Systemic Design Methodologies for Electrical Energy Systems PDF Download

Author: Anne-Laure Allègre
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 237

View

Book Description
Les véhicules thermiques conventionnels se trouvent dans une situation critique. Les solutions Véhicules Electriques (VE) et Véhicules Electriques Hybrides (VEH) nécessitent de stocker à bord du véhicule de l’énergie électrique. Ce stockage se fait principalement par batteries et pose des problèmes d’autonomie, durée de vie et poids. Un moyen pour répondre à ces problématiques consiste à associer deux Systèmes de Stockages d’Energie (SSE) électriques complémentaires. L’objectif de la thèse vise à proposer une méthodologie d’étude des associations de SSE électriques pour VEs et VEHs de façon en déduire des règles de modélisation, de commande et de dimensionnement. Une architecture et une REM générales de VEs mixtes sont établies. La REM générale permet de mieux analyser le système et de simuler l’ensemble des architectures avec un même programme. L’architecture générale permet de tester différentes architectures sur un même banc expérimental. Cette REM est étendue à des véhicules à 3 SSE. La méthodologie de modélisation est appliquée, en particulier, à deux VEs mixtes, puis étendue à un VEH mixte et un VE mixte utilisant trois SSE électriques. Les SSE électriques utilisés sont constitués de batteries et de supercondensateurs. Les structures de commande de chaque véhicule présenté sont élaborées, validées par simulation et par expérimentation en utilisant la simulation Hardware-in-the-Loop (HIL) ou sur véhicule réel. Différentes stratégies de gestion de l’énergie ont été développées pour la voiture électrique mixte. Une étude montre l’influence de ces stratégies notamment sur la consommation de l’énergie électrique de la batterie, sa durée de vie et son dimensionnement.

Author: Xavier Roboam
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118569679
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 290

View

Book Description
This book proposes systemic design methodologies applied to electrical energy systems, in particular analysis and system management, modeling and sizing tools. It includes 8 chapters: after an introduction to the systemic approach (history, basics & fundamental issues, index terms) for designing energy systems, this book presents two different graphical formalisms especially dedicated to multidisciplinary devices modeling, synthesis and analysis: Bond Graph and COG/EMR. Other systemic analysis approaches for quality and stability of systems, as well as for safety and robustness analysis tools are also proposed. One chapter is dedicated to energy management and another is focused on Monte Carlo algorithms for electrical systems and networks sizing. The aim of this book is to summarize design methodologies based in particular on a systemic viewpoint, by considering the system as a whole. These methods and tools are proposed by the most important French research laboratories, which have many scientific partnerships with other European and international research institutions. Scientists and engineers in the field of electrical engineering, especially teachers/researchers because of the focus on methodological issues, will find this book extremely useful, as will PhD and Masters students in this field.

Author: Benoit Robyns
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1119347769
Category : Science
Languages : en
Pages : 292

View

Book Description
This book deals with the management and valuation of energy storage in electric power grids, highlighting the interest of storage systems in grid applications and developing management methodologies based on artificial intelligence tools. The authors highlight the importance of storing electrical energy, in the context of sustainable development, in "smart cities" and "smart transportation", and discuss multiple services that storing electrical energy can bring. Methodological tools are provided to build an energy management system storage following a generic approach. These tools are based on causal formalisms, artificial intelligence and explicit optimization techniques and are presented throughout the book in connection with concrete case studies.

Author: ROBOAM Xavier
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2746281929
Category :
Languages : en
Pages : 434

View

Book Description
Le contexte actuel mène les concepteurs vers des systèmes toujours plus complexes et performants, intégrant un grand nombre d’éléments souvent fortement couplés et appartenant à divers champs de la physique énergétique. Après une présentation de l’approche systémique de conception, ce premier volume rassemble les points-clés permettant de modéliser et de caractériser efficacement des systèmes multiphysiques (formalismes graphiques, Bond Graphs, GIC/REM), d’analyser la qualité et la stabilité des réseaux et de contribuer à la robustesse en conception intégrée. La gestion de l’énergie des systèmes énergétiques hybrides incluant du stockage est également largement détaillée et différentes méthodes statistiques permettant de dimensionner les réseaux ou de caractériser leur sûreté de fonctionnement sont proposées (par exemple, la méthode de Monte-Carlo). Les techniques d’analyse, de synthèse et de gestion présentées dans cet ouvrage participent à l’optimisation des systèmes énergétiques. Elles sont complétées par des approches spécifiquement orientées vers la conception par optimisation, objets du second volume.

Author: Marie-Cécile Pera
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118576926
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 251

View

Book Description
This book focuses on the methods of storage commonly used in hybrid systems. After an introductory chapter reviewing the basics of electrochemistry, Chapter 2 is given over to the storage of electricity in the form of hydrogen. Once hydrogen has been made, we have to be able to convert it back into electricity on demand. This can be done with another energy converter: a fuel cell, the subject of Chapter 3. Such a system is unable to deliver significant dynamics in terms of storage and release of electricity and needs to be supplemented with another solution: a detailed study of supercapacitors is provided in Chapter 4.While the storage systems touched upon in the previous three chapters (hydrogen batteries and supercapacitors) both exhibit advantageous characteristics, at present they are still relatively costly. Thus, the days of the electrochemical accumulator by no means appear to be numbered just yet. This will therefore be the topic of Chapter 5. Finally, on the basis of the elements laid down in the previous chapters, Chapter 6 will focus on electrical hybridization of these storage systems, with a view to enhancing the performance (in terms of energy, lifetime, cost, etc.) of the newly formed system. Aimed at an audience of researchers, industrialists, academics, teachers and students, many exercises, along with corrected solutions, are provided throughout the book. Contents 1. Basic Concepts of Electrochemistry used in Electrical Engineering. 2. Water Electrolyzers. 3. Fuel Cells. 4. Electrical Energy Storage by Supercapacitors. 5. Electrochemical Accumulators. 6. Hybrid Electrical System. About the Authors Marie-Cécile Péra is a Full Professor at the University of Franche-Comte in France and Deputy Director of the FEMTO-ST Institute (CNRS). Her research activities include modeling, control and diagnosis of electric power generation systems (fuel cells – PEMFC and SOFC, supercapacities, batteries) for transportation and stationary applications. She has contributed to more than 180 articles in international journals and conferences. Daniel Hissel is Full Professor at the University of Franche-Comte in France and Director of the Fuel Cell Lab Research Federation (CNRS). He also leads a research team devoted to hybrid electrical systems in the FEMTO-ST Institute (CNRS). He has published more than 250 research papers on modeling, control, diagnostics and prognostics of hybrid electrical systems. Hamid Gualous is Full Professor at the University of Caen Lower Normandy in France and director of the LUSAC laboratory. His current research interests include power electronics, electric energy storage, power and energy systems and energy management. Christophe Turpin is Full Researcher at the CNRS (French National Center for Scientific Research). He is responsible for hydrogen activities within the Laboratory LAPLACE, Toulouse, France. His research activities include the characterization and modeling of fuel cells and electrolyzers, the state of health of these components, and their hybridization with other electrochemical components (ultracapacitors, batteries) within optimized energy systems for stationary and aeronautical applications.

Author: Benoît Robyns
Publisher: ISTE Group
ISBN: 178405187X
Category : Electric power systems
Languages : fr
Pages : 313

View

Book Description
Les technologies modernes de stockage de l’énergie électrique sont un élément clé du développement durable. Elles permettent désormais d’envisager le déploiement de véhicules électriques aux performances acceptables et une électrification croissante de certains systèmes de transport tels que les aéronefs. Cet ouvrage met en évidence l’importance du stockage de l’énergie électrique dans un contexte de déploiement de réseaux électriques intelligents appelés smart-grids. Ces réseaux interagissent de façon croissante avec certains systèmes de transport tels que les véhicules électriques et hybrides rechargeables, les trains, métros, trams et bus électriques. Dans une démarche pédagogique, cet ouvrage présente les outils méthodologiques pour construire un système de gestion énergétique du stockage. Ces outils basés sur de l’intelligence artificielle et des techniques d’optimisation explicite sont analysés à travers des études de cas concrets. Gestion et valorisation du stockage de l’énergie électrique dans les systèmes de transport expose diverses applications intégrant des technologies modernes de stockage – les réseaux embarqués en aéronautique, l’intégration des véhicules électriques dans le réseau électrique, les véhicules hybrides ou encore la traction ferroviaire hybride et ses installations.

Author: Siyamak Sarabi
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
L'augmentation des densités de puissance et d'énergie des SSE (système de stockage électrique) des véhicules électriques/véhicules hybrides rechargeable (VEs/VHRs), tout en conservant des coûts raisonnables pour l'utilisateur, et le développement de convertisseurs d'énergie électrique à haute densité de puissance volumique, et de plus en plus performant vont favoriser la production en masse de véhicules électrifiés. Une partie de ces véhicules électriques (VEs/VHRs) nécessitent une connexion au réseau pour la recharge des batteries. L'insertion de ces nouvelles charges dans le réseau présentera alors plusieurs enjeux et impacts significatifs pour les réseaux électriques puisqu'ils doivent répondre localement à des demandes de puissance non négligeables. Ce projet de thèse vise à étudier et réduire les impacts des VEs/VHRs sur les réseaux de distribution grâce à la technologie Vehicle-to-Grid (V2G). Le véhicule électrique alimente le réseau en fonction des besoins du système électrique (modèle bidirectionnel) et lui offre un service de flexibilité. