Procédé d’optimisation de la consommation en énergie d’un véhicule automobile

[Domaine technique]

[0001] La présente invention concerne l’optimisation de la consommation énergétique d’un véhicule automobile et plus particulièrement un procédé d’optimisation de la consommation en énergie d’un véhicule automobile sur un trajet prédéfini. L’invention vise en particulier à générer des consignes optimisées pour commander le véhicule sur ledit trajet à parcourir en minimisant la consommation d’énergie.

[Etat de la technique antérieure]

[0002] Dans un véhicule automobile, il est connu d’optimiser la consommation en énergie de la chaîne de traction sur un trajet donné ou prévu. Une telle optimisation peut être réalisée sur le carburant, sur l’énergie électrique ou sur les deux à la fois.

[0003] De manière connue, l’optimisation peut être réalisée en utilisant le principe connu sous le nom du Principe du Maximum de Pontryagin (PMP). Cette méthode consiste à minimiser la fonction Hamiltonienne (ou Hamiltonien) à partir du critère à optimiser, par exemple la quantité de carburant ou l’énergie électrique consommée, et la description de la dynamique du système. La dynamique du système est définie à partir de l’état de différentes variables du véhicule (vitesse du véhicule, état de charge de la batterie, etc.) et de différentes entrées ou consignes (consignes de couple à appliquer sur les roues du véhicule pour le moteur thermique, de consignes de couple à appliquer sur les roues du véhicule pour la machine électrique et/ou encore de consignes de chauffage du catalyseur, et/ou encore de consignes de contrôle du circuit de refroidissement). La fonction Hamiltonienne est minimisée afin de déterminer les consignes permettant d’obtenir le minimum de consommation de carburant ou d’énergie électrique.

[0004] Chaque entrée ou consigne est dépendante de l’état de certaines variables. Par exemple, la consigne de couple pour la machine électrique à appliquer sur les roues du véhicule est dépendante de la vitesse du véhicule et de l’état de charge de la batterie, la consigne de contrôle du circuit de refroidissement est dépendante de la température en temps réel dans le circuit de refroidissement, la consigne de chauffage du catalyseur est dépendante de la température en temps réel dans le catalyseur.

[0005] L’Hamiltonien ainsi déterminé est ensuite minimisé. Autrement dit, les valeurs des consignes pour lesquelles la valeur de l’Hamiltonien est la plus faible sont sélectionnées et appliquées au véhicule. [0006] Les valeurs de consignes sont ainsi déterminées en temps réel en fonction de l’état actuel du système. De plus, les consignes doivent notamment être adaptées lorsque l’état de chaque variable d’état a atteint les limites définies. Les limites sur les variables d’état sont appelées contraintes d’état, et posent des problèmes bien connus dans l’état de l’art, notamment une problématique dans l’adaptation a postériori des consignes optimales calculées a priori.

[0007] Il est ainsi parfois proposé d’ajouter des termes supplémentaires dans la formule de l’Hamiltonien afin de le minimiser lorsque certaines limites des consignes ou de variables d’état sont atteintes, voire dépassées. Mais l’ajout de tels termes introduit également un biais artificiel dans l’Hamiltonien, qui, lorsqu’il est minimisé, peut ne pas indiquer l’ensemble correct de consignes optimales pour minimiser le critère demandé.

[0008] Il existe donc le besoin d’une solution permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients.

[Exposé de l’invention]

