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Chapitre 4
Modélisation fonctionnelle par machine
d’état du véhicule PHEBUS
Ce chapitre est dédié à la modélisation fonctionnelle du véhicule en utilisant une machine d’état qui permet de définir précisément les états du véhicule et les transitions entre ces différents états.
Dans le chapitre précédent, nous avons expliqué l’importance de modéliser le véhicule afin de simuler son fonctionnement d’une part et de déterminer ses lois de commande d’autre part. Ainsi, nous avons élaboré un modèle énergétique dynamique de PHEBUS en utilisant la Représentation Énergétique Macroscopique. Cela nous a permis d’analyser le comportement physique du véhicule. Cette étape est nécessaire, mais elle n’est pas suffisante dans un objectif de mise en œuvre du véhicule. Une étape importante, abordée dans ce chapitre, est la définition des différents états du véhicule (on parlera de “phases de vie”) et, surtout la définition des transitions entre ces différentes phases de vie. Pour ce faire, nous avons élaboré une grande machine d’état, qui sera ensuite programmée directement dans le calculateur (le calculateur BGE) du véhicule. La programmation doit assurer d’une part un fonctionnement correspondant au cahier des charges du véhicule, c’est-à-dire aux attentes des conducteurs, et d’autre part un fonctionnement sûr en cas de défauts provenant de dysfonctionnements des composants ou d’erreurs des utilisateurs.
Modélisation fonctionnelle par machine d’état du véhicule PHEBUS
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4.1. ANALYSE DES PHASES DE VIE DU VEHICULE
Une phase de vie d’un véhicule est une situation du véhicule dans laquelle plusieurs actions peuvent être entreprises. Nous définissons ci-dessous les différentes phases de vie du véhicule PHEBUS. Nous ne prenons pas en compte les phases de vie des organes tels que le calculateur (BGE) et le chargeur de batteries. Un véhicule hybride pourrait ainsi avoir les phases de vie suivante :
· Phase de vie : Arrêt · Phase de vie : Réveil
· Phase de vie : Charge batterie · Phase de vie : Attente du démarrage
o Phase de vie : Contact o Phase de vie : Contact 1
o Phase de vie : Contrôle démarrage · Phase de vie : Mode Electrique
o Phase de vie : Initialisation électrique o Phase de vie : Roulage en mode électrique · Phase de vie : Mode thermique
o Phase de vie : Démarrage thermique o Phase de vie : Roulage en mode thermique · Phase de vie : Arrêt thermique
Il apparait clairement que ces phases de vie ont un lien intrinsèque entre elles, c'est-à-dire qu’il existe des transitions entre les différentes phases de vie. Le graphe de la Figure 4.1 précise ces relations (transitions) entre les différences phases de vie.
On peut remarquer que ce diagramme est représenté sous la forme d’une machine d’état et le passage d’une phase de vie à une autre est régi par une ou plusieurs transitions. Pour franchir une transition, un ensemble de conditions doit être vérifié. Ces conditions sont le résultat d’une analyse fonctionnelle approfondie du véhicule. Par exemple on ne peut pas avoir un véhicule qui roule pendant que le chargeur de batterie est branché sur le réseau EDF. Dans ce cas, il faut donc interdire le démarrage du véhicule lorsque le chargeur est branché.
Nous allons détailler les différentes transitions et les conditions de passage dans la suite de ce chapitre. Toutefois, afin de bien contrôler ces transitions, il est d’abord nécessaire d’analyser précisément chacune des phases de vie. Il est évident qu’il n’est pas possible à ce niveau, de détailler de façon exhaustive toutes les phases de vie du véhicule et toutes les transitions. En particulier, nous avons omis ici l’analyse des défauts, qui est bien entendu nécessaire au bon fonctionnement du véhicule, mais qui n’apporte rien dans la compréhension fonctionnelle du véhicule. L’objet de ce paragraphe est plutôt de montrer l’ampleur de l’analyse qui a été faite et de bien détailler les différents états possibles du véhicule PHEBUS.
Modélisation fonctionnelle par machine d’état du véhicule PHEBUS
112 Figure 4.1 : Diagramme des phases de vie.
Modélisation fonctionnelle par machine d’état du véhicule PHEBUS
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4.1.1. Phase de vie : Arrêt
Dans cette phase de vie, le véhicule est complètement immobilisé : aucun élément n’est en fonctionnement. C’est le cas du véhicule garé sur un parking ou dans une garage. Toute l’électronique de gestion d’énergie et de commande est en mode « sommeil » et n’a qu’une très faible consommation énergétique pour éviter de décharger les batteries. Dans cette phase, le conducteur n’est pas dans le véhicule.
Pour que le calculateur détermine que le véhicule est dans la phase d’arrêt il faut lui donner certaines informations sûres et fiables ; ces informations sont donc les conditions qui indiquent au calculateur que le véhicule est à l’arrêt, ce qui permet de prévoir les actions à entreprendre lorsque le véhicule ne sera plus dans cette phase de vie.
Les informations nécessaires mais peut-être pas suffisantes pour que le véhicule soit considéré à l’arrêt par le calculateur sont :
· Présence et position du contact : considérée comme une entrée externe au
calculateur
· Présence prise recharge réseau : une entrée externe
· Vitesse du véhicule nulle : entrée externe ou interne au calculateur · Phase de vie de réveil in : entrée interne au calculateur
· Position pédale de frein : entrée externe au calculateur · Position pédale d’accélérateur : entrée externe au calculateur · Phase de vie réveil out : sortie interne calculateur
· Ok ou Non Ok : Sortie interne au calculateur
La figure 4.2, illustre la modélisation de cette phase vie du point de vue des entrées et sorties.
Figure 4.2 : Modèle phase de vie “Arrêt”.
Les entrées filaires sont les signaux câblés sur des capteurs, les “info interne au soft” sont les informations données généralement par des variables et les sorties peuvent être soient des signaux qui commandent un ou plusieurs organes soit des variables. Dans cette phase de vie