être représenté par un profil élémentaire PF2. Le deuxième segment issu de cette coupure, sur l'intervalle S2-S3, peut être représenté par un profil élémentaire PF3.
II est encore considéré que la vitesse est sensiblement constante ou stabilisée, ou plus précisément comprise entre une vitesse minimale et une vitesse maximale sur un profil élémentaire PF. Un paramètre pertinent d'un profil élémentaire PF est encore la vitesse moyenne.
La plage totale de vitesse capable du véhicule est partagée en q tronçons de vitesse. Ces tronçons de vitesse sont disjoints, la vitesse maximale d'un tronçon de vitesse étant égale à la vitesse minimale du tronçon de vitesse voisin. Le nombre q résulte d'un compromis. Le nombre q est d'autant plus grand que l'on souhaite une modélisation précise. Le nombre q est d'autant plus petit que l'on souhaite simplifier la résolution, en phase de détermination d'une cartographie de commande optimale Vopt.
A titre indicatif, un tronçon de vitesse peut être défini pour un intervalle de vitesse de largeur 10 km/h. Ainsi pour un véhicule présentant une plage de vitesse de 0-250 km/h, il est obtenu 25 tronçons de vitesse, disjoints et couvrant la totalité de la plage de vitesse.
II apparaît qu'il est procédé à un changement de profil élémentaire PF au moins lors d'un changement de rapport de réduction.
L'ensemble des modes de fonctionnement du véhicule est ainsi parti en profils élémentaires PF. Le nombre de profils élémentaires PF est égal à m. Un profil élémentaire PF est caractérisé par un tronçon d'accélération ou une accélération moyenne parmi p, par un tronçon de vitesse ou une vitesse moyenne parmi q et par un rapport de réduction parmi r. Il en résulte que le nombre de profils élémentaires PF m est égal à pxqxr.
Muni de ce découpage de l'ensemble des modes de fonctionnement en profils élémentaires PF de fonctionnement moteur, il est possible d'attribuer à chaque profil élémentaire PF une consommation de carburant élémentaire Qj. Cette consommation de carburant élémentaire Qj peut être déterminée expérimentalement par mesure sur le véhicule ou calculée théoriquement en fonction des paramètres associés au dit profil élémentaire PF : accélération moyenne, vitesse moyenne et rapport de réduction.
Une consommation de carburant Q peut ainsi être représentée par un vecteur Q, indexé sur l'ensemble des profils élémentaires PF de fonctionnement moteur. Ainsi chaque composante Qj du dit vecteur Q est une quantité de carburant consommée pour le profil élémentaire PF associé. La dimension d'un vecteur consommation de carburant Q est donc égale au nombre m de profils élémentaires PF.
Un profil conducteur A est un vecteur indexé sur les dits profils élémentaires PF de fonctionnement moteur. Ledit profil conducteur A est indicatif de l'utilisation relative des différents profils élémentaires PF par le conducteur. Ainsi chaque composante Aj du dit vecteur A est une valeur proportionnelle à l'utilisation moyenne du dit profil élémentaire PF associé. La dimension d'un vecteur profil conducteur A est donc égale au nombre m de profils élémentaires PF. La norme du vecteur A importe peu. La valeur relative d'une composante Aj seule compte. Ainsi pour un vecteur A normé à une valeur 100, une composante Aj représente le pourcentage d'utilisation par le conducteur du profil élémentaire PF associé.
La caractérisation d'un conducteur au moyen d'un tel profil conducteur A est typiquement réalisée par une observation du dit conducteur en situation de conduite. Durant cette observation, le mode de fonctionnement est analysé en profils élémentaires PF. Il est ensuite déduit statistiquement un taux d'utilisation de chaque profil élémentaire PF, par exemple en fonction du temps passé dans chaque profil élémentaire PF, afin de déterminer une valeur de la composante Aj correspondante. Un profil conducteur A peut ainsi être compris comme un vecteur de coefficients de pondération. Appliqué à la consommation, cette pondération précise l'importance relative de chaque profil élémentaire PF pour un conducteur caractérisé par le dit profil conducteur A.
L'étape de caractérisation d'un type de véhicule au moyen d'une fonction R consiste à identifier une fonction R. Pour cela il est donné au départ des couples V, Q satisfaisant la relation Q = R (V). Ces couples V, Q sont déterminés par expérimentation sur véhicule. Pour que le problème soit complètement déterminé il faudrait pouvoir disposer de m x n couples V, Q. Compte tenu des dimensions du problème ceci conduirait à un nombre d'expérimentation beaucoup trop important. Le problème est donc sous- déterminé. Sa résolution peut être envisagée par toute méthode tentant de proposer une solution à un tel type de problème sous-déterminé.
Selon un mode de réalisation préférentiel, particulièrement adapté aux dimensions et à la formulation du problème, la détermination de la fonction R est réalisée au moyen d'un réseau neuronal.