[0009] A cette fin, l’invention concerne un procédé d’optimisation de la consommation en énergie d’un véhicule automobile, le véhicule comprenant un réservoir de carburant, une batterie électrique apte à fournir de l’énergie électrique, un moteur thermique, alimenté par le réservoir en carburant, au moins une machine électrique alimentée par de l’énergie électrique fournie par la batterie, au moins un dispositif relatif au moteur thermique et au moins un dispositif relatif à la machine électrique, et un calculateur pour la gestion de la chaine de traction du véhicule automobile sur un trajet prédéterminé, le calculateur étant apte à commander le moteur thermique par l’émission d’une consigne dite « thermique » et la machine électrique par l’application d’une consigne dite « électrique », le moteur thermique, la machine électrique, l’au moins un dispositif relatif au moteur thermique et l’au moins un dispositif relatif à la machine électrique étant chacun caractérisés par au moins une variable d’état, chaque variable d’état permettant de décrire l’état de fonctionnement du dispositif qu’elle caractérise, chaque variable d’état étant dépendante d’au moins une contrainte d’état et étant définie par une valeur initiale à un instant initial, chaque consigne étant associée à au moins une variable d’état, ledit procédé étant remarquable en ce qu’il comprend les étapes de : a) définition d’une durée de prédiction à partir de l’instant initial, b) détermination de la variation théorique maximale de chaque variable d’état à partir de la valeur initiale de ladite variable d’état et sur la durée de prédiction de sorte que chaque variable d’état respecte l’ensemble des contraintes d’état qui lui sont propres, c) détermination du domaine de consignes applicables comprenant un ensemble de valeurs pour chaque consigne, chaque valeur de consigne étant sélectionnée de sorte que la variation de chaque variable d’état associée à ladite consigne respecte la variation théorique maximale déterminée pour ladite variable d’état, d) détermination de la valeur d’une consigne thermique et de la valeur d’au moins une consigne électrique dans le domaine de consignes applicables déterminé, pour laquelle la fonction Hamiltonienne est la plus faible.

[0010] Le procédé est mis en œuvre pour un trajet prédéfini/donné pour le véhicule.

[0011] Le procédé selon l’invention permet de définir des consignes de couple afin de fournir la puissance et l’accélération demandées par le conducteur au cours du fonctionnement du véhicule sur le trajet donné ou prévu, tout en minimisant la consommation énergétique du véhicule. De plus, lors de l’étape de détermination du domaine de consignes applicables, les valeurs de chaque consigne qui ne respectent pas l’au moins une contrainte appliquée à une variable d’état du système sont supprimées. Ainsi, les consignes thermique et électrique déterminées suite à cela sont forcément comprises dans le domaine des consignes applicables et pourront effectivement être appliquées au système.

[0012] De préférence, la détermination de la valeur de chaque consigne est réalisée : a. en déterminant des consignes dites « optimales » en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la dynamique du véhicule, dans le domaine des consignes applicables, b. en minimisant la fonction Lagrangienne modélisant la dynamique du véhicule, la fonction Lagrangienne étant déterminée à partir de l’Hamiltonien déterminé précédemment et de paramètres dits de « Karush, Kuhn & Tucker » relatifs aux contraintes d’état, dans le domaine complet des consignes, comprenant l’ensemble des consignes.

[0013] Autrement dit, les fonctions représentant les contraintes d’état utilisées pour calculer la fonction Lagrangienne sont pondérées par des paramètres dits de « Karush, Kuhn & Tucker » (KKT) calculés de sorte que les consignes optimales déterminées par la minimisation de cette fonction Lagrangienne dans le domaine complet des consignes, correspondent aux consignes optimales obtenues par minimisation de la fonction Hamiltonienne dans le domaine de consignes applicables réduit aux seules consignes respectant les contraintes d’état considérées. [0014] De préférence, les paramètres de “Karush, Kuhn & Tucker” p sont déterminés de sorte que la solution qui minimise le Hamiltonien dans le domaine de consignes applicables minimise également la fonction Lagrangienne dans le domaine complet.

[0015] L’invention concerne également un calculateur pour la gestion de la chaine de traction d’un véhicule automobile sur un trajet prédéterminé, le véhicule comprenant un réservoir de carburant, une batterie électrique apte à fournir de l’énergie électrique, un moteur thermique alimenté par le réservoir en carburant, une machine électrique alimentée par de l’énergie électrique fournie par la batterie, au moins un dispositif relatif au moteur thermique et au moins un dispositif relatif à la machine électrique, et un calculateur pour la gestion de la chaine de traction d’un véhicule automobile sur un trajet prédéterminé, le calculateur étant apte à commander le moteur thermique par l’émission d’une consigne dite « thermique » et la machine électrique par l’application d’une consigne dite « électrique », le moteur thermique, la machine électrique, l’au moins un dispositif relatif au moteur thermique et l’au moins un dispositif relatif à la machine électrique étant chacun caractérisés par au moins une variable d’état, chaque variable d’état permettant de décrire l’état de fonctionnement du dispositif qu’elle caractérise, chaque variable d’état étant dépendante d’au moins une contrainte d’état et étant définie par une valeur initiale à un instant initial, chaque consigne étant associée à au moins une variable d’état, le calculateur étant remarquable en ce qu’il est configuré pour : a) définir une durée de prédiction à partir de l’instant initial, b) déterminer la variation théorique maximale de chaque variable d’état à partir de la valeur initiale de ladite variable d’état et sur la durée de prédiction de sorte que chaque variable d’état respecte l’ensemble des contraintes d’état qui lui sont propres, c) déterminer le domaine de consignes applicables comprenant un ensemble de valeurs pour chaque consigne, chaque valeur de consigne étant sélectionnée de sorte que la variation de chaque variable d’état respecte chaque variation théorique maximale déterminée pour ladite variable d’état, d) déterminer la valeur d’une consigne thermique et de la valeur d’au moins une consigne électrique dans le domaine de consignes applicables déterminé, pour laquelle la fonction Hamiltonienne est la plus faible.

[0016] Ainsi, le calculateur permet de déterminer des consignes de couple afin de fournir la puissance et l’accélération demandées par le conducteur au cours du fonctionnement du véhicule sur le trajet donné ou prévu, tout en minimisant la consommation énergétique du véhicule. De plus, lors de l’étape de détermination du domaine de consignes applicables, les valeurs de chaque consigne qui ne respectent pas l’au moins une contrainte appliquée à une variable d’état du système sont supprimées. Ainsi, les consignes thermique et électrique déterminées suite à cela sont forcément comprises dans le domaine des consignes applicables et pourront effectivement être appliquées au système.

[0017] De préférence, le calculateur est configuré pour déterminer la valeur de chaque consigne : a. en déterminant des consignes dites « optimales » en minimisant le Hamiltonien d’un système d’équations modélisant la dynamique du véhicule, dans le domaine des consignes applicables, déterminé précédemment et comprenant la sélection des consignes pour lesquelles chaque variable d’état respecte les contraintes d’état qui lui sont propres, b. en minimisant la fonction Lagrangienne modélisant la dynamique du véhicule, la fonction Lagrangienne étant déterminée à partir de l’Hamiltonien déterminé précédemment et de paramètres dits de « Karush, Kuhn & Tucker » relatifs aux contraintes d’état, dans le domaine complet des consignes, comprenant l’ensemble des consignes.

[0018] Autrement dit, les consignes applicables sont réduites aux seules consignes respectant les contraintes d’état et optimales par le calcul des paramètres de Karush, Kuhn & Tucker.

[0019] De préférence encore, le calculateur est configuré pour déterminer les paramètres de “Karush, Kuhn & Tucker” p de sorte que la solution qui minimise le Hamiltonien dans le domaine de consignes applicables minimise également la fonction Lagrangienne dans le domaine complet.

[0020] L’invention concerne également un véhicule comprenant un moteur thermique, alimenté par un réservoir en carburant, une machine électrique alimentée par de l’énergie électrique, et un calculateur pour la gestion de la chaine de traction tel que présenté précédemment.

[0021] L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur remarquable en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé tel que décrit précédemment.

[Description des dessins]

[0022] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :

[0023] [Fig 1] La figure 1 est une vue schématique du véhicule selon l’invention. [0024] [Fig 2] La figure 2 est une illustration du procédé selon l’invention.

