PROCEDE D'OPTIMISATION DE LA CONSOMMATION ENERGETIQUE D'UN VEHICULE

L’invention se rapporte à un procédé d’optimisation de la consommation énergétique d’un véhicule. Le procédé est mis en oeuvre dans un calculateur embarqué au sein du véhicule. L’invention se rapporte également à un procédé, mis en oeuvre dans un calculateur embarqué au sein du véhicule, de commande de la vitesse du véhicule, le procédé comprenant un tel sous-procédé d’optimisation de la consommation énergétique du véhicule. L’invention se rapporte également à un calculateur destiné à être embarqué au sein d’un véhicule, le calculateur comprenant des moyens pour mettre en oeuvre les étapes d’un tel procédé d’optimisation de la consommation énergétique du véhicule ; ainsi qu’à un véhicule, notamment automobile, embarquant un tel calculateur. Le véhicule est typiquement mais non limitativement un véhicule autonome ou semi-autonome. L’invention se rapporte enfin à un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme configurées pour mettre en oeuvre les étapes d’un tel procédé d’optimisation de la consommation énergétique du véhicule.

Dans le domaine du contrôle optimal d’un véhicule, il est connu d’adapter le profil de vitesse du véhicule en fonction des différents feux de circulation prévus devant lui sur son parcours. Une solution connue appelée « vague verte prédictive » consiste à coordonner la vitesse du véhicule et/ou les phases des feux de circulation, afin que le véhicule atteigne chaque feu de circulation successif lorsqu’il est au vert (ou dans son état « ouvert >>). Le véhicule n’a alors pas besoin de s’arrêter, et peut donc franchir à vitesse non nulle chaque feu de circulation. Pour ce faire, le véhicule doit être relié à un système de gestion de données statiques et/ou dynamiques relatives à l’infrastructure routière et/ou au trafic routier, et les feux de circulation doivent présenter un cycle de fonctionnement ou une période de changement d’état qui soit prévisible. Un tel système de gestion est par exemple configuré selon une architecture « en nuage » (ou « cloud » en anglais) et permet de fournir (voire de prédire) un horizon temporel quant au cycle de fonctionnement (ou période de changement d’état) des feux de circulation détectés devant le véhicule sur son parcours, en fonction notamment de la vitesse du véhicule et de la densité de trafic sur la route. Par « cycle de fonctionnement » ou « période de changement d’état » d’un feu de circulation, on entend les durées respectives des phases ou états « vert », « jaune >> et « rouge >> de ce feu de circulation - supposé(e)s former un cycle répétitif récurrent avec une période constante, ou une période prévisible en fonction d'autres paramètres connus par ailleurs (tels que par exemple l’heure, le lieu, la ville, ou encore le type de route ou de croisement). Par « phase >> ou « état >> d’un feu de circulation, on entend la couleur courante de la lumière émise par ce feu, ainsi que la durée d’émission de cette lumière colorée (par exemple « rouge >> pendant les cinq prochaines secondes, ou encore « vert » pendant les huit secondes suivantes, etc.) Le document « Green -Wave Traffic Theory Optimization and Analysis - World Journal of Engineering and Technology, 2014, 2, 14-19 » décrit par exemple une telle solution par « vague verte prédictive ».

Dans une telle solution par « vague verte prédictive », les vitesses des véhicules sont calculées en tant que valeurs constantes (ou valeurs moyennes), avec synchronisation des différents horaires d’atteinte des feux afin que chaque véhicule atteigne chaque feu lorsqu'il est au vert (permettant ainsi de minimiser voire de supprimer les phases au ralenti ou à l'arrêt aux feux rouges). Le calcul de la vitesse du véhicule pour qu’il atteigne chaque feu lorsqu'il est au vert est uniquement basé sur un critère temporel. Toutefois, un inconvénient d’une telle solution est qu’elle ne prend pas en compte le critère de minimisation de la consommation énergétique individuelle de chaque véhicule (en carburant et/ou en énergie électrique issue d’une batterie de stockage électrique). Seuls les flux de trafic globaux sont pris en compte, généralement pour la synchronisation des horaires et la réduction globale de la consommation de carburant correspondant à une flotte de véhicules.

Il existe donc un besoin de pouvoir disposer d’un procédé d’optimisation de la consommation énergétique d’un véhicule, permettant à ce dernier de calculer le meilleur profil de vitesse à suivre (en termes de minimisation de la consommation énergétique du véhicule) pour parvenir au prochain élément d’infrastructure routière (accélération ou décélération, vitesse moyenne, phases de freinage, etc.) en parcourant la distance depuis la position actuelle du véhicule jusqu'à cet élément, et qui fournisse une synchronisation temporelle optimale avec la phase ou l’état de l’élément d’infrastructure routière (ainsi que le meilleur confort de conduite possible lorsque le véhicule n’est pas autonome). Par « élément d’infrastructure routière » on entend par exemple un feu de circulation routière, un passage à niveau ferroviaire ou bien ou une traversée de voies de circulation de tramway, ou encore tout autre élément d’infrastructure présentant un premier état ouvert ou passant et un second état fermé ou bloquant.

