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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: Walter Lhomme Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 188
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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: Keyu Chen Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 202
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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: Ali Castaings Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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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.
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L'objectif principal de ce travail est de développer une stratégie de gestion optimale afin d'améliorer l'efficacité énergétique des véhicules hybrides. Ces travaux comportent une partie analyse expérimentale de la mobilité, une partie modélisation numérique et une partie optimisation de la stratégie de gestion énergétique. L'étude de la mobilité a permis de mettre en avant et de quantifier la prédictibilité des trajets, dus à une forte mobilité contrainte. La modélisation dynamique du véhicule, nécessaire à l'étude de stratégie, a été réalisée par Représentation Energétique Macroscopique (REM) qui est une bonne méthode pour ce type d'étude. La stratégie proposée est basée sur le contrôle prédictif (MPC), résolu par une méthode de Programmation Quadratique, et mis en place en s'appuyant sur la prédiction de cycle issu de l'étude expérimentale. Les perspectives d'améliorations de ces travaux se situent au niveau de la consolidation de la base de données, et du niveau de modélisation de la batterie (impact de la thermique et du vieillissement) et du moteur thermique (prise en compte des polluants).
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Le véhicule hybride est un système complexe constitué de plusieurs sources et l’agencement de sa transmission peut faire appel à plusieurs composants. La possibilité d’avoir des dimensionnements différents de la batterie par rapport au moteur thermique, couplée aux diverses topologies possibles, représente autant de degrés de liberté qui peuvent être exploités pour son optimisation énergétique. Le premier chapitre de ce mémoire expose cette diversité en présentant les différentes classifications usuelles des véhicules hybrides. Hormis quelques applications qui visent à augmenter les performances dynamiques des véhicules (vitesse et accélération), l’objectif de l’hybridation est principalement la réduction de la consommation énergétique et des émissions de polluants. C’est l’objectif énergétique qui est considéré dans ces travaux. Afin d’atteindre cet objectif, des optimisations sont nécessaires sur différents plans. Pour un usage donné, les performances énergétiques du véhicule hybride dépendent de trois aspects fortement interdépendants qui sont i) la topologie de la chaîne de traction (série, parallèle, mixte), ii) le dimensionnement des composants et iii) la stratégie de gestion de l’énergie entre les différentes sources.
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La crise du pétrole et les contraintes écologiques obligent de nombreux constructeurs automobiles à développer des programmes de recherche importants dans le développement des véhicules électriques et hybrides électriques. Dans ce contexte, cette thèse a pour but de vérifier la faisabilité d’une chaine de traction hybride innovante consistant à partir d’unvéhicule thermique existant et à réduire la puissance du moteur thermique tout en ajoutant des moteurs intégrés dans les roues du train arrière. Ce travail a été réalisé dans le cadre d’un projet financé par l’ADEME et en collaboration notamment avec le constructeur automobile AIXAM-MEGA.Plus précisément, le travail de thèse a donc porté sur le dimensionnement des sources énergétiques, la modélisation énergétique et fonctionnelle du véhicule et enfin la réalisation et la caractérisation expérimentale du véhicule.Dans le premier chapitre, l’auteur développe une revue bibliographique relative aux véhicules hybrides électriques existants. Cela permet ensuite d’introduire le concept innovant de chaine de traction hybride décrit ci-dessus, reposant en quelque sorte sur un couplage par la route des puissances de propulsion thermiques et électriques.Dans le deuxième chapitre l’auteur aborde le dimensionnement des sources énergétiques en se focalisant sur les super-condensateurs. Il propose une approche analytique simple de calcul reposant sur les missions définies par le constructeur AIXAM-MEGA. Les modules de supercondensateurs retenus sont ensuite caractérisés expérimentalement (capacité, résistance interne, rendement de stockage...) en prenant en compte l’effet de la température.Les troisième et quatrième chapitres sont consacrés à la modélisation du véhicule. En premier lieu, le troisième chapitre aborde la modélisation énergétique du véhicule. Le véhicule a entièrement été modélisé en utilisant le formalisme de représentation énergétique macroscopique développée initialement au Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électroniquede Puissance de Lille. Ce modèle a permis de développer le contrôle du véhicule. Ensuite, dans le quatrième chapitre, l’auteur présente la modélisation fonctionnelle du véhicule par machine d’état. Cela permet de prévoir le comportement du véhicule dans ses différentes phases de vie et de définir les transitions entre ces différentes phases. Cette étape deprototypage virtuel est essentielle afin de vérifier en amont la fonctionnalité du véhicule et sa sécurité.Enfin, le cinquième et dernier chapitre est entièrement consacré à la caractérisation expérimentale du véhicule. Les différents fonctionnements thermiques, électriques et hybrides sont testés lors de vrais essais de roulage.En conclusion, le travail de thèse a abouti à la réalisation d’un véhicule hybride. Les approches de dimensionnement des sources et de modélisation sont ainsi validées, tout en faisant également la preuve de la faisabilité d’une chaine cinématique hybride électrique avec couplage par la route.
