Gestion d'énergie de véhicules multi-sources électriques et hybrides au travers de la représentation énergétique macroscopique PDF Download
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Author: Ali Castaings
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Languages : fr
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Book Description
Les véhicules routiers sont à une étape majeure de leur histoire. Face aux enjeux actuels d'ordre économiques et environnementaux, le véhicule routier du futur se doit d'être le moins énergivore et avoir une empreinte environnementale la plus réduite possible. Les véhicules multi sources représentent des solutions intéressantes afin de répondre à ces préoccupations. Cependant, ces véhicules utilisent des systèmes de propulsion particulièrement complexes tant au niveau de leur architecture que de leur commande. En particulier, la gestion des différentes sources d'énergie représente un point clé pour l'efficacité énergétique et environnementale des véhicules à concevoir. Elle devient un réel challenge dès que l'on dépasse le nombre usuel de deux sources comme dans le cas des véhicules hybrides actuels et des véhicules électriques mixtes (batterie et supercondensateurs). L'objectif des travaux relatifs à cette thèse est de proposer une méthodologie structurée pour la synthèse de la gestion d'énergie en temps réel, de véhicules multi-sources électriques ou hybrides. Cette démarche s'appuie sur une approche systémique utilisant la modélisation et la Représentation Energétique Macroscopique (REM) en tant qu'outil d'aide à la synthèse des modèles et de la commande associée. Une démarche systématique pour la synthèse des stratégies basées sur la commande optimale a été ensuite associée à cet ensemble profitant de la REM comme outil structurant. En effet, la REM respectant la causalité « physique » (causalité intégrale) d'une part, et permettant d'effectuer une distinction claire entre la commande dite « locale » et le niveau « stratégie » d'autre part, la formulation du problème de commande optimale est réalisée de manière efficace et structurée. Ainsi, en partant du cas du véhicule électrique avec un système multi-source batterie/supercondensateurs déjà étudiée dans la littérature, la méthode a été appliquée pour la synthèse d'une loi de gestion d'énergie basée sur la commande optimale. Ensuite, des sources ont été rajoutées pour passer au cas de trois sources en incluant une Pile à combustible puis quatre sources en rajoutant un groupe électrogène. Les principes développés sont validés par simulation et par l'intermédiaire de tests expérimentaux, afin de s'assurer entre autres, de la faisabilité en temps réel des stratégies développées.
Author: Ali Castaings
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les véhicules routiers sont à une étape majeure de leur histoire. Face aux enjeux actuels d'ordre économiques et environnementaux, le véhicule routier du futur se doit d'être le moins énergivore et avoir une empreinte environnementale la plus réduite possible. Les véhicules multi sources représentent des solutions intéressantes afin de répondre à ces préoccupations. Cependant, ces véhicules utilisent des systèmes de propulsion particulièrement complexes tant au niveau de leur architecture que de leur commande. En particulier, la gestion des différentes sources d'énergie représente un point clé pour l'efficacité énergétique et environnementale des véhicules à concevoir. Elle devient un réel challenge dès que l'on dépasse le nombre usuel de deux sources comme dans le cas des véhicules hybrides actuels et des véhicules électriques mixtes (batterie et supercondensateurs). L'objectif des travaux relatifs à cette thèse est de proposer une méthodologie structurée pour la synthèse de la gestion d'énergie en temps réel, de véhicules multi-sources électriques ou hybrides. Cette démarche s'appuie sur une approche systémique utilisant la modélisation et la Représentation Energétique Macroscopique (REM) en tant qu'outil d'aide à la synthèse des modèles et de la commande associée. Une démarche systématique pour la synthèse des stratégies basées sur la commande optimale a été ensuite associée à cet ensemble profitant de la REM comme outil structurant. En effet, la REM respectant la causalité « physique » (causalité intégrale) d'une part, et permettant d'effectuer une distinction claire entre la commande dite « locale » et le niveau « stratégie » d'autre part, la formulation du problème de commande optimale est réalisée de manière efficace et structurée. Ainsi, en partant du cas du véhicule électrique avec un système multi-source batterie/supercondensateurs déjà étudiée dans la littérature, la méthode a été appliquée pour la synthèse d'une loi de gestion d'énergie basée sur la commande optimale. Ensuite, des sources ont été rajoutées pour passer au cas de trois sources en incluant une Pile à combustible puis quatre sources en rajoutant un groupe électrogène. Les principes développés sont validés par simulation et par l'intermédiaire de tests expérimentaux, afin de s'assurer entre autres, de la faisabilité en temps réel des stratégies développées.
Author: Keyu Chen
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Languages : en
Pages : 202
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Book Description
Le domaine du transport, l'un des plus grands secteurs d'énergie, doit affronter des défis importants tels que la sécurité énergétique, le changement climatique et les problèmes de la pollution. Pour répondre à cela, les Véhicules Électriques et Hybrides (VEHs) deviennent une option intéressante. L'un des problèmes clés liées au développement des VEHs est la conception de la commande de ce type de système complexe, lequel est composé de plusieurs sources et sous-systèmes. En utilisant la Représentation Énergétique Macroscopique (REM) qui est une représentation graphique basée sur l'énergie, une structure de commande peut être déduire directement par inversion du modèle. L'objectif de cette thèse est d'établir une REM commune capable de décrire différentes architectures de VEHs. A partir de cette REM, une structure de commande générale est obtenue. Cette structure de commande peut être utilisée pour l'étude de VEH série, parallèle et mixte, en changent seulement différents valeurs de paramètres. Cette REM permet de mieux comprendre les flux de puissance principaux des différent VEHs. En utilisant une approche descendante, la modélisation et la commande des différent VEHs ont été réalisées de manière générale, même si ces VEHs peuvent être très différents les uns des autres en termes de structure. Le temps requis pour la conception de la commande peut être ainsi considérablement réduit. Qui plus est, avec la même structure de commande, les différents VEHs peuvent être comparés plus facilement. La structure commune a été validée expérimentalement sur un émulateur de véhicule hybride série. Différentes gestions énergétiques plus efficaces de VEHs pourraient être développées et comparées. De ce fait, le coût de fabrication, la consommation de carburant et l'émission de CO2 peuvent être réduites.
Author: Walter Lhomme
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Languages : fr
Pages : 188
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Book Description
La résolution du problème de pollution est l'un des défis du XXIème siècle. Ces dernières années ont vu un développement important de Véhicules Électriques Hybrides (VEHs) qui allient les avantages des propulsions thermique (autonomie) et électrique (faible pollution). Le système embarqué est de plus en plus complexe car il multiplie les éléments de conversion énergétique ainsi que les couplages. L'objectif de ce travail est de proposer une méthodologie d'étude de VEHs pour en déduire des règles de commande (gestion locale de l'énergie) et de stratégie (gestion globale de l'énergie). Nous avons utilisé la Représentation Énergétique Macroscopique (REM), qui décrit de manière synthétique des systèmes complexes et leur commande, basée sur le principe d'action et de réaction des éléments connectés. Trois types de véhicules ont ainsi été étudiés, les architectures hybrides série, parallèle et mixte. La REM permet de mettre en avant les nœuds énergétiques des VEHs étudiés. En se basant sur l'exploitation des contraintes et propriétés énergétiques des sous systèmes associés, l'inversion de ces couplages fait apparaître, au sein de la structure de commande locale, les divers degrés de liberté qui mènent à l'articulation de la gestion globale de l'énergie des architectures étudiées. De part la complexité et la multidisciplinarité des véhicules hybrides, ce travail a également participé à l'extension des travaux de formalisme pour la commande et la gestion d'énergie des systèmes à énergies réparties. De nombreux travaux sont en cours et restent à faire pour développer ce type de véhicule.
Author: Ludovic Horrein
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Le véhicule hybride combine plusieurs sources d'énergie pour se déplacer réduisant ainsi sa consommation. La gestion d'énergie est l'organe intelligent du véhicule qui permet de décider comment et quand utiliser ces sources. Différentes gestions sont possibles pour un même véhicule. Plus elle prend de contraintes en considération, plus elle est efficace, mais plus elle est difficile à réaliser en temps réel. La gestion du chauffage habitacle (impactant sensiblement la consommation) est cependant considérée de manière indépendante de la gestion de la chaîne de traction. Les stratégies optimales permettent de déterminer la meilleure répartition de puissance pour obtenir la consommation minimale. Si cette stratégie peut être déterminée d'un point de vue théorique en simulation, elle ne peut pas être reproduite sur un véhicule réel. En revanche, il est possible de déduire une gestion d'énergie temps réel à partir des stratégies optimales. Néanmoins, cette réalisation est complexe et pour le moment non structurée. L'objectif de la thèse est de proposer une gestion d'énergie globale d'un véhicule hybride incluant à la fois le système de traction et de chauffage. Pour cela, les échanges thermiques sont modélisés et organisés suivant le formalisme REM (Représentation Energétique Macroscopique) permettant d'unifier tous les modèles. Des validations expérimentales permettent de s'assurer de la précision des modèles. Enfin, une démarche progressive est proposée afin de construire une gestion d'énergie utilisable en temps réel et dont les résultats sont proches de l'optimum.
Author: Ahmed Neffati
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Languages : fr
Pages : 158
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Book Description
La gestion de l'énergie des véhicules électriques hybrides (VEH) a fait l'objet d'un grand effort scientifique dans les dernières années. En outre, la puissance demandée dans un (VEH) doit être gérée en ligne en respectant les contraintes de charge et d'énergie disponible. Nous nous intéressons en particulier dans notre travail à la gestion de l'énergie d'un véhicule hybride, le problème est la distribution instantanée de la puissance électrique demandée à travers les deux sources d'énergie en optimisant autant que possible la consommation globale d'hydrogène sur un profil de mission donné. Nous commençons dans une première phase d'étude par la caractérisation des profils de mission dans l'objectif de trouver des outils de caractérisation qui nous aideront à choisir des lois de commandes qui s'intègrent dans un processus de gestion d'énergie en ligne. Dans la deuxième phase d'étude, des stratégies de gestion d'énergie qui s'appuient sur des techniques de gestion fréquentielle ont été développées. Ensuite, nous présentons une méthode de gestion d'énergie en ligne basée sur les règles floues, cette méthode a été améliorée par l'application d'une méthode de basculement floue. Cette stratégie conduit la pile à combustible à fonctionner aux points de meilleur rendement. Il a été vérifié que si cette méthode est appliquée en ligne sur un profil inconnu, la consommation obtenue est quasi-optimale.
Author: Thomas Miro Padovani
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Languages : fr
Pages : 0
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Le véhicule hybride électrique dispose de deux sources d'énergie distinctes pour se mouvoir : le carburant, ainsi qu'un système de stockage électrique ayant la particularité d'être réversible. La loi de gestion d'énergie a pour objectif de superviser les flux de puissance dans le groupe motopropulseur en intervenant sur le point de fonctionnement des organes de celui-ci, et ce dans le but d'optimiser un critère donné. La loi de gestion d'énergie se formalise donc par un problème de commande optimale dont le critère à minimiser tient compte de la consommation de carburant du véhicule sur un trajet donné. La solution de ce problème peut se calculer hors ligne lorsque toutes les données du trajet sont parfaitement connues à l'avance, hypothèse qui n'est plus admissible pour une stratégie embarquée sur véhicule dont l'objectif est alors de s'approcher au maximum du résultat optimal. Les travaux présentés dans ce manuscrit mettent en avant la commande optimale orientée multi-objectif pour répondre à la problématique du compromis inter-prestations au coeur du développement d'un véhicule de série. Une loi de gestion d'énergie tenant compte du compromis entre consommation et agrément de conduite, ainsi qu'une autre traitant le compromis entre consommation et vieillissement batterie sont proposées. Les stratégies présentées s'inscrivent également dans une approche modulaire tirée de la solution de nature transversale issue de l'Equivalent Consumption Minimization strategy (ECMS). Ainsi, la commande du véhicule hybride rechargeable, du Mild-Hybride, ainsi que d'architectures hybrides complexes disposant d'une transmission automatique, de deux machines électriques ou deux systèmes de stockage électriques, est ici traitée à travers un socle commun. Cette approche permet de réduire le temps de développement des stratégies qui partagent un maximum d'éléments communs.
Author: Jean-Noël Verhille
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Languages : fr
Pages : 254
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Book Description
Le VAL 206 comportant plusieurs machines et/ou plusieurs convertisseurs appartient de fait à la famille des Systèmes Multimachines Multiconvertisseurs (SMM). Ces systèmes se caractérisent par la mise en commun de plusieurs ressources physiques entre les éléments de conversion d'énergie. Il en résulte des couplages (électrique, mécanique ou magnétique) dont la gestion présente des problèmes du point de vue de la commande. La modélisation du VAL 206 présenté dans ce mémoire est réalisée au travers de la Représentation Energétique Macroscopique (REM) basée sur les échanges énergétiques entre les différents éléments. Cette modélisation a permis d'obtenir un modèle de simulation du système de traction global, une comparaison avec des résultats sur système réel ont validé ce modèle. La démarche systématique d'inversion de la REM a permis d'obtenir une Structure Maximale de Commande (SMC) mettant en évidence les grandeurs électriques mécaniques ainsi que les couplages du processus. Diverses simplifications en sont déduites et il a été démontré que la commande actuelle du VAL 206, correspond à une résolution particulière des couplages du type maître-esclave. Parmi les commandes simplifiées, deux structures pratiques de commande ont été plus particulièrement étudiées. Elles offrent des performances dynamiques intéressantes en présence d'une perte d'adhérence du véhicule. L'inversion de la loi de contact roue-sol pose cependant un problème lié à la non-linéarité et la non-stationnarité de ce phénomène. Une commande à modèle de comportement a été utilisée pour palier à ce problème. Ce type de commande a tout d'abord été étendu aux systèmes multimachines. Son utilisation autorise le maintien des performances dynamiques du véhicule en présence d'un phénomène de patinage. Les diverses lois de commande proposées ont été testées sur un banc d'essai expérimental à puissance réduite, ce qui prouve leur faisabilité.
Author: François Badin
Publisher: Editions TECHNIP
ISBN: 2710809869
Category : Electric vehicles
Languages : fr
Pages : 546
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Book Description
L'augmentation rapide de la population mondiale et des besoins associés en énergie, l'épuisement annoncé des ressources énergétiques fossiles et la hausse continue des émissions de gaz à effet de serre (GES), avec les modifications climatiques qu'elle induit, sont parmi les défis majeurs que nous aurons à affronter dans les années et les décennies à venir. Dans ce contexte, l'hybridation des motorisations constitue typiquement une technologie de transition permettant d'améliorer sensiblement les performances énergétiques et environnementales des véhicules actuels, sans modifier profondément leurs typologies d'usage, tout en ouvrant la voie à de nouveaux modes de propulsion pour le plus long terme. Les motorisations hybrides constituent un sujet complexe nécessitant une approche multi-disciplinaire. Cet ouvrage, qui se veut exhaustif, traite du véhicule, des composants, de leur association et de leur contrôle ainsi que des bilans globaux établis sur la vie du véhicule. Il débute par une présentation générale des différentes conditions d'utilisation des véhicules, qui permettront au lecteur d'appréhender les enjeux liés au développement des véhicules hybrides et les méthodes utilisées pour comparer les performances des différentes solutions. Sont ensuite développés les principes et l'utilisation de la motorisation thermique et de la motorisation électrique, les systèmes de stockage de l'énergie embarqués, les principes, architectures, composants spécifiques et fonctionnalités des motorisations hybrides ainsi que la gestion de l'énergie dans ces véhicules. Une analyse globale de différentes motorisations, en cycle de vie (ACV), coûts totaux et disponibilité en matériaux sensibles est aussi présentée. Après avoir pris connaissance de cet ouvrage, le lecteur disposera des bases qui lui permettront d'apprécier les technologies liées au concept d'hybridation, leur mise en oeuvre, leurs bilans et leurs conditions de diffusion. [Source : 4e de couv.]
Author: Alireza Payman
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Languages : fr
Pages : 156
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Book Description
Ce mémoire propose une stratégie de contrôle sans commutation d'algorithme pour un système hybride constituée d'une pile à combustible comme source principale et d'un pack de supercondensateurs comme source auxiliaire. Trois structures de système hybride ont été étudiées. Après avoir évoqué les différentes structures des systèmes hybrides électriques et des techniques utilisées pour les contrôler, deux approches sont traitées. La première est basée sur la notion de platitude permettant d'assurer la gestion des flots d'énergie dans une source hybride et plus généralement dans un système multi sources/multi charges. La stratégie proposée repose sur la génération d'un modèle d'ordre réduit du système et la gestion des flots d'énergie via des trajectoires de référence de certaines grandeurs énergétiques du système. L'impact de ce mode de contrôle sur le dimensionnement des éléments passifs (inductances, condensateurs) de la source hybride a été expliqué. Dans la deuxième stratégie, l'énergie totale stockée dans les hacheurs est prise en compte dans l'élaboration de la commande du système multi sources/multi charges en utilisant une linéarisation entrée/sortie sur les convertisseurs des charges. Un observateur non linéaire a été proposé pour estimer la variation de la caractéristique statique de pile à combustible et permet de garantir un fonctionnement optimal du système hybride. Les architectures de puissance et les modes de commande proposés ont été validés par des résultats simulés et/ou expérimentaux.
Author: Bakou Traore
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les véhicules électriques deviennent graduellement une sérieuse alternative pour faire face aux enjeux aussi bien environnementaux et qu'énergétiques de la planète. Dans ce sens, le secteur des transports, qui représente une part importante de la consommation mondiale de pétrole, assiste depuis quelques années à l'intégration progressive des véhicules électriques. Cependant, en raison des limitations des batteries, ils sont désavantagés par leur autonomie et coût par rapport aux véhicules à combustion interne. Pour améliorer l'autonomie du véhicule, protéger la batterie contre les fortes dynamiques de puissance, et optimiser le dimensionnement du système, d'autres sources telles que la pile à hydrogène et/ou le supercondensateur pourraient être ajoutées, constituant ainsi des sources hybrides. Par ailleurs, en raison des degrés de liberté offerts par un tel système, il ne peut être efficace que s'il est piloté par une intelligente stratégie de gestion de l'énergie qui coordonne la distribution flux d'énergie entre les sources en tenant compte de leurs limites et caractéristiques. Dans cette thèse, l'approche de gestion basée sur le filtrage a été reconsidérée pour une architecture de véhicule comprenant trois sources d'énergie électrique: Pile à combustible, batterie et supercondensateur. Comparées aux méthodes du même genre proposées dans littérature, les stratégies développées dans ce document visent à permettre une utilisation flexible des sources d'énergie tout en réalisant une répartition spectrale des flux d'énergie entre ces sources.
