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Plateau technique Vir'Volt (Véhicule électrique à intelligence embarquée)
Département : Contrôle – Identification – Diagnostic
Responsable scientifique : Gilles MILLÉRIOUX.

Objectifs scientifiques :

Le plateau technique s'inscrit dans le contexte global des recherches liées à l'efficacité énergétique dans le domaine des transports qui est une question cruciale tant sur le plan environnemental (réduction des polluants) qu'économique (réduction de la consommation). Les recherches du CRAN dans ce domaine visent à déterminer et implémenter des méthodes rapides de calcul de la gestion autonome et efficace de l'allure d'un prototype de véhicule électrique (accélération, freinage). Diverses stratégies ont été mises en oeuvre, en particulier :
– contrôle adaptatif : le microcontrôleur identifie périodiquement le modèle mathématique du véhicule et donne automatiquement les ordres de conduite optimale d'après le modèle réactualisé en temps réel
– Model Predictive Control : après calcul hors-ligne de la stratégie de conduite optimale d'après le profil du circuit et des contraintes correspondantes (selon la position, vitesses maximales par exemple), le microcontrôleur prédit la conduite optimale sur un horizon donné et réactualise périodiquement le contrôle pour garantir la conduite optimale.

Description :

Ce prototype, nommé Vir'Volt (figure 13), est hébergé par l'Ecole Supérieure des Sciences et Technologies de Nancy (ESSTIN) qui développe entièrement la partie mécanique et engage le prototype dans l'European Shell Eco-Marathon, une course européenne annuelle regroupant près de 200 équipes, où l'équipe vainqueur est celle ayant obtenu la consommation minimale. Lors de l'édition 2014 qui s'est déroulée à Rotterdam, le véhicule s'est hissé au 2e rang des équipes françaises dans la catégorie batterie.
Le plateau comporte le véhicule Vir'Volt mais également un banc de test (figure 14). En effet, même si des tests sont régulièrement effectués en conditions réelles sur circuits, ils sont clairement coûteux en temps, en argent et en logistique. Le banc permet de reproduire les conditions de course (profil circuit, température, vent, . . . ) et de tester ainsi les différentes stratégies. Techniquement, les lois de contrôle sont calculées en temps réel par un microcontrôleur embarqué dans le véhicule. Grâce aux mesures délivrées par les capteurs de vitesse et de position (GPS), le microcontrôleur donne automatiquement les ordres au moteur électrique d'accélération et de décélération.
Le plateau technique comprend :
– Le véhicule Vir'Volt avec les équipements embarqués :
   – Moteur électrique à courant continu + variateur de vitesse (entraînement des roues)
   – Batterie 24V (alimentation moteur électrique)
   – Carte FPGA (gestion de l'affichage et des transmissions véhicule - stand)
   – Microcontrôleur (gestion intelligente de la puissance)
– Le banc de test qui inclut :
   – Portique métallique
   – Moteur à courant continu asservi (simulateur de couples résistants)
   – Instrumentation et dispositifs d'affichage
Sur le plan communication, le plateau technique a fait l'objet, dans la période, d'articles dans les médias régionaux (Est Républicain : 3 articles, Républicain Lorrain : 2 articles, La Semaine : 1 article, Vosges Matin : 1 article, France 3 Région Lorraine - 19/20 : 1 reportage) et nationaux (Metro France : 1 article, M6 - Turbo : 1 reportage). Il a également fait l'objet d'une vidéo présentant l'activité de recherche dans un premier temps dans un contexte général expliquant en quelques mots l'automatique et l'intelligence embarquée puis se focalise sur le véhicule. Cette vidéo est disponible à l'adresse : http://videos.univ-lorraine.fr/ index.php?act=view&id=1772. Il s'agit d'un film monté en 2014 s'inscrivant dans la série Avant-Scène Recherche de l'Université de Lorraine (durée 6mn). Cette vidéo a également été présentée lors des journées INNOVATIVES'VOITURE DU FUTUR organisées par le CNRS le 31 mars 2015.

FIGURE 13 – Le vehicule Vir'Volt, concourant à l'European Shell Eco-Marathon
 
FIGURE 14 – Le banc d'essai (a) et l'interface de supervision du véhicule (b)