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Ce travail présente la gestion de l'énergie d'un véhicule hybride série. C'est une plate-forme dotée de trois sources d'énergie, deux moteurs thermiques entraînant chacun un alternateur-redresseur, et une batterie. L'objectif est de fournir l'énergie nécessaire pour le fonctionnement des moteurs de traction et des auxiliaires. L'étude a été menée par une démarche hiérarchique. Le premier chapitre modélise les sources d'énergie en commençant par la batterie. L'estimation de son état de charge est obtenue par identification paramétrique. Ensuite un modèle cartographié du moteur thermique est développé. Les deux alternateurs - convertisseurs sont modélisés et associés aux moteurs diesel. Le chapitre 2 traite de la répartition optimale de puissance entre les deux groupes électrogènes dont l'un est à vitesse fixe et l'autre à vitesse variable. Le problème résolu est une optimisation avec comme contrainte la minimisation de la consommation de carburant. Les résultats obtenus montrent l'intérêt du groupe à vitesse variable à faible puissance.La dernière partie du mémoire est consacrée à la simulation et à la mise en œuvre en temps réel du système. Ce chapitre étudie la gestion des consignes d'injection pour les moteurs thermiques et l'élaboration des consignes pour la commande en courant des redresseurs. L'interconnexion des modèles des sources aux signaux du calculateur ou CŒUR du système a permis de simuler le comportement des sources d'énergie du véhicule.Enfin le schéma de mise en oeuvre en temps réel est présenté, les modèles étant remplacés par les sous-ensembles réels du banc. Il apparaît, au travers de cette étude, l'intérêt indéniable du véhicule hybride série pour répondre aux insuffisances du véhicule tout électrique limité par son autonomie. Les premiers essais ont montré l'impact direct des lois de gestion de l'énergie et leur performance sur l'usage du véhicule électrique hybride série.
Author: Janine M. Benyus Publisher: Harper Collins ISBN: 0061958921 Category : Science Languages : en Pages : 324
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Repackaged with a new afterword, this "valuable and entertaining" (New York Times Book Review) book explores how scientists are adapting nature's best ideas to solve tough 21st century problems. Biomimicry is rapidly transforming life on earth. Biomimics study nature's most successful ideas over the past 3.5 million years, and adapt them for human use. The results are revolutionizing how materials are invented and how we compute, heal ourselves, repair the environment, and feed the world. Janine Benyus takes readers into the lab and in the field with maverick thinkers as they: discover miracle drugs by watching what chimps eat when they're sick; learn how to create by watching spiders weave fibers; harness energy by examining how a leaf converts sunlight into fuel in trillionths of a second; and many more examples. Composed of stories of vision and invention, personalities and pipe dreams, Biomimicry is must reading for anyone interested in the shape of our future.
Author: Max Giordano Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1118587529 Category : Business & Economics Languages : en Pages : 389
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This book gives a comprehensive view of the most recent major international research in the field of tolerancing, and is an excellent resource for anyone interested in Computer Aided Tolerating. It is organized into 4 parts. Part 1 focuses on the more general problems of tolerance analysis and synthesis, for tolerancing in mechanical design and manufacturing processes. Part 2 specifically highlights the simulation of assembly with defects, and the influence of tolerances on the quality of the assembly. Part 3 deals with measurement aspects, and quality control throughout the life cycle. Different measurement technologies and methods for estimating uncertainty are considered. In Part 4, different aspects of tolerancing and their interactions are explored, from the definition of functional requirement to measurement processes in a PLM approach.
Author: Ludovic Horrein
Author: Walter Lhomme
Author: Keyu Chen
Author: Ali Castaings
Author: Loïc Joud
Author: Rochdi Trigui
Author: Destiny Conscience Eland Loukakou Bounzeki Mbemba
Author: Daour Diop
Author: Janine M. Benyus
Author: Max Giordano