Plus particulièrement, il est employé un réseau neuronal du type « feed- forward », comprenant un nombre Ne de cellules d'entrées égal à la dimension n d'une cartographie de commande V, lesdites cellules d'entrée étant sans biais et avec fonction d'activation identité, et un nombre Ns de cellules de sorties égal au nombre m de profils élémentaires PF de fonctionnement moteur, lesdites cellules de sortie étant sans biais et avec fonction d'activation identité. La topologie du réseau de neurones est par exemple de 3 couches ; une couche d'entrée, une couche intermédiaire et une couche de sortie. Le nombre de neurones des couches d'entrée et de sortie correspond aux dimensions de la matrice R. Ce réseau neuronal du type « feed-forward » permet notamment de se passer d'une boucle de rétroaction dans le cadre de la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
La formulation du problème est particularisée en ce qu'il est connu une cartographie de commande initiale ou de référence Vref, qui même si elle n'est pas optimale, a le mérite de fonctionner. Ceci permet de limiter, tant les expérimentations et mesures, que l'étendue de variation des paramètres de commande V, autour de leur valeur initiale Vref, dans la cartographie de commande de référence Vref. On fait par exemple varier plusieurs paramètres de cartographie de + 3%, par exemple dans la table d'injection à mi-charge sur la plage de régimes moteur comprise entre 1500 rpm et 2500 rpm et pour une charge moteur comprise entre 55% et 85%.
Grâce à cela, il peut être mis en œuvre une méthode dite du gradient conjugué afin de réaliser un entraînement du dit réseau neuronal. Le principe consiste à partir d'une valeur de cartographie de commande de référence Vref et à la modifier en modifiant au moins un des paramètres Vref,. En faisant varier chacun des paramètres de la cartographie de commande V tout en mesurant les consommations Q, le réseau R est déterminé, définissant les relations entre les cartographies de commande V et les quantités de carburant consommé Q.
Selon un mode de réalisation préférentiel l'étape de détermination d'une cartographie de commande optimale Vopt minimise la quantité suivante :
F(F) = |R(r)+ g|2 . Selon un mode de réalisation possible, pour minimiser cette relation, il est calculé itérativement une cartographie de commande V(q) selon la formule V(u) = V(u-1 ) + d.G(u), où d est un pas de descente, u un indice d'itération et G un gradient de la fonction F par rapport à la cartographie de
Figure imgf000015_0001
commande V, déterminé selon la formule : G(u) = .
Les itérations sont répétées tant que la quantité F(V) est supérieure à un certain seuil.
Afin de réaliser un réglage optimale tenant compte du profil conducteur, on pondère la fonction F(V) selon Λ : F(V) = ΧΛ 7|^(^)7- + QJ \ > ou l'indice j
7=1
décrit l'ensemble des profils élémentaires PF de fonctionnement moteur, Λ est un vecteur profil conducteur qui vient ainsi pondérer l'optimisation en fonction des poids Aj d'utilisation relative de chaque profil élémentaire PF par le conducteur, Q est un vecteur consommation de carburant, V est un vecteur cartographie de commande, Vopt est le vecteur cartographie de commande optimale que l'on cherche à déterminer. R est une fonction de caractérisation d'un type de véhicule, et Xj est la jeme composante du vecteur générique X.
L'un des intérêts de cette fonction est qu'elle permet de converger rapidement vers un minimum global (en évitant les minimums locaux) pour minimiser la consommation du véhicule.
Au vu de la description qui précède, il apparaît clairement que l'invention présente plusieurs avantages parmi lesquels ceux mentionnés ci-dessous. La méthode d'optimisation selon l'invention minimise la consommation de carburant en optimisant la cartographie de commande du moteur. Elle ne se borne pas à prédire la consommation de carburant.
La méthode d'optimisation selon l'invention ne tient pas compte du fait que la cartographie initiale (V) soit globalement optimisée pour tous les points de fonctionnement ni que la cartographie initiale soit décomposée en n sous- cartographies optimisées chacune pour un point de fonctionnement bien spécifique.
L'optimisation de la cartographie prend en compte l'usage réel du véhicule par son conducteur.
La méthode selon l'invention permet de d'optimiser rétro-activement tous les véhicules déjà mis en circulation dont le moteur est commandé par une ECU.
La résolution du problème reste au niveau mathématique, c'est-à-dire à la résolution d'un système non linéaire. La méthode d'optimisation selon l'invention est donc générale et permet d'intégrer facilement d'autres paramètres à minimiser (NOx, particules, bruit etc .), contrairement à une méthode définie par des équations mécaniques.
Le réseau de neurones utilisé, de type Feed Forward, s'est avéré être particulièrement bien adapté à une modélisation de la cartographie de commande qui minimise la consommation de carburant. En particulier, un tel réseau de neurones permet de modéliser l'ensemble du véhicule en termes de consommation d'énergie. Il permet également de se passer d'une boucle de rétroaction dans le cadre de la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Bien qu'il soit décrit dans la présente des modes de réalisation préférés de l'invention, il doit être bien compris que l'invention n'est pas limitée à ces modes, et que des variations peuvent être apportées à l'intérieur de la portée des revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'optimisation d'une cartographie de commande (V) d'un moteur à explosion d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- caractérisation d'un type de véhicule au moyen d'une fonction (R) fournissant, en fonction d'une cartographie de commande (V), une consommation de carburant (Q),
