| Titre : | Commande d’un Système Multi-Sources Dédié au Véhicule Électrique |
| Auteurs : | Mehdi SELLALI, Auteur ; Achour Betka, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2020 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Stratégies de gestion de l’énergie,Véhicules électriques,Véhicules hybrides à pile à combustible,Logique floue,Variations paramétriques linéaires,Contrôle prédictif. iii |
| Résumé : |
Au cours des dernières décennies, les stratégies de gestion de l’énergie (SGE) dans les
véhicules électriques (VEs) et les véhicules électriques à pile à combustible (PàC) ont fait l’objet d’un grand intérêt en raison de son augmentation importante de l’utilisation afin d’améliorer les performances du véhicule ainsi que d’avoir une répartition optimale de la puissance entre les sources impliquées. La plupart des travaux actuels sont principalement basés sur la répartition de la puissance en fonction de la dynamique de la source, sans tenir compte de la régulation de l’état de charge des sources auxiliaires ainsi que de la dégradation des sources d’énergie embarquées. Pour combler cette lacune, cette thèse présente deux SGE pour un système de stockage hybride composé par des batteries et des super-condensateurs (SCs) dans un VE comme une première partie. Dans la deuxième partie, un autre système hybride a été étudié, il est constitué d’une PàC et des batteries lithium-ion utilisés pour la motorisation d’un véhicule réel. Deux stratégies de gestion de l’énergie ont été développées pour le système hybride multisources, la première est une méthode basé sur l’intelligence artificielle qui est la méthode logique floue, tandis que l’autre est une technique d’optimisation qui prend en compte les variations paramétriques linéaires (LPV). Une comparaison a été effectuée pour évaluer les performances des deux techniques. Pour le véhicule électrique à PàC, une SGE soucieuse à la santé de la batterie est basé sur la commande prédictive (MPC) a été développé, ce nouveau travail proposé cherche à maintenir non seulement l’état de charge de la batterie mais aussi à minimiser le vieillissement des batteries et à prolonger leur durée de vie. L’ensemble des systèmes est modélisé par des équations d’état, ainsi l’évaluation des techniques de contrôle proposées est simulée à l’aide du logiciel Matlab-Simulink, puis validée expérimentalement. |
| Sommaire : |
List des Tables xii
Liste des Figures xiii Liste des Acronymes xvi 1 INTRODUCTION 1 1.1 Généralitées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 Problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.4 Structure de la thèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 REVUE DE LA LITTÉRATURE 5 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.2 Points clefs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2.1 Chute du prix des batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2.2 Chargement plus rapide et plus grande densité énergétique des batteries: 10 2.2.3 Préoccupations relatives à la qualité de l’air . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.4 Accroissement des énergies renouvelables . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.5 Soutenir les politiques et réglementations publiques . . . . . . . . . . . 12 2.2.6 Nécessité d’hybridation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3 Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4 Stratégies de gestion d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4.1 Les stratégies fondées sur des règles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4.2 Les stratégies fréquentielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.4.3 Les stratégies d’optimisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.5 Contrôle de la Partie Traction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ix SOMMAIRE x 2.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3 Modélisation 31 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2 Sources alimentant le véhicule électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2.1 Batterie à Plomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2.2 Super condensateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2.3 Pile à combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.3 Modélisation du système hybride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3.1 Modèle de la batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3.2 Modèle du super condensateur (SC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.4 Modèles des convertisseurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.4.1 Modèle du convertisseur Buck-Boost coté SC . . . . . . . . . . . . . . 45 3.4.2 Modèle du convertisseur Buck-Boost entrelacé coté Batterie . . . . . . 46 3.4.3 Modèles de l’onduleur de tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.5 Modèle du bus continu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3.6 Modèles de la partie traction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.6.1 Modèle de la machine synchrone à aimant permanents . . . . . . . . . 49 3.6.2 Modèle dynamique du véhicule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.7 Dimensionnement des sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4 Techniques développées 59 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 4.2 Description de la topologie utilisée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 4.3 Description de la stratégie de gestion d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.3.1 Fuzzification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.3.2 Inférence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4.3.3 Défuzzification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4.3.4 Commande rapprochée des convertisseurs statiques . . . . . . . . . . . 65 4.3.5 Mode de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.4 Contrôle de la partie Traction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.4.1 Régulation de vitesse basée sur le ST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.4.2 Commande des courants basés sur la l’approche ST . . . . . . . . . . . 70 4.4.3 Preuve de stabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.4.4 Modulation Vectorielle SVM pour la commande rapprochée de l’onduleur 72 SOMMAIRE xi 4.5 Superviseur basé sur la Commande Robuste : Approche LPV . . . . . . . . . . 73 4.5.1 Synthèse du contrôleur: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.5.2 Organigramme de l’algorithme LPV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.6 Contrôle Back-Stepping du moteur de traction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5 RESULTATS ET DISCUSSION 84 5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.2 Présentation de la maquette expérimentale réalisée . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.2.1 Carte dSPACE dS1104 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.2.2 Liaison Semikron-dSPACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 5.2.3 Capteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.3 Validation expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.3.1 Superviseur basé sur la logique floue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.3.2 Superviseur LPV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 5.4 Étude comparative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 6 Véhicule hybride à pile à combustible 101 6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 6.2 Architecture du véhicule électrique à PàC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 6.3 Modèle de la pile à combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 6.4 Modèle de dégradation de la batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 6.5 MPC basé sur une SGE soucieuse à la dégradation . . . . . . . . . . . . . . . . 110 6.6 Résultats de simulation et analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 6.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 7 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES 121 7.1 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 7.2 Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Bibliography 127 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/1062 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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