Grant: Discovery Grants Program - Individual

L'électrification du transport est reconnue comme un moyen de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, parmi les verrous technologiques à surmonter afin de permettre une adoption massive du véhicule électrique figure l'autonomie d'opération limitée. Deux problèmes identifiés par la communauté scientifique sont en partie à l'origine de cette insuffisance : la faible densité énergétique embarquée sur le véhicule et le profil de pilotage non éco-énergétique (dynamique avec de fortes accélérations/décélérations, utilisation non optimisée des accessoires de climatisation/chauffage, etc.). L'inefficacité du pilotage est d'autant plus exacerbée dans le cas de véhicules à basse vitesse (VBV), tels que les fauteuils roulants motorisés (FRM), les chariots élévateurs et les petits véhicules utilitaires. En effet, ces VBV évoluent dans des environnements habités, dynamiques et stochastiques, ce qui demande au conducteur de procéder à des manouvres d'évitement de dangers caractérisées par des accélérations/décélérations brusques. Jusqu'à présent, ces deux problèmes ont été traités séparément, ignorant ainsi leurs effets mutuels sur la dynamique des véhicules. Le programme de recherche investigue une nouvelle approche systémique permettant : (i) l'augmentation de la densité par l'hybridation des sources électriques et (ii) l'assistance active à la navigation pour un pilotage éco-énergétique. Un agent intelligent (module capable de percevoir et d'agir sur son environnement immédiat) sera développé et dédié à chacun de ces aspects. Ainsi, l'agent d'assistance active à la navigation utilisera des capteurs extéroceptifs et une cartographie de l'environnement afin d'agir sur la dynamique du VBV. De son côté, l'agent intelligent de gestion énergétique dont la fonction principale est d'optimiser l'efficacité énergétique, utilisera d'autres capteurs afin d'agir sur la même dynamique. L'intégration de ces deux agents sur le même VBV pose alors le problème de coordination du contrôle. C'est pourquoi trois objectifs principaux sont poursuivis. Le premier vise la densification énergétique par la mise au point d'un agent de contrôle pour les systèmes hybrides (pile à combustible - batteries). Le second objectif concerne la conception d'un agent d'assistance active à la navigation éco-énergétique en environnement stochastique. Enfin, le dernier objectif vise à proposer une nouvelle approche de contrôle collaboratif multi-agents qui ne requiert aucun système de coordination. La démarche scientifique comporte trois étapes essentielles dont la première est consacrée à l'analyse et au développement d'un agent de partage d'énergie hybridée en utilisant l'optimisation non-linéaire d'une fonctionnelle incluant entre autres les cartes d'efficacité et la dégradation des sources ainsi que le coût énergétique. Lors de la seconde étape, un agent intelligent de navigation permettant l'intervention du conducteur dans la chaîne de contrôle du véhicule sera développé en utilisant la cartographie statique basée sur l'approche par éléments finis et une génération de trajectoires utilisant les champs de potentiels artificiels. Enfin la dernière étape s'attèlera à proposer une solution au problème de contrôle collaboratif entre les deux agents en s'appuyant sur la théorie de jeux de Nash. L'originalité de ce programme réside dans l'approche systémique d'augmentation de l'autonomie d'opération d'une plateforme mobile par la mise au point d'un système modulaire de contrôle de sa dynamique qui tient compte à la fois des exigences fonctionnelles et énergétiques. Ces résultats pourront être appliqués à la prochaine génération de véhicules électriques comportant des éléments de navigation active et des sources hybridées à l'hydrogène.