Stratégies de contrôle embarquables d'un groupe moto-propulseur hybride de type bi-mode
Résumé
During last years, car manufacturers have radically changed their policies because of geo-political and climatic constraints, such as the need for reducing greenhouse gas emission. Nowadays, the leading middle-term solution to resolve this problem is the hybridization of powertrains. This kind of technical evolutions induces higher complexity of control strategies, whose key points are : dynamic of wheel torque, engine speed and battery voltage tracking, in a multivariable framework, decoupling of these trackings and robustness of the control law, face to uncertainties and non-linearities. Allowing spectral translation of precise specifications, H1 synthesis seems to be the best tool to lead such studies. In this thesis, we will first describe the actual context of automotive market. We will then study some existing hybrid powertrains in order to get an universal model of these. Two points will be studied then. On the one hand, a new control law structure will be defined. This one brings benefits by decoupling engine / gearbox behaviour of the powertrain, as in a classic vehicle. On the other hand, we will see that the system can be studied as a linear parameter varying system (LPV). Then two different approaches are possible : either get a linear control law, based on a linearization of the system, or use a LPV controller. To choose the best solution, analysis tools for LPV systems will be considered and some simulations results will be discussed. In order to use the controller that would have been chosen into a vehicle, a computable design will be defined, dealing with discretization and initialization. The results we got with the mule car showed that the tools we used are highly adapted to hybrid powertrain, and allow a precise tuning of specifications.
Ces dernières années ont vu le marché automobile évoluer de manière importante, chahuté par un ensemble de contraintes géopolitiques et environnementales nouvelles, dont la principale est la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Une des solutions à moyen terme les plus prometteuses pour répondre à ce problème est l'hybridation des groupes moto-propulseurs. La complexification des transmissions alors engendrée pose des problèmes de contrôle dont les points clés sont : la rapidité des suivis du couple à la roue, du régime moteur et de la tension de l'élément de stockage dans un cadre multivariable, le découplage de ces suivis et la robustesse de la loi de commande face à un certain nombre de perturbations identifiées et aux non-linéarités. Un outil moderne répond à ces attentes, en proposant une approche fréquentielle, qui permet donc la traduction d'un cahier des charges précis : la synthèse H1. Dans cette thèse, nous poserons tout d'abord le contexte du marché automobile actuel, et nous déterminerons un modèle générique pour un ensemble de transmissions hybrides. Deux axes seront alors étudiés indépendamment. D'une part, nous présenterons une structure de loi de commande avantageuse reprenant l'approche moteur / boîte de vitesse que l'on retrouve dans un véhicule classique. D'autre part, nous mettrons en relief le fait que le système, bien que non linéaire, peut être abordé dans le cadre des systèmes linéaires à paramètres variants (LPV). Deux approches sont alors possibles : synthétiser un correcteur linéaire invariant, ou un correcteur également LPV. Pour faire ce choix nous mettrons en place plusieurs outils d'analyse, adaptés au cadre LPV, et réaliserons des simulations significatives. Dans le but d'implanter la loi de commande choisie dans un véhicule d'essais, une architecture logicielle sera alors définie, assurant la discrétisation et la bonne initialisation du correcteur. Les résultats obtenus sur prototype montrent que les outils utilisés sont bien adaptés aux transmissions hybrides, et qu'ils permettent un réglage fin des objectifs du cahier des charges.
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