[Description des modes de réalisation]

[0025] Véhicule

[0026] En référence à la figure 1 , il va maintenant être présenté une forme de réalisation du véhicule selon l’invention. Le véhicule est notamment hybride et comprend donc un moteur thermique M, souvent nommé Moteur « ICE » pour « Internai Combustion Engine » en langue anglaise, et au moins une machine électrique ME, souvent nommé « machine EMA » pour « Electrical Machine » en langue anglaise, un réservoir de carburant et une batterie 30 d’alimentation électrique.

[0027] Le moteur thermique M est notamment apte à être alimenté à partir du carburant fourni par le réservoir. Le moteur thermique M comprend également un système d’échappement des gaz d’échappement émis lors de la combustion du mélange d’air et de carburant dans le moteur thermique M.

[0028] Le véhicule comprend également au moins un dispositif relatif au moteur thermique M et notamment un dispositif de refroidissement 10 du moteur thermique M et un catalyseur 20. Le dispositif de refroidissement 10 permet de réduire la température du moteur thermique M pendant son utilisation. Le dispositif de refroidissement 10 comprend notamment un liquide de refroidissement.

[0029] Le catalyseur 20, relié au moteur thermique M par le système d’échappement, est apte à réduire la quantité de produits polluants dans les gaz d’échappements émis par le moteur thermique M avant de les évacuer à l’extérieur du véhicule.

[0030] Le catalyseur 20 comprend également un dispositif de chauffage apte à augmenter la température dans le catalyseur 20, afin de mettre en œuvre la dépollution des gaz d’échappement. Le dispositif de chauffage du catalyseur 20 doit être alimenté en énergie électrique pour fonctionner.

[0031] La machine électrique ME est apte à être alimentée par l’énergie électrique fournie par la batterie 30. Le véhicule comprend également au moins un dispositif relatif à la machine électrique ME, notamment un ensemble de convertisseurs de tension (non représenté) permettant de convertir la tension entre la batterie 30 et la machine électrique ME.

[0032] Le véhicule peut comprendre d’autres dispositifs relatifs au moteur thermique M et d’autres dispositifs relatifs à la machine électrique ME. [0033] On appelle « système », l’ensemble des éléments montés dans le véhicule, aptes à consommer ou produire de l’énergie électrique ou du carburant. Par exemple, le système comprend l’ensemble des dispositifs décrits précédemment : le moteur thermique M, la machine électrique ME, le dispositif de refroidissement, le catalyseur 20 et la batterie 30.

[0034] Chaque dispositif est caractérisé par au moins une variable d’état, permettant de décrire l’état de fonctionnement du dispositif. Par exemple, le dispositif de refroidissement 10 est caractérisé par une température de liquide de refroidissement. Par exemple encore, le catalyseur 20 est caractérisé par une valeur de température interne.

[0035] La batterie 30 est caractérisée par une variable d’état de charge, le moteur thermique M est caractérisé par une vitesse de rotation, un couple appliqué etc...

[0036] Chaque variable d’état est caractérisée par au moins une contrainte d’état relative à la physique du système. Par exemple, la température du liquide de refroidissement du dispositif de refroidissement 10 est caractérisé par une température maximale, la température interne du catalyseur 20 est caractérisé par une température minimale et l’état de charge de la batterie 30 doit être compris entre une valeur minimale et une valeur maximale prédéfinie. De manière générale, chaque valeur de contrainte d’état est prédéfinie mais peut être modifiée au cours du fonctionnement du dispositif en question.

[0037] Autrement dit, les contraintes d’état permettent de définir les limites de variation de chaque variable d’état. Comme expliqué précédemment, l’état de charge de la batterie 30 doit toujours être défini entre la valeur minimale et la valeur maximale afin que la batterie 30 puisse fonctionner correctement.

[0038] Calculateur

[0039] Le véhicule comprend également un calculateur 40 relié au moteur thermique M, à la machine électrique ME, à l’au moins un dispositif relatif au moteur thermique M, autrement dit au dispositif de refroidissement 10 et au catalyseur 20, et à l’au moins un dispositif relatif à la machine électrique ME, autrement dit la batterie 30.

