Modeling nitrogen oxides emissions from diesel engines : application to hybrid vehicle control and estimation of pollutant emissions in real traffic conditions

Modélisation des émissions d’oxydes d’azote du moteur Diesel : application au contrôle des véhicules hybrides et à l’estimation des émissions polluantes en conditions réelles de trafic

Laurent Thibault (1)

1 IFPEN - IFP Energies nouvelles

The work presented in this thesis concerns the design and development of control and estimation algorithms aimed at reducing the environmental footprint of road transport. For the same route and the same vehicle, it is possible to significantly reduce pollutant emissions and energy consumption by modifying engine operating points. In the case of thermal or electric vehicles, this can be achieved by helping the driver to adjust his or her driving style. In the case of hybrid vehicles, there is a second major lever: on-board energy management laws. My research focuses on the formulation and application of vehicle and engine modeling adapted to these two control and estimation problems. The main contributions of this work are : - A model of a vehicle's pollutant emissions and energy consumption suitable for on-line control and estimation; - Energy management strategies embedding this model; - An algorithm for estimating a vehicle's pollutant emissions from GPS measurements of its trips.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la conception et le développement d’algorithmes de contrôle et d’estimation visant à réduire l’empreinte environnementale du transport routier. Pour un même itinéraire et un même véhicule, il est possible de réduire significativement les émissions polluantes et la consommation énergétique en modifiant les points de fonctionnement du moteur. Dans le cas des véhicules thermiques ou électriques, cela est possible en aidant le conducteur à ajuster son style de conduite. Dans le cas des véhicules hybrides, il existe un second levier majeur : les lois de gestion de l’énergie embarquées. Mes travaux de recherche portent sur la formulation et l’application d’une modélisation du véhicule et du moteur adapté à ces deux problèmes de contrôle et d’estimation. Les contributions principales de ces travaux sont : • Une modélisation des émissions polluantes et de la consommation énergétique d’un véhicule adapté au contrôle et à l’estimation en ligne ; • Des lois de gestion de l’énergie intégrant ce modèle ; • Un algorithme d’estimation des émissions polluantes d’un véhicule à partir de mesures GPS de ses déplacements.

Mots clés: Energy management strategy; Floating car data; Real driving emissions

Mots clés: Lois de gestion d'énergie; Véhicules hybrides Diesel; Oxydes d'azote; Pontryagin; ECMS; Eco-conduite; Commande optimale

Domaines: Optimisation et contrôle [math.OC]; Modélisation et simulation; Eco-conception; Thermique [physics.class-ph]

Laurent Thibault. Modélisation des émissions d’oxydes d’azote du moteur Diesel : application au contrôle des véhicules hybrides et à l’estimation des émissions polluantes en conditions réelles de trafic. Optimisation et contrôle [math.OC]. Sorbonne Université, 2023. Français. ⟨NNT : 2023SORUS267⟩. ⟨tel-04266830⟩