Présentation réalisée dans le cadre du séminaire Terri 2017. Cette présentation décrit l'apport du véhicule autonome à la consommation d'énergie ainsi que plusieurs projets associés à l'IFSTTAR.

1. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Institut français
des sciences et technologies
des transports, de l’aménagement
et des réseaux
Participation du véhicule autonome
à l’économie d’énergie
Olivier Orfila (IFSTTAR)
Chargé de recherche
Directeur-adjoint LIVIC

2. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Une longue histoire de
l’automatisation
Images de Computer History Museum : http://www.computerhistory.org/atchm/where-to-
a-history-of-autonomous-vehicles/

3. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
De multiples moyens de
transport
• Sur tous les terrains :
du maritime à l’aérien
• Pour tous les usages
: du loisir au
professionnel

4. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Une automatisation incrémentale
• Un constat :
l’automatisation ne
s’impose pas de
manière brutale
• La recherche a
longtemps été seule
sur ce domaine avant
l’intérêt croissant de
l’industrie

5. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Une automatisation incrémentale
• Les innovations issues de la
recherche se diffusent dans
le secteur privé
• Les briques élémentaires du
véhicule autonome sont
déjà sur le marché (et
depuis longtemps !) :

6. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Pourquoi autonomie doit rimer
avec économie ?
• Pression de la régulation
• Augmentation de
l’autonomie (véhicules
électriques)
• Les gains sont
potentiellement
immédiats
• Diminution des coûts
d’entretien
• Les coûts de production
sont faibles
• La réduction des
émissions de particules
ICCT, Historical fleet CO2 emissions performance
and current or proposed passenger vehicle
standards

7. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Pourquoi autonomie doit rimer
avec économie ?
• Pression de la régulation
• Augmentation de
l’autonomie (véhicules
électriques)
• Les gains sont
potentiellement
immédiats
• Diminution des coûts
d’entretien
• Les coûts de production
sont faibles
• La réduction des
émissions de particules
ICCT, Historical fleet CO2 emissions performance
and current or proposed passenger vehicle
standards

8. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
COMMENT LE VEHICULE
AUTONOME PEUT IL RÉDUIRE
LA CONSOMMATION
D’ENERGIE ?

9. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Système de transport et cycle de vie
Construction
Automobile
Production
d’énergie
Construction
d’infrastructure
multimodalité
recyclage
dépollution
réfaction
Réseaux
périurbains -
autoroutes
Réseaux
urbains
Réseaux ruraux
Usage

10. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Quels acteurs des systèmes ?
• Dépendant des niveaux d’automatisation
• Gestionnaires d’infrastructures :
• Réseaux
• Autoroutes
• Villes
• Gestionnaires de flottes :
• Transport marchandises
• Auto partage,…
• Conducteurs
• Constructeurs
• Pouvoirs publics, collectivités
Autoroute
Région
Ville

11. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Quel avenir pour
l’automatisation ?
Autoroute
Région
Ville
SAE 0:
La
plupart
des
véhicules
SAE 1:
ACC,
LKAS,…
SAE 2:
FSRA+
LKS
SAE 3:
Google
,ABV,…
SAE 4
SAE 5
Panneaux, véhicules
environnants
PMV, véhicules
environnants
PMV, véhicules
environnants
+COM
Régulation des
parcours par
l’infrastructure
Régulation des
actionneurs par
l’infrastructure
Régulation
complète par
l’infrastructure

12. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Comment réduire la
consommation d’énergie ?
• En mettant en place des stratégies d’écomobilité
adaptées :
• Auto-partage
• Covoiturage
• Transport collectif

13. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Comment réduire la
consommation d’énergie ?
• En optimisant les tâches de conduite :
• Navigation : Green routing, ecorouting
• Guidage : planification des profils de vitesse
• Stabilisation : contrôle optimal

14. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
S’inspirer de l’humain :
écoconduite
• Avantage :
• Augmente
l’acceptabilité
• Inconvénient :
• Diminue la réduction
potentielle

15. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Une vulgarisation de
l’écoconduite
Peu d’énergie atteint la
roue et les conducteurs
la gaspille !
L’écoconduite =
cuisine des restes

16. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
L’apparition de l’écoconduite
Toyota, Glass of
water
BMW, economètre

17. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Efficacité de l’écoconduite
Wengraf I.: Easy on The Gas, The effeciteveness of ecodriving, RAC Foundation, London,
2012, pp.16-17
Expérimental : 20 semaines
avant et après formation à
l’écoconduite (selon les
règles d’or)
Isuzu Motors: Fuel
economy challenge: Un
trajet avant et après
formation

18. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Ecoconduite automatisée, quel
potentiel ?
• Le véhicule autonome
ne dominera pas tous
les humains au sens
de Pareto.
• Les gains potentiels
sont importants

19. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Automatiser l’écoconduite :
Modélisation de l’écoconduite
• Optimisation du profil de vitesse
et du rapport de boîte avec
critère de consommation, de
temps de parcours et de confort
• H. T. Luu, 2011, Développement de méthodes de réduction de la
consommation en carburant d’un véhicule dans un contexte de sécurité
et de confort : un compromis entre économie et écologie. Thèse de
doctorat, Université d’Evry
• Olivier Orfila, Guillaume Saint Pierre, Cindie Andrieu. (2012) « Gear
Shifting Behavior Model for Ecodriving Simulations Based on
Experimental Data » In EWGT, Paris.
• Ant Colony Optimization
(ecoDriver) pour calcul temps
réel Vitesse(km/h)
Distance (m)
Couple
(Nm)
δ
ωmax2

20. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Automatiser l’écoconduite
: les premiers pas
• Aide informative
• Thèse H. T. Luu, 2011
• Smartphone, ludification
ecoDriver
• Automatisée
• Projet FP7 eFuture, sur
véhicule électrique
Smart and Green ACC
ddriver
Tdriver
V
d
Vi
g
SAGA Mode
Target Speed
Target Acc.
ErrorFlag
Accuracy
Dyn. Limit
Func. Limit
70
Vdriver
eHorizon
•Tu Luu, H.; Nouveliere, L.; Mammar, S.; “Ecological and safe driving assistance
system: Design and strategy”, IV 2010.
•Nouveliere, L. ; Mammar, S. ; Luu, H.-T. “Energy saving and safe driving assistance
system for light vehicles: Experimentation and analysis”, 9th IEEE International
Conference on Networking, Sensing and Control (ICNSC), 2012
•Orfila O., Saint Pierre G., Messias M. (2014), « Development of an ecodriving
assistance application for nomadic devices performing real-time and post trip
coaching for road vehicles », TRA 2014, Paris, La Défense.

21. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Projet eFuture, maximisation de
la régénération
• Définition d’un
domaine de sécurité
• Estimation de
l’espace de recherche
• Calcul de la
décélération optimale
(qui maximise la
régénération)

22. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Optimisation multiobjectifs :
planification de trajectoire
• Calcul des profils
de vitesse
optimaux
• Choix d’un profil à
partir de poids
affectés à chaque
objectif
Vitesse(km/h)
Distance (m)
Couple(Nm)

23. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Impact de l’automatisation
économe
Consommation de carburant dans un trafic
urbain congestionné
• Impact de l’écoconduite sur
un réseau global en fonction
du pourcentage
d’écoconducteurs
• Simulation de trafic sous
AIMSUN (Modèle poursuite
de Gipps, modèle de
consommation d’Alçelik)
• O. Orfila, 2011, Impact of the penetration rate of ecodriver on
traffic and fuel consumption, YR2011, Copenhaguen
Consommation de carburant dans un trafic
interurbain proche de la saturation

24. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Possibles effets rebond
• Plus de km parcourus à vide
• Plus de km parcourus et plus
de véhicules vendus du à
l’amélioration du confort
• Augmentation des
congestions liées au respect
du code de la route ou à la
mise en place de voies
dédiées

25. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Perspectives
• Apprendre de
l’humain en temps
réel
• Implémentation sur le
véhicule électrique
VEDECOM (thèse
VEDECOM)
Machine Learning - University of Washington | Coursera

26. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr
Merci de votre attention
Olivier Orfila
IFSTTAR
25 allée des Marronniers
78000 VERSAILLES
France
Tél. +33 (0)1 30 84 40 25
www.ifsttar.fr
olivier.orfila@ifsttar.fr
www.olivierorfila.fr

27. Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
www.ifsttar.fr