[0040] Le calculateur 40 est apte à recevoir la mesure de chaque valeur de variable d’état relative à chaque dispositif. De plus, le calculateur 40 est apte à commander chaque dispositif auquel il est relié, par l’émission d’une consigne, en fonction de la ou des valeurs de variables relatives à ce dispositif.

[0041] Autrement dit, chaque consigne est associée à au moins une variable d’état relative au dispositif commandé par ladite consigne. [0042] De plus, chaque consigne émise est dépendante du ou des contraintes d’état relatives audit dispositif.

[0043] Ainsi, par exemple, la consigne émise au moteur thermique M désigne la valeur du couple à appliquer au moteur thermique M et est notamment fonction de la vitesse du véhicule et de la demande de puissance du conducteur du véhicule. Par exemple encore, la consigne émise à la machine électrique ME désigne le couple à appliquer à la machine électrique ME et est fonction de l’état de charge de la batterie 30 et de la demande de puissance du conducteur.

[0044] La consigne émise au catalyseur 20 concerne la température dans le catalyseur 20 et est fonction de la température mesurée dans le catalyseur 20 et des contraintes d’état, décrites précédemment.

[0045] La consigne émise au dispositif de refroidissement 10 concerne la température du liquide de refroidissement et est dépendante de la température mesurée du liquide de refroidissement et des contraintes d’état, décrites précédemment.

[0046] Le calculateur 40 est également apte à déterminer la variation théorique maximale de chaque variable d’état à partir de la valeur initiale de chaque variable, entre un instant initial et la fin de la durée à considérer, de sorte que la variation de chaque variable d’état respecte l’ensemble des contraintes d’état qui lui sont propres.

[0047] L’instant initial peut être défini comme l’instant auquel la variation théorique est déterminée, que ce soit au démarrage du véhicule ou à tout autre instant après le démarrage du véhicule et pendant le fonctionnement du véhicule.

[0048] Le calculateur 40 est également configuré pour déterminer le domaine de consignes applicables comprenant un ensemble des valeurs pour chaque consigne, chaque valeur de consigne étant sélectionnée par le calculateur 40 de sorte que la variation de chaque variable d’état du système respecte la variation théorique maximale déterminée pour ladite variable d’état.

[0049] Le calculateur 40 est également configuré pour mettre en œuvre le principe de la méthode PM P, autrement dit la méthode du Principe du Maximum de Pontryagin, en déterminant la fonction Hamiltonienne H (x, u*, À) à partir des différentes valeurs de consigne du domaine de consignes applicables.

[0050] Le calculateur 40 est également configuré pour calculer, pour l’ensemble des contraintes d’état, la fonction lagrangienne : L (x, u*, À, p) et donc les paramètres de “Karush, Kuhn & Tucker” (KKT) p, connus de l’homme du métier, de sorte que la fonction lagrangienne : L (x, u*, À, p) soit minimale dans le domaine complet de consignes, comprenant l’ensemble des consignes et non pas seulement les consignes sélectionnées dans le domaine des consignes applicables.

[0051] Le calculateur 40 comprend un processeur apte à mettre en œuvre un ensemble d’instructions permettant de réaliser ces fonctions.

[0052] Procédé

[0053] En référence à la figure 2, il va maintenant être décrit une forme de réalisation du procédé d’optimisation en énergie du véhicule selon l’invention mis en œuvre par un calculateur 40 tel que décrit précédemment.

[0054] Les critères à optimiser concernent donc la consommation en carburant et en énergie électrique par le véhicule.

[0055] Afin de simplifier la description, les différentes variables considérées sont les suivantes : le couple du moteur thermique M, la température du liquide de refroidissement du dispositif de refroidissement 10 et la température dans le catalyseur 20.

[0056] D’autres paramètres pourraient être considérés, comme le couple de la machine électrique ME OU encore des paramètres concernant l’au moins un dispositif relatif à la machine électrique ME.