- caractérisation d'un conducteur au moyen d'un profil conducteur (Λ),
- détermination d'une cartographie de commande optimale (Vopt) qui minimise une consommation de carburant (Q), pour le dit profil conducteur (Λ),
- implantation de la cartographie de commande optimale (Vopt) dans une unité de commande électronique d'injection (ECU) du véhicule.
2. Procédé selon la revendication 1 , où une cartographie de commande (V) comprend un vecteur de dimension n comprenant des paramètres (V,) de commande moteur.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, où une consommation de carburant (Q) comprend un vecteur de dimension m indexé sur des profils élémentaires (PF) de fonctionnement moteur.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où un profil conducteur (Λ) comprend un vecteur de dimension m indexé sur les profils élémentaires (PF) de fonctionnement moteur, indicatif de l'utilisation relative des différents profils élémentaires (PF) de fonctionnement moteur par le dit conducteur.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où les profils élémentaires (PF) de fonctionnement moteur sont disjoints et couvrent tous les modes de fonctionnement du moteur, sont au nombre de m, et où un profil élémentaire (PF) de fonctionnement moteur est défini par une accélération comprise entre une accélération minimale et une accélération maximale, une vitesse comprise entre une vitesse minimale et une vitesse maximale et un rapport de réduction donné.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, où l'étape de caractérisation d'un type de véhicule au moyen d'une fonction (R) est réalisée au moyen d'un réseau neuronal.
7. Procédé selon la revendication 6, où le dit réseau neuronal est du type « feed-forward », comprend un nombre (Ne) de cellules d'entrées égal à la dimension n d'une cartographie de commande (V), lesdites cellules d'entrée étant sans biais et avec fonction d'activation identité, et un nombre (Ns) de cellules de sorties égal au nombre m de profils élémentaires (PF) de fonctionnement moteur, lesdites cellules de sortie étant sans biais et avec fonction d'activation identité.
8. Procédé selon la revendication 7, où le dit réseau neuronal est entraîné selon une méthode dite du gradient conjugué, relativement à une cartographie de commande de référence (Vref).
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, où l'étape de caractérisation d'un conducteur au moyen d'un profil conducteur (Λ) consiste à déterminer, pour chaque profil élémentaire (PF) de fonctionnement moteur, une composante (Ak) du vecteur profil conducteur (Λ) proportionnelle à l'utilisation relative du dit profil élémentaire (PF) de fonctionnement moteur par le dit conducteur.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, où l'étape de détermination d'une carto raphie de commande optimale (Vopt) minimise une quantité : , où
Figure imgf000018_0001
- l'indice j décrit l'ensemble des profils élémentaires (PF) de fonctionnement moteur,
- Λ est un vecteur profil conducteur, - Q est un vecteur consommation de carburant,
- V est un vecteur cartographie de commande,
- Vopt est un vecteur cartographie de commande optimale que l'on cherche à déterminer,
- R est une fonction de caractérisation d'un type de véhicule,
- Xj est la jeme composante du vecteur générique X.
1 1 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de détermination de la cartographie de commande optimale (Vopt) est effectuée en dehors du moteur.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cartographie de commande optimale (Vopt) est implantée dans l'ECU du véhicule en remplacement d'une cartographie de commande initialement présente dans l'ECU.
13. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions, qui lorsqu'elles sont effectuées par au moins un processeur, exécute les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
14. Dispositif comprenant au moins un microprocesseur et un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions, qui lorsqu'elles sont effectuées par le microprocesseur, exécute les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
15. Unité de commande électronique d'injection (ECU) d'un véhicule, comprenant au moins un dispositif selon la revendication précédente.
16. Véhicule comprenant une unité de commande électronique d'injection (ECU) selon la revendication précédente.
PCT/EP2013/077977 2012-12-27 2013-12-24 Procédé d'optimisation d'une cartographie de commande moteur d'un véhicule WO2014102270A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1262897A FR3000525B1 (fr) 2012-12-27 2012-12-27 Procede d'optimisation d'une cartographie de commande moteur
FR1262897 2012-12-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014102270A1 true WO2014102270A1 (fr) 2014-07-03