Pour ce faire, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un procédé, mis en oeuvre dans un calculateur embarqué au sein d’un véhicule, d’optimisation de la consommation énergétique du véhicule, le calculateur du véhicule étant relié à un système de gestion de données statiques et/ou dynamiques relatives à l’infrastructure routière et/ou au trafic routier, lesdites données statiques et/ou dynamiques comprenant des données d’état relatives à au moins un élément d’infrastructure routière présentant un premier état ouvert ou passant et un second état fermé ou bloquant, l’élément d’infrastructure routière fonctionnant alternativement dans son premier état et dans son second état selon un cycle de fonctionnement fixe, prédéterminé et prédictible, ledit cycle de fonctionnement et lesdites autres données statiques et/ou dynamiques relatives à l’infrastructure routière et/ou au trafic routier étant fournis en entrée du calculateur, le véhicule étant muni en outre d’un système de navigation et de positionnement du véhicule relié au calculateur, l’itinéraire du véhicule sur une distance prédéterminée étant prédéfini ou prédit au sein du calculateur, le calculateur étant configuré pour calculer un profil de vitesse optimal du véhicule selon une méthode de calcul prédéfinie, ladite méthode de calcul étant configurée pour permettre une minimisation de la consommation énergétique du véhicule, le procédé comportant les étapes suivantes :

- une détermination de la distance entre le véhicule et le prochain élément d’infrastructure routière situé sur l’itinéraire du véhicule ;

- un calcul, en fonction de la distance déterminée, d’un profil de vitesse optimal du véhicule dans un premier mode de calcul de la méthode de calcul dans lequel la vitesse du véhicule au moment d’atteindre ledit élément d’infrastructure routière et la durée pour que le véhicule atteigne l’élément d’infrastructure routière sont laissées libres, l’état de l’élément d’infrastructure routière au moment où le véhicule atteindra l’élément d’infrastructure routière étant supposé être le premier état ouvert ou passant ;

- un calcul, en fonction du profil de vitesse optimal calculé, de la durée pour que le véhicule atteigne ledit élément d’infrastructure routière ;

- une détermination, en fonction de la durée calculée et du cycle de fonctionnement de l’élément d’infrastructure routière, de l’état dudit élément d’infrastructure routière au moment où le véhicule atteindra ledit élément d’infrastructure routière ;

- une comparaison entre ledit état déterminé et le premier état ouvert ou passant de l’élément d’infrastructure routière ;

- si ledit état déterminé de l’élément d’infrastructure routière correspond au premier état ouvert ou passant, une prise en compte, par le calculateur, du profil de vitesse optimal du véhicule calculé selon le premier mode de calcul, pour appliquer ou recommander ledit profil de vitesse optimal au véhicule ;

- si ledit état déterminé de l’élément d’infrastructure routière ne correspond pas au premier état ouvert ou passant : o un calcul, en fonction de la distance déterminée, d’un profil de vitesse optimal du véhicule dans un deuxième mode de calcul de la méthode de calcul dans lequel la vitesse du véhicule au moment d’atteindre ledit élément d’infrastructure routière est fixée à une valeur nulle et est fournie en entrée de la méthode de calcul, et la durée pour que le véhicule atteigne l’élément d’infrastructure routière est laissée libre, l’état de l’élément d’infrastructure routière au moment où le véhicule atteindra l’élément d’infrastructure routière étant supposé être le second état fermé ou bloquant ; o un calcul, en fonction du profil de vitesse optimal calculé, de la durée pour que le véhicule atteigne ledit élément d’infrastructure routière ; o une détermination, en fonction de la durée calculée et du cycle de fonctionnement de l’élément d’infrastructure routière, de l’état dudit élément d’infrastructure routière au moment où le véhicule atteindra ledit élément d’infrastructure routière ; o une comparaison entre ledit état déterminé et le second état fermé ou bloquant de l’élément d’infrastructure routière ; o si ledit état déterminé de l’élément d’infrastructure routière correspond au second état fermé ou bloquant, une prise en compte, par le calculateur, du profil de vitesse optimal du véhicule calculé selon le deuxième mode de calcul, pour appliquer ou recommander ledit profil de vitesse optimal au véhicule ; o si ledit état déterminé de l’élément d’infrastructure routière ne correspond pas au second état fermé ou bloquant :

■ un calcul, en fonction de la distance déterminée, d’un profil de vitesse optimal du véhicule dans un troisième mode de calcul de la méthode de calcul dans lequel la vitesse du véhicule au moment d’atteindre ledit élément d’infrastructure routière est laissée libre, et la durée pour que le véhicule atteigne l’élément d’infrastructure routière est fixée comme étant la durée de passage de l’élément d’infrastructure routière au prochain premier état ouvert ou passant atteignable par le véhicule, ladite durée étant fournie en entrée de la méthode de calcul, l’élément d’infrastructure routière étant supposé venir juste de passer dans son premier état ouvert ou passant au moment où le véhicule atteindra l’élément d’infrastructure routière ;

■ une prise en compte, par le calculateur, du profil de vitesse optimal du véhicule calculé selon le troisième mode de calcul, pour appliquer ou recommander ledit profil de vitesse optimal au véhicule.

Dans la suite de la description, on entend par « atteignable » le fait qu’un élément d’infrastructure routière se situe à une distance du véhicule telle que le véhicule peut atteindre cet élément d’infrastructure routière dans l’état attendu de l’élément d’infrastructure routière (i.e. premier état ouvert ou passant ou second état fermé ou bloquant).