[0057] Le procédé comprend tout d’abord une étape de définition E0 d’un état initial à un instant initial. L’instant initial peut être défini à tout instant de fonctionnement de véhicule, de son démarrage à son arrêt. A l’instant initial, chaque variable d’état est définie par une valeur.

[0058] Suite à l’étape de définition E0 d’un état initial, le procédé comprend une étape d’envoi E1 de la valeur de chaque variable d’état à l’instant initial, au calculateur 40. Selon l’exemple présenté ici, le calculateur 40 reçoit donc la valeur du couple du moteur thermique M, la température du liquide de refroidissement du dispositif de refroidissement 10 et la température dans le catalyseur 20.

[0059] Le procédé comprend ensuite une étape de définition E2 d’une durée dite « de prédiction » dH, à considérer à partir de l’instant initial. Par exemple, le calculateur 40 définit que la durée de prédiction dH à considérer est de 10 secondes.

[0060] Le procédé comprend également une étape de détermination E3 de la variation théorique maximale de chaque variable d’état. La variation théorique maximale est définie sur la durée de prédiction dH et notamment à partir de l’instant initial, de sorte que chaque variable respecte l’ensemble des contraintes d’état qui lui sont propres. Autrement dit, l’étape de détermination E3 correspond donc à une étape de prédiction de la valeur de chaque variable d’état en fonction du temps pendant la durée à considérer définie. Selon un premier exemple, lorsqu’une variable est limitée par une valeur minimale Xmin, la valeur x de la variable doit toujours être supérieure à la valeur minimale Xmin sur la durée à considérer. C’est notamment le cas pour la valeur de la température dans le catalyseur 20.

[0061] Dans cette étape, une variation théorique maximale Xth est déterminée pour chaque variable d’état à partir de son équation dite « d’état » donnant le gradient de cette variable d’état, et déterminée sur une durée de prédiction dH prédéfini.

[0062] Ainsi on obtient :

[0063] Xth > Xmin, avec Xth = x + dx/dt(x,u).dH

[0064] Et où : i.dH définit la durée de prédiction à considérer, ii.Xth correspond à la valeur prédictive de la variation théorique sur la durée de prédiction dH, iii.x correspond à la valeur de la variable d’état, iv.dx/dt(x,u) définit le modèle dynamique de la variable d’état du dispositif en fonction des valeurs de paramètres physiques prédéfinis (notamment la courbe de couple du moteur thermique M et de la machine électrique ME, la table d’efficacité d’un moteur thermique M, la capacité de la batterie,) et des valeurs de consignes u à appliquer à la variable.

[0065] Par exemple, pour une durée de prédiction dH définie à 10 secondes, lorsque la valeur de la température dans le catalyseur 20 doit être supérieure à 60°C, et que la valeur initiale de la température dans le catalyseur 20 est de 80°C, alors il n’est pas possible de diminuer davantage la valeur de la température dans le catalyseur que de 2°C par seconde de telle sorte que la température dans le catalyseur 20 soit toujours supérieure à la contrainte, autrement dit aux 60°C.

[0066] Selon un deuxième exemple, lorsqu’une variable d’état est limitée par une valeur maximale Xmax, c’est notamment le cas pour la valeur de la température du liquide de refroidissement du dispositif de refroidissement 10, la valeur x de la variable doit toujours être inférieure à la valeur maximale Xmax sur la durée à considérer.

[0067] Ainsi on obtient :

[0068] Xth < Xmax, avec Xth = x + dx/dt(x,u).dH

[0069] Par exemple, pour une durée de prédiction dH définie à 10 secondes, lorsque la valeur de la température du liquide de refroidissement doit être inférieure à 90°C, et que la valeur initiale de la température du liquide de refroidissement est de 70°C, alors il n’est pas possible d’augmenter davantage la valeur de la température du liquide de refroidissement de 2°C par seconde de telle sorte que la température du liquide de refroidissement soit toujours inférieure à la contrainte, autrement dit aux 90°C.