Family

ID=47989189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/077977 WO2014102270A1 (fr) 2012-12-27 2013-12-24 Procédé d'optimisation d'une cartographie de commande moteur d'un véhicule

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3000525B1 (fr)
WO (1) WO2014102270A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021133888A1 (de) 2021-12-20 2023-06-22 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und System zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, Computerprogrammprodukt für ein Kraftfahrzeug, Computerprogrammprodukt für eine Cloud sowie Kraftfahrzeug und Cloud für ein derartiges System

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19958393A1 (de) * 1999-12-03 2001-06-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrertyps
WO2005052344A1 (fr) * 2003-11-27 2005-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Procede et dispositif pour optimiser le fonctionnement d'un moteur a combustion interne equipe d'un systeme d'injection directe de carburant
US20080120175A1 (en) * 2006-11-20 2008-05-22 Jeff Doering Driver Input Analysis and Feedback System
US20110264353A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 Atkinson Christopher M Model-based optimized engine control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19958393A1 (de) * 1999-12-03 2001-06-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrertyps
WO2005052344A1 (fr) * 2003-11-27 2005-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Procede et dispositif pour optimiser le fonctionnement d'un moteur a combustion interne equipe d'un systeme d'injection directe de carburant
US20080120175A1 (en) * 2006-11-20 2008-05-22 Jeff Doering Driver Input Analysis and Feedback System
US20110264353A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 Atkinson Christopher M Model-based optimized engine control