Le procédé selon l’invention comporte un ensemble d’étapes successives d’optimisation, ayant pour but de déterminer un profil de vitesse optimal pour couvrir la distance entre la position actuelle du véhicule et le prochain élément d’infrastructure routière, en minimisant le critère de la consommation énergétique du véhicule. Le procédé selon l’invention met ainsi en oeuvre, de manière alternative, différents modes d’optimisation (ou de calcul) selon la vérification ou non de certaines conditions (vérifiées en fonction de certaines hypothèses prédéfinies). L’objectif est d’anticiper l’état ou la phase à venir de l’élément d’infrastructure routière afin que le véhicule franchisse l’élément d’infrastructure routière lorsque ce dernier est dans son état ouvert ou passant, ou bien s’arrête au niveau de cet élément d’infrastructure routière lorsque ce dernier est dans son état fermé ou bloquant, et ce avec un coût énergétique minimal. A chacune des étapes, un profil de vitesse optimal est calculé pour le véhicule de sorte à obtenir la consommation énergétique minimale lors du parcours de la position actuelle du véhicule à la position du prochain élément d’infrastructure routière à venir sur le trajet, dans l'un des modes d’optimisation (ou de calcul) évoqués ci-dessus. Les différentes étapes du procédé sont calculées le plus rapidement possible au sein du calculateur embarqué, dès que le prochain élément d’infrastructure routière est détecté par le véhicule (avec une distance à cet élément connue, et une phase ou un état de l’élément connu dans son cycle ou sa période de fonctionnement).

Le procédé selon l’invention permet ainsi de calculer le meilleur profil de vitesse à suivre pour le véhicule pour parvenir au prochain élément d’infrastructure routière en parcourant la distance depuis la position actuelle du véhicule jusqu'à cet élément. Le procédé fournit une synchronisation temporelle optimale avec la phase ou l’état de l’élément d’infrastructure routière (au moment où le véhicule atteindra cet élément) tout en permettant une minimisation de la consommation énergétique du véhicule.

Avantageusement, le procédé comporte en outre une étape, mise en oeuvre lorsqu’aucune étape de calcul d’un profil de vitesse optimal du véhicule ne donne de solution acceptable pour le véhicule, de calcul, en fonction de la distance déterminée, d’un profil de vitesse optimal du véhicule dans un quatrième mode de calcul de la méthode de calcul dans lequel la vitesse du véhicule au moment d’atteindre ledit élément d’infrastructure routière est fixée à une valeur nulle, et la durée pour que le véhicule atteigne l’élément d’infrastructure routière est fixée comme étant la durée de passage de l’élément d’infrastructure routière au prochain second état fermé ou bloquant, ladite vitesse du véhicule et ladite durée étant fournies en entrée de la méthode de calcul, l’élément d’infrastructure routière étant supposé venir juste de passer dans son second état fermé ou bloquant au moment où le véhicule atteindra l’élément d’infrastructure routière ; et une étape de prise en compte, par le calculateur, du profil de vitesse optimal du véhicule calculé, pour appliquer ou recommander ledit profil de vitesse optimal au véhicule. Ceci permet de fournir un calcul de vitesse optimal du véhicule pour tous les cas de figures envisageables (même lorsqu’aucun des premier, deuxième et troisième modes de calcul de la méthode de calcul ne donne de solution acceptable pour le profil de vitesse à suivre par le véhicule). En effet, si la durée pour atteindre l’élément d’infrastructure routière lorsqu’il est dans son état ouvert ou passant est trop longue ou trop courte, alors la solution offerte par ce quatrième mode de calcul consiste à accepter que le véhicule s’arrête au niveau de cet élément d’infrastructure routière lorsque ce dernier est dans son état fermé ou bloquant avec une économie d'énergie moindre.

Avantageusement, le véhicule embarque en outre des moyens de mesure ou d’estimation de la distance entre le véhicule et un autre véhicule précédant immédiatement le véhicule et/ou des moyens de mesure ou d’estimation de la vitesse relative dudit autre véhicule, lesdits moyens de mesure ou d’estimation étant reliés au calculateur, et le procédé comporte en outre une étape de détection d’au moins un autre véhicule roulant dans le même sens que le véhicule et se situant entre le véhicule et le prochain élément d’infrastructure routière, sur l’itinéraire du véhicule, et, si au moins un tel autre véhicule est détecté, une étape consistant à déterminer la distance entre le véhicule et ledit tel autre véhicule précédant immédiatement le véhicule sur son itinéraire, puis à remplacer, avant la première étape de calcul, la distance déterminée entre le véhicule et le prochain élément d’infrastructure routière par ladite distance entre le véhicule et ledit tel autre véhicule précédant immédiatement le véhicule sur son itinéraire. Ceci permet de prendre en compte la présence d’au moins un autre véhicule roulant dans le même sens que le véhicule et se situant entre le véhicule et le prochain élément d’infrastructure routière, et d’éviter ainsi tout risque de collision entre le véhicule et ledit au moins un autre véhicule. Selon une caractéristique technique particulière de l’invention, la vitesse relative de l’autre véhicule est par exemple estimée par le calculateur embarqué en fonction du cycle de fonctionnement de l’élément d’infrastructure routière et d’un modèle de réactions de véhicules lors du passage d’un élément d’infrastructure routière de son état fermé ou bloquant à son état ouvert ou passant et vice versa (le modèle pouvant par exemple être pré-enregistré, ou basé sur des équations de prédiction, ou encore basé sur tout autre dispositif... ).

Avantageusement, le procédé comporte en outre une phase de détection d’au moins une condition ou d’au moins un événement prédéterminé(e), et, si au moins une telle condition ou un tel événement prédéterminé(e) est détecté(e), le procédé reboucle sur l’étape de détermination de la distance entre le véhicule et le prochain élément d’infrastructure routière situé sur l’itinéraire du véhicule, en prenant en compte la nouvelle position courante du véhicule. Ceci permet de prendre en compte tout événement de type perturbation sur l’itinéraire du véhicule, ou tout écart de la vitesse réelle du véhicule et/ou de l'état du prochain élément d’infrastructure routière par rapport aux prédictions effectuées, qui pourraient se produire avant que le véhicule n'atteigne la position de cet élément d’infrastructure routière.

Selon une caractéristique technique particulière de l’invention, ladite méthode de calcul prédéfinie est une méthode de calcul mettant en oeuvre le principe du maximum de Pontryagin.

Selon une autre caractéristique technique particulière de l’invention, ledit au moins un élément d’infrastructure routière est un feu de circulation routière, par exemple un feu bicolore ou tricolore. L’état ouvert ou passant correspond alors à la couleur verte de la lumière émise par le feu de circulation. L’état fermé ou bloquant correspond quant à lui à la couleur rouge de la lumière émise par le feu de circulation. Lorsque l’élément d’infrastructure routière est un passage à niveau ferroviaire ou une traversée de voies de circulation de tramway, l’état ouvert ou passant peut correspondre à une non-émission de lumière (ou à des barrières levées), et l’état fermé ou bloquant peut correspondre à un feu clignotant par exemple (ou à des barrières abaissées).

L’invention se rapporte également à un procédé, mis en oeuvre dans un calculateur embarqué au sein d’un véhicule, de commande de la vitesse du véhicule, le calculateur du véhicule étant relié à un système de gestion de données statiques et/ou dynamiques relatives à l’infrastructure routière et/ou au trafic routier, lesdites données statiques et/ou dynamiques comprenant des données d’état relatives à au moins un élément d’infrastructure routière présentant un premier état ouvert ou passant et un second état fermé ou bloquant, l’élément d’infrastructure routière fonctionnant alternativement dans son premier état et dans son second état selon un cycle de fonctionnement fixe, prédéterminé et prédictible, ledit cycle de fonctionnement et lesdites autres données statiques et/ou dynamiques relatives à l’infrastructure routière et/ou au trafic routier étant fournis en entrée du calculateur, le véhicule étant muni en outre d’un système de navigation et de positionnement du véhicule et d’un groupe motopropulseur tous deux reliés au calculateur, l’itinéraire du véhicule sur une distance prédéterminée étant prédéfini ou prédit au sein du calculateur, le calculateur étant configuré pour calculer un profil de vitesse optimal du véhicule selon une méthode de calcul prédéfinie, ladite méthode de calcul étant configurée pour permettre une minimisation de la consommation énergétique du véhicule, le procédé comportant en outre un sous-procédé d’optimisation de la consommation énergétique du véhicule tel que décrit ci-dessus, et une étape de transmission, vers le groupe motopropulseur du véhicule, d’une commande de vitesse établie en fonction du profil de vitesse optimal du véhicule pris en compte.

Ce procédé de commande permet un filtrage de la vitesse du véhicule, en fonction du profil de vitesse optimal du véhicule pris en compte pour minimiser la consommation énergétique du véhicule. Le procédé de commande peut être mis en oeuvre lorsque le calculateur du véhicule est relié à un régulateur de vitesse muni de moyens de calcul d’une vitesse de consigne et relié lui-même au groupe motopropulseur, ou encore lorsque le calculateur est embarqué au sein d’un véhicule autonome ou semi-autonome.

L’invention se rapporte également à un calculateur destiné à être embarqué au sein d’un véhicule, l’itinéraire du véhicule sur une distance prédéterminée étant prédéfini ou prédit au sein du calculateur, le calculateur étant configuré pour calculer un profil de vitesse optimal du véhicule selon une méthode de calcul prédéfinie, ladite méthode de calcul étant configurée pour permettre une minimisation de la consommation énergétique du véhicule, le calculateur comportant des moyens pour mettre en oeuvre les étapes d’un des procédés tels que décrit ci-dessus.

L’invention se rapporte également à un véhicule, notamment automobile, le véhicule embarquant un calculateur tel que décrit ci-dessus et un système de navigation et de positionnement du véhicule relié au calculateur, le calculateur étant apte à être relié à un système de gestion de données statiques et/ou dynamiques relatives à l’infrastructure routière et/ou au trafic routier.

Selon une caractéristique technique particulière de l’invention, le véhicule comporte en outre un dispositif d’affichage apte à afficher une vitesse du véhicule et/ou un régulateur de vitesse muni de moyens de calcul d’une vitesse de consigne et relié à un groupe motopropulseur du véhicule, ledit dispositif d’affichage et/ou ledit régulateur de vitesse étant relié(s) au calculateur.

De préférence, le véhicule est un véhicule autonome ou semi-autonome.

L’invention se rapporte également à un produit programme d’ordinateur, téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, le produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, lesdites instructions de programme étant configurées pour mettre en oeuvre les étapes d’un des procédés tels que décrit ci-dessus lorsque lesdites instructions sont exécutées sur un calculateur tel que décrit ci-dessus.

On décrira ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, des formes d’exécution de la présente invention, en référence aux figures annexées sur lesquelles :

[Fig.1 ] illustre schématiquement ensemble comprenant un véhicule et un feu de circulation routière, le véhicule étant muni d’un calculateur embarqué ;

[Fig.2] est un organigramme représentant un procédé de commande de la vitesse d’un véhicule, comprenant un sous-procédé d’optimisation de la consommation énergétique du véhicule, mis en oeuvre par le calculateur de la figure 1 , selon la présente invention ; et [Fig.3] illustre schématiquement un cycle de fonctionnement ainsi qu’un horizon temporel de prédiction des états du feu de circulation routière de la figure 1 .

En se référant à la figure 2 la présente invention concerne un procédé, mis en oeuvre dans un calculateur 4 embarqué au sein d’un véhicule 2 (visible sur la figure 1 ), de commande de la vitesse du véhicule 2. Le véhicule 2 est typiquement un véhicule automobile, par exemple (mais non limitativement) un véhicule autonome ou semi-autonome. Le véhicule 2 évolue au sein d’un environnement routier dans lequel un ou plusieurs éléments d’infrastructure routière 6 sont agencés. Chaque élément d’infrastructure routière 6 (qui est par exemple un feu tricolore de circulation routière dans l’exemple de réalisation particulier de la figure 1 ) présente un premier état ouvert ou passant et un second état fermé ou bloquant. Lorsque l’élément d’infrastructure routière 6 est un feu de circulation routière, le premier état ouvert ou passant correspond à la couleur verte de la lumière émise par le feu, et le second état fermé ou bloquant correspond quant à lui à la couleur rouge. Chaque élément d’infrastructure routière 6 fonctionne alternativement dans son premier état et dans son second état selon un cycle de fonctionnement 7 fixe, prédéterminé et prédictible. Un tel cycle de fonctionnement 7 est illustré à titre d’exemple sur la figure 3, pour un feu de circulation routière 6. Sur cette figure 3, les phases du cycle 7 correspondant au premier état ouvert ou passant du feu de circulation routière 6 sont matérialisées par la référence E1 , et les phases du cycle 7 correspondant au second état fermé ou bloquant sont matérialisées par la référence E2. Sur la figure 3, l’axe des abscisses correspond à l’axe du temps et un troisième état E3 du feu de circulation routière 6 est représenté (ce troisième état E3 correspond à un état intermédiaire « orange » du feu de circulation routière 6).

Le calculateur 4 fait par exemple partie d’une unité de traitement de données stockant une application ou programme informatique apte à coopérer avec le calculateur 4 (l’unité de traitement de données et l’application ou le programme informatique n’étant pas représentés sur la figure 1 pour des raisons de clarté). En variante, l’application ou le programme informatique est stocké(e) directement dans le calculateur 4. Le calculateur 4 est relié au groupe motopropulseur du véhicule (non représenté) et à un système 8 de gestion de données statiques et/ou dynamiques relatives à l’infrastructure routière et/ou au trafic routier. Plus précisément, le calculateur 4 est par exemple relié au système 8 de gestion de données statiques et/ou dynamiques via des moyens de communication sans fil 10 embarqués au sein du véhicule 2. Les moyens de communication sans fil 10 sont par exemple constitués d’un émetteur / récepteur de données couplé à une carte électronique de communication de type carte SIM (de l’anglais « Subscriber Identity Module »). Le système 8 de gestion de données statiques et/ou dynamiques est par exemple configuré selon une architecture « en nuage » (ou « cloud » en anglais) et permet de fournir (voire de prédire) un horizon temporel H1 quant au cycle de fonctionnement 7 (ou période de changement d’état) des éléments d’infrastructure routière 6 détectés devant le véhicule sur son parcours, en fonction notamment de la vitesse du véhicule et de la densité de trafic sur la route. En effet, les données statiques et/ou dynamiques gérées par le système de gestion 8 et transmises au calculateur 4 du véhicule comprennent notamment des données d’état relatives aux éléments d’infrastructure routière 6. L’horizon temporel H1 fourni (ou prédit) par le système de gestion 8 est visible sur la figure 3, et permet d’obtenir les états ou phases de chaque élément d’infrastructure routière 6 détecté devant le véhicule, dans l’intervalle de temps défini par l’horizon temporel H1. Le système de gestion 8 est par exemple un système de type « horizon électronique d’informations » (ou « eHorizon » en anglais, qui est basé classiquement sur le standard de format de données ADASIS - de l’anglais « Advanced Driver- Assistance Systems Interface Specifications » - pour les systèmes d’aide à la conduite prédictifs, ou sur tout autre type de dispositif). De manière connue en soi, un tel système de type « eHorizon » permet de gérer aussi bien des données statiques relatives à l’infrastructure routière (telles que par exemple la nature des routes, des carrefours, les vitesses limites réglementaires appliquées, etc.), que des données dynamiques (vitesse moyenne des véhicules situés sur la route, densité du trafic, données dynamiques relatives aux éléments d’infrastructure routière 6, etc.). Un tel système de type « eHorizon » est apte à recevoir ces données, à les décoder (via un décodeur), à les reconstituer (via un reconstructeur de données), et à les transmettre au calculateur 4, et met en oeuvre des algorithmes de prédiction de trajet des véhicules 2 utilisant la notion de « trajet ou chemin le plus probable » (« Most Probable Path » en anglais).

Le calculateur 4 est configuré pour calculer un profil de vitesse optimal du véhicule 2 selon une méthode de calcul prédéfinie. Cette méthode de calcul prédéfinie (qui est par exemple pré-enregistrée dans l’unité de traitement de données comportant le calculateur 4) est configurée pour permettre une minimisation de la consommation énergétique du véhicule 2. Cette méthode de calcul prédéfinie est par exemple une méthode de calcul mettant en oeuvre le principe du maximum de Pontryagin. En variante, la méthode de calcul peut être toute autre méthode de calcul mettant en oeuvre une optimisation à état final fixe ou libre et permettant une minimisation de la consommation énergétique du véhicule 2 (comme par exemple une méthode à programmation dynamique - « Dynamic Programming » en anglais, ou encore une méthode de Lagrange ou une méthode basée sur des réseaux de neurones).

Outre le calculateur 4 et les moyens de communication sans fil 10, le véhicule 2 embarque également un système 12 de navigation et de positionnement du véhicule 2, relié au calculateur 4. Le système de navigation et de positionnement 12 est par exemple un système GPS (de l’anglais « Global Positioning System >>). La carte de navigation implémentée au sein du système de navigation et de positionnement 12 est instrumentée. De préférence, le véhicule 2 embarque également un dispositif d’affichage 14 (tel qu’un écran par exemple), relié au calculateur 4. De préférence encore, le véhicule 2 embarque également un dispositif d’aide à la conduite ADAS 16 (de l’anglais « Advanced Driver-Assistance Systems ») de type radar ou LiDAR, relié au calculateur 4. Un tel dispositif d’aide à la conduite ADAS 16 forme typiquement un moyen de mesure ou d’estimation de la distance entre le véhicule 2 et un autre véhicule précédant immédiatement le véhicule 2, et/ou un moyen de mesure ou d’estimation de la vitesse relative de cet autre véhicule. Selon un exemple de réalisation particulier de l’invention, le véhicule 2 comporte également un régulateur de vitesse (non représenté) muni de moyens de calcul d’une vitesse de consigne et relié au groupe motopropulseur du véhicule 2 d’une part, et au calculateur 4 d’autre part. Comme illustré sur la figure 2, le procédé comporte un sous-procédé 20, mis en oeuvre dans le calculateur 4 embarqué au sein d’un véhicule 2, d’optimisation de la consommation énergétique du véhicule 2.

Initialement, le cycle de fonctionnement 7 (au moins sur l’horizon temporel H1 ) de chaque élément d’infrastructure routière 6 situé sur l’itinéraire du véhicule (ou au moins du prochain élément d’infrastructure routière 6 à venir), ainsi que les autres données statiques et/ou dynamiques relatives à l’infrastructure routière et/ou au trafic routier et gérées par le système de gestion 8, sont fournis en entrée du calculateur 4 via le système de gestion 8. En outre, l’itinéraire du véhicule 2 sur une distance prédéterminée est prédéfini (par exemple via une entrée utilisateur) ou prédit (par exemple via le système de gestion 8 qui transmet les informations au calculateur 4) au sein du calculateur 4. Le calculateur 4 exécute par exemple l’application ou le programme informatique pour la mise en oeuvre du procédé.

Le sous-procédé 20 comporte une étape initiale 22 au cours de laquelle le calculateur 4 détermine la distance D1 entre le véhicule 2 et le prochain élément d’infrastructure routière 6 situé sur l’itinéraire du véhicule 2.

De préférence, le sous- procédé 20 comporte une étape suivante 23 au cours de laquelle le calculateur 4 détecte qu’au moins un autre véhicule roule dans le même sens que le véhicule 2 et se situe entre le véhicule 2 et le prochain élément d’infrastructure routière 6, sur l’itinéraire du véhicule 2. Cette étape de détection 23 est par exemple effectuée via des données transmises au calculateur 4 par le dispositif d’aide à la conduite ADAS 16 de type radar ou LiDAR. Selon un exemple de réalisation particulier, la vitesse relative de l’autre véhicule est par exemple estimée par le calculateur 4 en fonction du cycle de fonctionnement 7 du prochain élément d’infrastructure routière 6 et d’un modèle (par exemple pré-enregistré ou bien basé sur des équations de prédiction) de réactions de véhicules lors du passage d’un élément d’infrastructure routière de son état fermé ou bloquant à son état ouvert ou passant et vice versa (temps de redémarrage des véhicules). Si au moins un tel autre véhicule est détecté par le calculateur 4, le sous-procédé 20 comporte une étape suivante 24 au cours de laquelle le calculateur 4 détermine la distance entre le véhicule 2 et le véhicule précédant immédiatement le véhicule 2 sur son itinéraire, puis remplace la distance D1 déterminée au cours de l’étape initiale 22 par cette distance.

Le sous-procédé 20 comporte une étape suivante 26 au cours de laquelle le calculateur 4 calcule, en fonction de la distance D1 déterminée lors de l’étape initiale 22 ou de la distance déterminée lors de l’étape 24, un profil de vitesse optimal du véhicule 2 dans un premier mode de calcul de la méthode de calcul. Dans ce premier mode de calcul, la vitesse du véhicule 2 au moment d’atteindre le prochain élément d’infrastructure routière 6 et la durée pour que le véhicule 2 atteigne ce prochain élément d’infrastructure routière 6 sont laissées libres (en tenant éventuellement compte de la vitesse relative d’un autre véhicule situé devant le véhicule 2, dans le cas où un tel véhicule a été détecté au cours de l’étape 23 - dans un tel cas de figure, le calcul de profil de vitesse optimal est adapté pour synchroniser les vitesses au moment d’atteindre ce véhicule roulant devant). Dans ce premier mode de calcul de la méthode calcul, une hypothèse est faite consistant à supposer que le prochain élément d’infrastructure routière 6 sera dans son premier état ouvert ou passant au moment où le véhicule 2 atteindra cet élément d’infrastructure routière 6.

Le sous- procédé 20 comporte une étape suivante 28 au cours de laquelle le calculateur 4 calcule, en fonction du profil de vitesse optimal calculé au cours de l’étape 26, la durée pour que le véhicule 2 atteigne le prochain élément d’infrastructure routière 6 ou le prochain véhicule situé devant le véhicule 2 (dans le cas où un tel véhicule a été détecté au cours de l’étape 23).

Le sous- procédé 20 comporte une étape suivante 30 au cours de laquelle le calculateur 4 détermine, en fonction de la durée calculée au cours de l’étape 28 et du cycle de fonctionnement 7 du prochain élément d’infrastructure routière 6, l’état de cet élément d’infrastructure routière 6 au moment où le véhicule 2 atteindra cet élément d’infrastructure routière 6.

Le sous- procédé 20 comporte une étape suivante 32 au cours de laquelle le calculateur 4 compare l’état du prochain élément d’infrastructure routière 6 déterminé au cours de l’étape 30, au premier état ouvert ou passant de cet élément d’infrastructure routière 6.

Si l’état du prochain élément d’infrastructure routière 6 déterminé au cours de l’étape 30 correspond au premier état ouvert ou passant, le sous- procédé 20 comporte une étape suivante 34 au cours de laquelle le calculateur 4 prend en compte le profil de vitesse optimal du véhicule 2 calculé au cours de l’étape 26, pour appliquer ou recommander ce profil de vitesse optimal au véhicule 2. Le sous-procédé 20 se termine alors.

Si l’état du prochain élément d’infrastructure routière 6 déterminé au cours de l’étape 30 ne correspond pas au premier état ouvert ou passant (et correspond donc au second état fermé ou bloquant), le sous-procédé 20 comporte une étape suivante 36 au cours de laquelle le calculateur 4 calcule, en fonction de la distance D1 déterminée lors de l’étape initiale 22 ou de la distance déterminée lors de l’étape 24, un profil de vitesse optimal du véhicule 2 dans un deuxième mode de calcul de la méthode de calcul. Dans ce deuxième mode de calcul, la vitesse du véhicule 2 au moment d’atteindre le prochain élément d’infrastructure routière 6 est fixée à une valeur nulle et est fournie en entrée de la méthode de calcul. La durée pour que le véhicule 2 atteigne le prochain élément d’infrastructure routière 6 est laissée libre (en tenant éventuellement compte de la vitesse relative d’un autre véhicule situé devant le véhicule 2, dans le cas où un tel véhicule a été détecté au cours de l’étape 23 - dans un tel cas de figure, le calcul de profil de vitesse optimal est adapté pour synchroniser les vitesses au moment d’atteindre ce véhicule roulant devant). Dans ce deuxième mode de calcul de la méthode calcul, une hypothèse est faite consistant à supposer que le prochain élément d’infrastructure routière 6 sera dans son second état fermé ou bloquant au moment où le véhicule 2 atteindra cet élément d’infrastructure routière 6.

Le sous-procédé 20 comporte une étape suivante 38 au cours de laquelle le calculateur 4 calcule, en fonction du profil de vitesse optimal calculé au cours de l’étape 36, la durée pour que le véhicule 2 atteigne le prochain élément d’infrastructure routière 6 ou le prochain véhicule situé devant le véhicule 2 (dans le cas où un tel véhicule a été détecté au cours de l’étape 23).

Le sous-procédé 20 comporte une étape suivante 40 au cours de laquelle le calculateur 4 détermine, en fonction de la durée calculée au cours de l’étape 38 et du cycle de fonctionnement 7 du prochain élément d’infrastructure routière 6, l’état de cet élément d’infrastructure routière 6 au moment où le véhicule 2 atteindra cet élément d’infrastructure routière 6.

Le sous-procédé 20 comporte une étape suivante 42 au cours de laquelle le calculateur 4 compare l’état du prochain élément d’infrastructure routière 6 déterminé au cours de l’étape 40, au second état fermé ou bloquant de cet élément d’infrastructure routière 6.

Si l’état du prochain élément d’infrastructure routière 6 déterminé au cours de l’étape 40 correspond au second état fermé ou bloquant, le sous- procédé 20 comporte une étape suivante 44 au cours de laquelle le calculateur 4 prend en compte le profil de vitesse optimal du véhicule 2 calculé au cours de l’étape 36, pour appliquer ou recommander ce profil de vitesse optimal au véhicule 2. Le sous-procédé 20 se termine alors.

Si l’état du prochain élément d’infrastructure routière 6 déterminé au cours de l’étape 40 ne correspond pas au second état fermé ou bloquant (et correspond donc au premier état ouvert ou passant), le sous-procédé 20 comporte une étape suivante 46 au cours de laquelle le calculateur 4 calcule, en fonction de la distance D1 déterminée lors de l’étape initiale 22 ou de la distance déterminée lors de l’étape 24, un profil de vitesse optimal du véhicule 2 dans un troisième mode de calcul de la méthode de calcul. Dans ce troisième mode de calcul, la vitesse du véhicule 2 au moment d’atteindre le prochain élément d’infrastructure routière 6 est laissée libre (en tenant éventuellement compte de la vitesse relative d’un autre véhicule situé devant le véhicule 2, dans le cas où un tel véhicule a été détecté au cours de l’étape 23 - dans un tel cas de figure, le calcul de profil de vitesse optimal est adapté pour synchroniser les vitesses au moment d’atteindre ce véhicule roulant devant). La durée pour que le véhicule 2 atteigne le prochain élément d’infrastructure routière 6 est fixée comme étant la durée de passage de cet élément d’infrastructure routière 6 au prochain premier état ouvert ou passant atteignable par le véhicule 2, et est fournie en entrée de la méthode de calcul. Dans ce troisième mode de calcul de la méthode calcul, une hypothèse est faite consistant à supposer que le prochain élément d’infrastructure routière 6 viendra juste de passer dans son premier état ouvert ou passant au moment où le véhicule 2 atteindra cet élément d’infrastructure routière 6.