[0070] Ainsi, l’étape de détermination E3 permet ici de déterminer la variation théorique maximale de la variable en respectant la ou les contraintes de ladite variable.

[0071] Lorsque l’étape de détermination E3 de la variation théorique maximale de chaque variable d’état est réalisée, alors le procédé comprend une étape de détermination E4 du domaine des consignes applicables. Le domaine de consignes applicables comprend un ensemble des valeurs pour chaque consigne, chaque valeur de consigne est sélectionnée de sorte que la variation de chaque variable d’état respecte la variation théorique maximale de ladite variable d’état, déterminée lors de l’étape précédente.

[0072] Selon le premier exemple, la détermination du domaine de consignes applicables pourrait être modélisée de la manière suivante :

[0073] (dx/dt(x,u)) > (Xmin - x)/dH

[0074] Ainsi, le domaine des consignes applicables comprend l’ensemble des valeurs de consignes u respectant l’inégalité ci-dessus et comprend donc des valeurs de consignes u pour lesquelles la variation de la variable d’état x est supérieure à la valeur minimale Xmin.

[0075] Selon le deuxième exemple, la détermination du domaine de consignes applicables pourrait être modélisé de la manière suivante :

[0076] (dx/dt(x,u)) < (Xmax - x)/dH

[0077] Ainsi, le domaine des consignes applicables comprend l’ensemble des valeurs de consignes u respectant l’inégalité ci-dessus et comprend donc des valeurs de consignes u pour lesquelles la variation de la variable d’état x est inférieure à la valeur maximale Xmax.

[0078] Autrement dit, lors de l’étape de détermination E4 du domaine de consignes applicables, le calculateur 40 exclut les valeurs de chaque consigne qui ne respectent pas au moins une contrainte d’état appliquée à une variable d’état associée à ladite consigne.

[0079] Le procédé comprend ensuite une étape de détermination E5 de la valeur de consigne dans le domaine de consignes applicables déterminé précédemment, pour laquelle la consommation en énergie est la plus faible.

[0080] Plus précisément, lors de l’étape de détermination E5, le calculateur 40 utilise le principe de la méthode PM P, autrement dit la méthode du Principe du Maximum de Pontryagin, et détermine la fonction Hamiltonienne H (x, u*, À) de l’ensemble d’équations modélisant la dynamique du véhicule et à partir des différentes valeurs de consigne du domaine de consignes applicables. Le calculateur 40 détermine alors l’ensemble des consignes dites « optimales » en minimisant la fonction Hamiltonienne déterminée.

[0081] Sont également introduits des états adjoints À (aussi appelés « paramètres adjoints », « paramètres de Lagrange », « vecteurs adjoints », ou bien encore « vecteurs co-états »).

[0082] Ces états adjoints sont associés aux équations d’état qui représentent les conditions du comportement dynamique du système physique, et vont permettre la résolution complète du problème d’optimisation.

[0083] Lors de l’étape de détermination E5, le calculateur 40 calcule, pour l’ensemble des contraintes d’état, les paramètres “Karush, Kuhn & Tucker” (ou KKT) p, connu de l’homme du métier, de sorte que la fonction Lagrangienne : L (x, u*, À, p) soit minimale dans le domaine complet des consignes. Le Lagrangien est déterminé en fonction des paramètres “Karush, Kuhn & T ucker” p, eux-mêmes définis en fonction des contraintes d’état et calculés de telle sorte que les consignes optimales déterminées précédemment minimisent la fonction Lagrangienne. Ainsi, le calculateur 40 calcule les paramètres de “Karush, Kuhn & Tucker” p de sorte que la dérivée de la fonction Lagrangienne soit nulle aux points des consignes optimales obtenues.

