Simulation et optimisation paramétrique de la chaîne de motorisation d'un véhicule électrique PDF Download
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Author: Frédéric Rolland
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Author: Frédéric Rolland
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Author: JEAN-CHARLES.. PAPAZIAN
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Pages : 180
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LES OBJECTIFS DE CE TRAVAIL CONSISTENT A DIMINUER LA CONSOMMATION ENERGETIQUE D'UN VEHICULE ELECTRIQUE. APRES AVOIR MODELISE LA CHAINE DE TRACTION INCLUANT UN MOTEUR ASYNCHRONE, UN ONDULEUR TRIPHASE ET SA COMMANDE AINSI QUE LA MECANIQUE, DEUX VOIES D'OPTIMISATION SONT ABORDEES. LA PREMIERE CONSISTE A OPTIMISER LA COMMANDE EN AMONT DE L'ONDULEUR. DIFFERENTES FAMILLES DE COMMANDES SONT ALORS DEVELOPPEES. LA PREMIERE COMMANDE OPTIMISE UN CRITERE SUR UNE DUREE INSTANTANEE. ELLE A ETE SIMULEE, PUIS IMPLANTEE SUR VEHICULE. ELLE APPORTE UN GAIN D'AUTONOMIE SIGNIFICATIF (QUELQUES POURCENTS) ET DIMINUE LA VARIATION D'UN CYCLE DE CONDUITE A L'AUTRE. LA SECONDE COMMANDE OPTIMISE UN CRITERE SUR UNE DUREE PLUS LONGUE. SOUS CERTAINES HYPOTHESES, C'EST UN RETOUR D'ETAT LINEAIRE AVEC UN CRITERE QUADRATIQUE (COMMANDE LQ). DES PREMIERS RESULTATS DE SIMULATION FONT APPARAITRE DES AUTONOMIES SUPERIEURES A CELLES OBTENUES AVEC LA PREMIERE FAMILLE. LA SECONDE VOIE CONSISTE A OPTIMISER LA COMMANDE AU NIVEAU DE L'ONDULEUR. UNE COMMANDE MINIMISANT LES PERTES DE L'ONDULEUR EST DETERMINEE A PARTIR DES RESULTATS DE SIMULATION. L'ASSOCIATION D'UN CONTROLE DIRECT DU COUPLE ET D'UNE COMMANDE EN PLEINE ONDE A HAUTES VITESSES DIMINUE LES PERTES TOTALES DE L'ONDULEUR DE MANIERE IMPORTANTE (QUELQUES POURCENTS DE LA PUISSANCE NOMINALE)
Author: Rochdi Trigui
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Languages : fr
Pages : 187
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NOTRE TRAVAIL A PORTE SUR LA CONTRIBUTION A LA CONCEPTION D'UN OUTIL MODULAIRE POUR LA SIMULATION DE VEHICULES ELECTRIQUES ET HYBRIDES SUR DES TRAJETS D'USAGE REEL. NOTRE APPORT A CONCERNE PLUS PRECISEMENT LA MOTORISATION ASYNCHRONE DONT LE MODELE PROPOSE ICI TIENT COMPTE DES CONTRAINTES IMPOSEES A L'ENTREE ET A LA SORTIE DU MOTEUR ELECTRIQUE PAR LE TYPE D'USAGE DU VEHICULE. EN EFFET, UNE ETUDE PRELIMINAIRE CONCERNANT L'USAGE REEL D'UN VEHICULE UTILITAIRE ELECTRIQUE DE LIVRAISON NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LE DOMAINE ET LE TEMPS D'UTILISATION DU MOTEUR ELECTRIQUE. CELUI CI EST AMENE A FONCTIONNER EN SURCHARGE PENDANT DES PERIODES DE COURTES DUREES ET A FAIBLES PUISSANCES PENDANT UN TEMPS IMPORTANT. LE MODELE DU MOTEUR ASYNCHRONE EXPOSE DANS CE TRAVAIL PRESENTE DE CE FAIT DES PARAMETRES VARIABLES POUR TENIR COMPTE DES PHENOMENES DE SATURATION MAGNETIQUE, D'EFFET DE PEAU DANS LE ROTOR ET DE L'ELEVATION DE TEMPERATURE. NOUS PRESENTONS LES METHODES POUR L'IDENTIFICATION DE CES PARAMETRES A PARTIR D'ESSAIS A VIDE ET EN CHARGE DU MOTEUR. LES MESURES SONT EFFECTUEES SUR UN BANC D'ESSAI MUNI D'UN ONDULEUR A IGBT ET D'UNE COMMANDE VECTORIELLE. LE MODULE DE CALCUL DEVELOPPE AUTOUR DU MODELE IDENTIFIE PERMET DE CALCULER LES GRANDEURS ELECTRIQUES ET ENERGETIQUES EN OFFRANT PLUSIEURS POSSIBILITES DE FONCTIONNEMENT. CE MODULE EST ENSUITE INTEGRE DANS LE LOGICIEL DE SIMULATION DE VEHICULES ELECTRIQUES ET HYBRIDES VERT DE L'INRETS. L'UTILISATION DE CE LOGICIEL NOUS A PERMIS D'EXAMINER DEUX SOLUTIONS A MOTORISATION ASYNCHRONE. LA PREMIERE A CONCERNE UN VEHICULE URBAIN LEGER DONT L'ETUDE DES PERFORMANCES ET DE CONSOMMATION D'ENERGIE NOUS ONT PERMIS DE COMPARER LES DIFFERENTES STRATEGIES DE COMMANDES ET DE VERIFIER L'IMPORTANCE DE L'USAGE REEL DU VEHICULE. LA DEUXIEME A CONSISTE EN UNE CHAINE DE TRACTION A DEUX MOTEURS ASYNCHRONES POUR UN VEHICULE UTILITAIRE DE LIVRAISON EN VUE D'UNE ECONOMIE D'ENERGIE.
Author: Claude-Éric Barbier
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Pages : 202
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LA DEMARCHE DEVELOPPEE CONSISTE A ELABORER ET A EXPLOITER UN OUTIL DE SIMULATION PERMETTANT D'ANALYSER LE COMPORTEMENT DU VEHICULE ELECTRIQUE A L'ECHELLE DU SYSTEME QU'IL CONSTITUE. LE SIMULATEUR ELABORE INTEGRE LES CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES DU VEHICULE, LE COMPORTEMENT ELECTROMECANIQUE DU GROUPE MOTO-PROPULSEUR ASSOCIE A SON CONVERTISSEUR D'ALIMENTATION ET LES PERFORMANCES DE L'ACCUMULATEUR ELECTROCHIMIQUE. APRES AVOIR EXAMINE LES ENJEUX DE LA TRACTION ELECTRIQUE AUTOMOBILE, UNE ANALYSE DES TECHNOLOGIES REPONDANT PLUS PARTICULIEREMENT AU CAS DU VEHICULE ELECTRIQUE URBAIN, EST PROPOSEE. LES DIFFERENTS SOUS-ENSEMBLES DU SYSTEME SONT ENSUITE MODELISES, EN ATTACHANT UNE IMPORTANCE TOUTE PARTICULIERE A LA CARACTERISATION DE LEUR COMPORTEMENT ENERGETIQUE. LES MODELES SONT ALORS ASSOCIES AU SEIN D'UN MEME ENVIRONNEMENT DE SIMULATION GRACE A L'UTILISATION DE C.A.O. SYSTEME EASY 5X. LE SIMULATEUR SYSTEME DEVELOPPE, EVSYS (ELECTRIC VEHICLE SYSTEM SIMULATOR) EST VALIDE, EN CONFRONTANT LES RESULTATS OBTENUS PAR SIMULATION, SUR DEUX VEHICULES DE REFERENCE AVEC LES PERFORMANCES DONNEES PAR LE CONSTRUCTEUR. LE SIMULATEUR EST, DANS UN PREMIER TEMPS, EXPLOITE EN TANT QU'OUTIL D'ASSISTANCE A LA CONCEPTION POUR ANALYSER LES CONTRAINTES SUR LES COMPOSANTS DU VEHICULE (ACCUMULATEUR, MOTEUR, CONVERTISSEUR, REDUCTEUR), POUR COMPARER LES DIFFERENTES SOLUTIONS TECHNOLOGIQUES ENVISAGEABLES (ACCUMULATEUR PLOMB-ACIDE OU NICKEL-CADMIUM, MOTORISATION COURANT CONTINU, ASYNCHRONE OU SYNCHRONE) ET ENFIN POUR OPTIMISER LE DIMENSIONNEMENT INTERACTIF DES COMPOSANTS. MAIS L'INTERET DU SIMULATEUR DEPASSE LE CADRE INITIAL DU DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS DU VEHICULE. L'OUTIL DEVELOPPE EST AINSI UTILISE POUR OPTIMISER LES STRATEGIES DE CONTROLE DE LA MOTORISATION. DIFFERENTS MODES DE GESTION DU FLUX RELATIFS AUX TROIS TYPES DE MOTORISATION ETUDIEES SONT PROPOSES ET EVALUES EN VUE NOTAMMENT DE MAXIMISER LES PERFORMANCES GLOBALES DU VEHICULE, EN TERME D'AUTONOMIE
Author: Morgan Vincent
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Pour répondre aux exigences réglementaires de plus en plus sévères au regard des émissions de CO2, l'industrie automobile voit poindre l'émergence des chaînes de traction électrique dans des structures véhicules en matériaux composites. Dans ce manuscrit, le point de vue du constructeur automobile est considéré. En effet, pour répondre aux exigences automobiles en compatibilité électromagnétique (CEM) pour l'homologation et la protection de la santé des personnes vis-à-vis des champs électriques et magnétiques, le blindage électromagnétique est l'une des solutions de conception les plus utilisées. Afin d'évaluer les meilleurs concepts à moindre coût et réduire autant que possible les délais de prototypage, la modélisation et la simulation numérique doivent encore se développer et être déployées. Les chapitres de ce manuscrit illustrent, étape par étape, la modélisation, la simulation et la validation expérimentale du