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIAMEI DENG ET AL: "Accurate and Continuous Fuel Flow Rate Measurement Prediction for Real Time Application", LOUGHBOROUGH UNIVERSITY, vol. 4, no. 1, 4 December 2011 (2011-12-04), pages 1724 - 1737, XP055080550, DOI: 10.4271/2011-01-1303 *
XIAOFENG YIN ET AL: "Research on a Neural Network Model Based Automatic Shift Schedule with Dynamic 3-Parameters", SAE INTERNATIONAL, vol. 2005-01-1597, 11 April 2005 (2005-04-11), XP055080558, DOI: 10.4271/2005-01-1597 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021133888A1 (de) 2021-12-20 2023-06-22 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und System zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, Computerprogrammprodukt für ein Kraftfahrzeug, Computerprogrammprodukt für eine Cloud sowie Kraftfahrzeug und Cloud für ein derartiges System

Also Published As

Publication number Publication date
FR3000525B1 (fr) 2015-05-29
FR3000525A1 (fr) 2014-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1866537B1 (fr) Procede d&#39;aide au demarrage d&#39;un vehicule automobile et dispositif associe
EP3314337B1 (fr) Procédé de commande d&#39;un facteur d&#39;équivalence énergétique pour un véhicule automobile hybride
WO2018202977A2 (fr) Procede de reactualisation d&#39;une dynamique d&#39;adaptation d&#39;une valeur de richesse à une consigne dans un moteur
FR2903736A1 (fr) Procede de regulation de la pression de suralimentation d&#39;un moteur a combustion interne pour vehicules automobiles.
FR3042883A1 (fr) Procede d&#39;adaptation automatique des conditions d&#39;etablissement de diagnostic par un systeme de diagnostic embarque
EP2318249B1 (fr) Systeme de commande d&#39;un groupe motopropulseur hybride pour vehicule automobile, et procede associe
WO2014102270A1 (fr) Procédé d&#39;optimisation d&#39;une cartographie de commande moteur d&#39;un véhicule
EP3201443B1 (fr) Moteur à combustion de véhicule automobile à pilotage de richesse amélioré
FR3052189A1 (fr) Procede de recalage des modeles de comportement d’actionneurs de lignes d’admission et d’injection de moteur a combustion interne
EP1090219A1 (fr) Methode de correction a l&#39;avance a l&#39;allumage d&#39;un moteur a combustion interne
EP1760295B1 (fr) Système de contrôle du fonctionnement d&#39;un moteur diesel de véhicule automobile équipe de moyens de recirculation de gaz d&#39;échappement
FR2805001A1 (fr) Moteur a combustion interne et procede de mise en oeuvre
FR2894626A1 (fr) Procede de gestion d&#39;un moteur a combustion interne
FR2904369A1 (fr) Procede de regulation de la pression de suralimentation d&#39;un moteur a combustion interne pour vehicules automobiles.
FR3060744A1 (fr) Procede pour determiner la dose d&#39;injection d&#39;un injecteur d&#39;un systeme de dosage de carburant alimentant un moteur a combustion interne de vehicule
EP1691062B1 (fr) Procédé de commande d&#39;un moteur à combustion interne pour réduire les dispersions des émissions de polluants.
EP0886055B1 (fr) Procédé et dispositif de contrôle d&#39;un moteur à combustion interne, à allumage commandé
FR3113270A1 (fr) Détermination d’une contribution thermique et électrique d’un moteur hybride
EP1693559B1 (fr) Système de contrôle du fonctionnement d&#39;un moteur Diesel équipé de moyens de recirculation de gaz d&#39;échappement
FR2910549A1 (fr) Procede de correction des derives des injecteurs d&#39;un moteur
WO2010125265A1 (fr) Procede de controle du fonctionnement d&#39;un moteur
WO1999046497A1 (fr) Procede de calcul de la pression moyenne indiquee d&#39;un moteur a combustion interne
EP3808959A1 (fr) Procédé de contrôle de la suralimentation en air d&#39;un moteur à combustion
FR3127930A1 (fr) Systeme de commande de repartition de couples pour vehicule hybride limitant les emissions de polluants.
WO2008031969A2 (fr) Procede d&#39;adaptation du taux de compression pour un moteur vcr

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13815520

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13815520

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1