[0084] Premier cas

[0085] Par exemple, lorsque le calculateur 40 détermine le paramètre de KKT p lorsqu’un unique dispositif est apte à faire varier la consommation en énergie du véhicule et donc que le calculateur 40 émet des consignes à un unique dispositif et que chaque variable d’état ne dépend que d’une seule contrainte alors : div du ( _u=u *j

[0087] La fonction h désigne l’équation qui décrit la contrainte appliquée à une variable d’état x.

[0088] Selon le premier exemple, lorsqu’une variable d’état est limitée par une valeur minimale Xmin, alors x > Xmin, autrement dit Xmin - x < 0. La fonction h correspond à (Xmin - x). [0089] Selon le deuxième exemple, lorsqu’une variable d’état est limitée par une valeur maximale Xmax, alors x < Xmax, autrement dit x - Xmax < 0. La fonction h correspond à (x - Xmax).

[0090] La fonction h’ désigne l’équation qui décrit la contrainte appliquée à la variation de la variable d’état x prédite sur la durée de prédiction dH.

[0091] Selon le premier exemple, lorsqu’une variable d’état est limitée par une valeur minimale Xmin, alors Xth > Xmin, autrement dit x + dx/dt.dH > Xmin et (Xmin - x - dx/dt.dH) < 0. La fonction h' correspond à (Xmin - x - dx/dt.dH).

[0092] Selon le deuxième exemple, lorsqu’une variable d’état est limitée par une valeur maximale Xmax, alors Xth < Xmax, autrement dit x + dx/dt.dH < Xmax et (Xmax - x - dx/dt.dH > 0. La fonction h’ correspond à (x + dx/dt.dH - Xmax).

[0093] C’est la fonction h’ qui est utilisée dans le calcul du Lagrangien.

[0094] Le paramètre KKT p et la fonction h’ sont des vecteurs de dimension égale au nombre de contraintes à considérer pour une variable d’état.

[0095] Deuxième cas

[0096] Par exemple, lorsque le calculateur 40 détermine le paramètre de KKT p lorsque deux dispositifs sont aptes à faire varier la consommation en énergie du véhicule et donc que le calculateur émet des consignes à deux dispositifs et que les variables d’état du système doivent respecter au moins deux contraintes, alors :

L(q, u, X, p) = H+p ^T .h ^/ (vecteur dim n _u ) du( _u =u*) ^{V u7} avec p (vecteur dim n _p )

[0098] Où n _u est égal au nombre de dispositifs à piloter et où n _p est égal au nombre de contraintes inégalité à considérer. .. _u dim n _u du ( _u=u *) ^u P 5u _(u=u *) ^u

[0102] si n _u > n _p alors p = — (A ^T .A) ¹ .A ^T .b [0103] si n _u < n _p alors p = — A ^T . (A. A ^T ) ¹ . b

[0104] si n _u = n _p alors p = —A ¹ .b

[0105] Selon le premier et le deuxième exemple, le procédé est mis en œuvre pour les dispositifs relatifs au moteur thermique M et permet donc de minimiser la consommation en carburant. Cependant, le procédé pourrait également être mis en œuvre à partir des dispositifs relatifs à la machine électrique ME et ainsi minimiser la consommation en énergie électrique.

[0106] De plus, le procédé peut être réitéré pendant l’utilisation du véhicule. Ainsi, un nouvel instant initial est défini, la durée de prédiction dH étant alors définie à partir du nouvel instant initial défini.

[0107] Ainsi, le procédé permet d’obtenir, par la détermination d’un domaine de consignes applicables précédemment à la mise en œuvre de la fonction hamiltonienne puis de la fonction lagrangienne, des valeurs de consignes pour lesquelles la consommation en énergie, en carburant et en énergie électrique, du véhicule est minimale.

[0108] Le procédé permet également d’obtenir des valeurs de consignes pour lesquelles la consommation en énergie est minimale en considérant les valeurs prédictives, autrement dit l’évolution possible, de chaque variable d’état sur une durée de prédiction. Le procédé permet de déterminer l’ensemble des consignes pour lesquelles la consommation en énergie minimale sur une durée de prédiction dH et non plus seulement à l’instant présent.