blindage d'une architecture de chaîne de traction électrique. Dans un premier temps,l'influence d'un matériau composite à savoir l'époxy renforcé en fibres de carbone est étudié sur les émissions conduites et rayonnées en présence d'un câble blindé. Dans un deuxième temps, une méthodologie de modélisation des câbles blindés et des raccords de masse est proposée dans un environnement électromagnétique où la théorie des lignes de transmission classique ne s'applique pas. Pour valider les deux précédentes parties, des bancs de mesure sont proposés et développés. Les résultats expérimentaux sont comparés à la simulation numérique. La dernière partie considère une chaîne de traction électrique simplifiée en présence de boîtiers métalliques, de câbles de puissance blindés, de raccords de blindage et de raccords de masse dans une structure multi-matériaux dans la bande de fréquences 10 kHz - 300 MHz. Les émissions conduites et rayonnées sont analysées en portant une attention particulière à la perturbation de la réception radio.
Author: Pierre Caillard
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Les travaux de cette thèse portent sur la méthodologie de conception par optimisation d'une chaine de traction de véhicule électrique en phase amont du développement. Dan une première partie, nous avons abordé le contexte environnemental du transport afin d poser la problématique de la conception systémique d'une chaine de traction électrique composée d'une transmission, une machine électrique asynchrone, un onduleur et un batterie. Le cas test est celui du Renault Twizy. La seconde partie explore les possibilité de modélisation puis détaille les modèles analytiques qui ont été choisis pour chaque composant. L'assemblage de ces modèles permet une estimation de l'autonomie d véhicule, au travers du calcul des pertes des composants, et du cout de la chaine d traction. La troisième partie est consacrée aux méthodes et stratégies d'optimisation afin d pouvoir exploiter le modèle système en incluant le cycle de roulage, le contrôle de l machine électrique et les différentes physiques des composants, tout en conservant de temps de calcul raisonnable. Enfin, la dernière partie présente des résultats d'optimisation en comparant différents jeux de variables et objectifs, soulignant l'importance d'un conception systémique. Des essais sur banc permettent de valider les hypothèses qui on été posées.
Author: Sébastien Legand
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Depuis une vingtaine d'années, de nombreux industriels ainsi que des laboratoires de recherche ont entrepris des projets sur la pile à combustible. Bien qu'elle soit encore marginale dans le paysage énergétique français, elle suscite de vastes espoirs notamment dans le domaine automobile. Dans le cadre d'un projet de plate-forme multi-sources, mené par le laboratoire LSIS - CER Arts et Métiers, une étude sur l'impact économique des piles à combustibles a permis de montrer l'intérêt de cette technologie mais aussi les faiblesses rencontrées sur la technologie des membranes échangeuses de protons (PEMFC). Dans la perspective de monter une plate-forme expérimentale, une modélisation du groupe motopropulseur permet de simuler le comportement de la charge vue de la plate-forme, en utilisant une approche systémique grâce à la Représentation Energétique Macroscopique (REM). Une transposition sur un système de simulation dit hardware In the Loop est réalisé au travers d'un couplage de deux moteurs à courant continu.
Author: Xavier Huin
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Pour lutter contre le changement climatique, la Commission européenne a fixé un objectif de réduction d'au moins 30 % des émissions de CO2 des véhicules commerciaux d'ici 2030 par rapport à une période de référence de 2019-2020. De plus, l'introduction de zones à faible émission et zéro-émission dans les grandes villes européennes, comme Paris en 2024, est prévue par les autorités locales afin de limiter ou d'interdire l'utilisation des moteurs à combustion interne dans le but d'améliorer la qualité de l'air. L'hybridation de la chaîne cinématique des véhicules et le développement de moteurs thermiques dédiés à ces applications semble donc s'imposer comme une solution adéquate afin de réduire significativement la consommation de carburant et les émissions de polluants. Cependant, le choix du dimensionnement des composants et de la stratégie de commande de ce type de véhicule peut s'avérer complexe pour répondre aux exigences de performance tout en limitant les coûts du système. En effet, la résolution de ce problème d'optimisation non-linéaire inclut de nombreuses variables continues et discrètes et nécessite l'utilisation d'outils fiables et performants. Dans cette thèse, nous proposons une méthode d'optimisation globale pour le dimensionnement et la commande optimale de véhicules électriques hybrides rechargeables basée sur l'optimisation combinatoire. Le problème couplé original de conception et de gestion de l'énergie de la chaîne cinématique est reformulé en une combinaison de sous-problèmes linéaires en nombre entiers qui sont résolus à l'aide d'un algorithme de type Branch and Bound. La prise en compte de nouvelles contraintes dans le problème d'optimisation sur les émissions de NOx, le nombre d'activation des différents actionneurs ou les zones zéro-émission permet d'améliorer les résultats obtenus. Par ailleurs, l'ajout de nouvelles variables de conception pour le moteur thermique et la batterie permettent de mieux définir les spécifications nécessaires au développement détaillé de ces composants dédiés aux véhicules hybrides. Le problème d'optimisation est évalué sur un cas d'usage moyen de livraison régionale à l'horizon 2030 et les résultats sont validés avec un outil de simulation métier. Enfin, une nouvelle approche analytique pour l'analyse de sensibilité est proposée pour étudier la sensibilité du coût total de possession du véhicule par rapport à la variation de certains paramètres comme les missions de transport ou le dimensionnement de la propulsion électrique avec un coût de calcul très faible.
Author: Benoît Sarrazin
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Les éléments constituant la chaîne de traction sont le plus souvent dissocies et indépendants entre eux (pack de batteries, convertisseur de traction et moteur). L'utilisation des convertisseurs en cascade en tant que convertisseurs de traction a été le cœur de ces travaux de thèse. Les performances énergétiques des convertisseurs en cascade et de l'onduleur de tension classique ont été comparées sur un cycle de conduite normalisé pour différentes configurations sur les convertisseurs de puissance (niveau de tension mis en jeu dans la chaîne de traction, variation du nombre d'onduleurs connectés en série pour les convertisseurs en cascade et variation du nombre de semi-conducteurs en parallèle pour réaliser la fonction des interrupteurs de puissance dans les convertisseurs). D'autres convertisseurs d'électronique de puissance sont nécessaires pour le bon fonctionnement d'un véhicule électrique. L'un de ces convertisseurs est le chargeur de batteries qui puise l'énergie du réseau électrique pour venir recharger les batteries du véhicule. Un autre est le système de monitoring des batteries qui permet d'assurer un équilibrage et un état de charge uniforme entre les différentes cellules qui composent le pack de batteries du véhicule. Dans une optique de mutualisation de fonction du convertisseur de puissance, les convertisseurs en cascade ont été étudiés pour assurer la fonction de chargeur et d'équilibreur lorsque la traction du véhicule n'est pas utilisée.
Author: Brian Armstrong-Hélouvry
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1461539722
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 180
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It is my ambition in writing this book to bring tribology to the study of control of machines with friction. Tribology, from the greek for study of rubbing, is the discipline that concerns itself with friction, wear and lubrication. Tribology spans a great range of disciplines, from surface physics to lubrication chemistry and engineering, and comprises investigators in diverse specialities. The English language tribology literature now grows at a rate of some 700 articles per year. But for all of this activity, in the three years that I have been concerned with the control of machines with friction, I have but once met a fellow controls engineer who was aware that the field existed, this including many who were concerned with friction. In this vein I must confess that, before undertaking these investigations, I too was unaware that an active discipline of friction existed. The experience stands out as a mark of the specialization of our time. Within tribology, experimental and theoretical understanding of friction in lubricated machines is well developed. The controls engineer's interest is in dynamics, which is not the central interest of the tribologist. The tribologist is more often concerned with wear, with respect to which there has been enormous progress - witness the many mechanisms which we buy today that are lubricated once only, and that at the factory. Though a secondary interest, frictional dynamics are note forgotten by tribology.