Le sous-procédé 20 comporte une étape suivante 48 au cours de laquelle le calculateur 4 prend en compte le profil de vitesse optimal du véhicule 2 calculé au cours de l’étape 46, pour appliquer ou recommander ce profil de vitesse optimal au véhicule 2. Le sous-procédé 20 se termine alors. De préférence, le sous-procédé 20 comporte également une étape 50, mise en oeuvre après l’étape 46 lorsqu’aucune étape 26, 36, 46 de calcul d’un profil de vitesse optimal du véhicule 2 ne donne de solution acceptable pour le véhicule 2, au cours de laquelle le calculateur 4 calcule, en fonction de la distance D1 déterminée lors de l’étape initiale 22 ou de la distance déterminée lors de l’étape 24, un profil de vitesse optimal du véhicule 2 dans un quatrième mode de calcul de la méthode de calcul. Par « solution acceptable pour le véhicule », on entend toute solution mathématique compatible avec les contraintes physiques et réglementaires relatives au véhicule 2, à l’infrastructure routière ou au réseau routier (telles que par exemple les vitesses maximales autorisées sur le réseau). Dans ce quatrième mode de calcul de la méthode calcul, la vitesse du véhicule 2 au moment d’atteindre le prochain élément d’infrastructure routière 6 est fixée à une valeur nulle, et la durée pour que le véhicule 2 atteigne le prochain élément d’infrastructure routière 6 est fixée comme étant la durée de passage de cet élément d’infrastructure routière 6 au prochain second état fermé ou bloquant. La vitesse du véhicule 2 au moment d’atteindre le prochain élément d’infrastructure routière 6 et la durée pour que le véhicule 2 atteigne le prochain élément d’infrastructure routière 6 sont fournies en entrée de la méthode de calcul. Dans ce quatrième mode de calcul de la méthode calcul, une hypothèse est faite consistant à supposer que le prochain élément d’infrastructure routière 6 viendra juste de passer dans son second état fermé ou bloquant au moment où le véhicule 2 atteindra cet élément d’infrastructure routière 6. Le sous-procédé 20 comporte une étape suivante 52 au cours de laquelle le calculateur 4 prend en compte le profil de vitesse optimal du véhicule 2 calculé au cours de l’étape 50, pour appliquer ou recommander ce profil de vitesse optimal au véhicule 2. Le sous-procédé 20 se termine alors.

De préférence encore, le sous-procédé 20 comporte en outre une phase de détection, par le calculateur 4, d’au moins une condition ou d’au moins un événement prédéterminé(e) (une telle phase de détection n’étant pas représentée sur la figure 2 mais pouvant intervenir à tout moment entre l’étape 23 et l’étape 52). Si au moins une telle condition ou un tel événement prédéterminé(e) est détecté(e) par le calculateur 4, le sous-procédé 20 reboucle sur l’étape initiale 22 de détermination de la distance entre le véhicule 2 et le prochain élément d’infrastructure routière 6 situé sur l’itinéraire du véhicule 2, en prenant en compte la nouvelle position courante du véhicule 2. Un tel événement prédéterminé est par exemple un événement de type perturbation sur l’itinéraire du véhicule. Une telle condition prédéterminée est par exemple s’il y a un écart entre la vitesse réelle du véhicule 2 et la prédiction effectuée par le calculateur 4, ou encore s’il y a un écart entre l'état effectif du prochain élément d’infrastructure routière 6 et la prédiction effectuée par le calculateur 4.

Le procédé de commande de la vitesse du véhicule 2 comporte une étape finale 54 au cours de laquelle le calculateur 4 transmet, à destination du groupe motopropulseur du véhicule 2, une commande de vitesse établie en fonction du profil de vitesse optimal du véhicule pris en compte au cours de l’une des étapes 34, 44, 48 ou 52. Lorsque le véhicule 2 comporte un régulateur de vitesse, la commande de vitesse est transmise à ce régulateur par le calculateur 4, le régulateur de vitesse calculant alors une vitesse de consigne établie en fonction de cette commande de vitesse. La vitesse du véhicule 2 est alors régulée selon cette vitesse de consigne (qui peut varier en fonction de la commande de vitesse calculée). Le véhicule 2 peut également être, en variante, un véhicule autonome ou semi-autonome, auquel cas la commande de vitesse peut être transmise directement par le calculateur 4 au groupe motopropulseur du véhicule 2. En variante encore, le procédé 20 d’optimisation de la consommation énergétique du véhicule 2 selon l’invention peut être utilisé pour recommander au conducteur le profil de vitesse optimal du véhicule 2 pris en compte par le calculateur 4 (dans ce cas de figure, il n’y a plus d’étape finale 54). Cette recommandation est par exemple effectuée via un affichage d’informations sur le dispositif d’affichage 14, de telles informations prenant par exemple la forme d’une zone graphique colorée (dynamique) de recommandation, à l’intérieur de laquelle le conducteur est incité à positionner une aiguille matérialisant la vitesse du véhicule 2 (la position de l’aiguille étant commandée par la pédale d’accélérateur).

Une fois que le véhicule a franchi l’élément d’infrastructure routière 6, le procédé de commande de la vitesse du véhicule 2 reboucle sur le sous-procédé 20 pour le prochain élément d’infrastructure routière se situant sur l’itinéraire du véhicule 2. Le procédé d’optimisation de la consommation énergétique d’un véhicule 2 selon l’invention permet au véhicule 2 de calculer le meilleur profil de vitesse à suivre pour parvenir au prochain élément d’infrastructure routière 6 en parcourant la distance depuis la position actuelle du véhicule 2 jusqu'à cet élément 6, et fournit une synchronisation temporelle optimale avec la phase ou l’état de cet élément d’infrastructure routière 6. Un tel procédé permet ainsi une minimisation optimale de la consommation énergétique du véhicule, et offre des gains sur la consommation énergétique de ce dernier de l’ordre de 10 % à 20 % selon les situations de conduite. En outre, le procédé selon l’invention est applicable à tout type de véhicule (véhicules à deux, trois ou quatre roues, véhicules commerciaux, bus, camions, etc.).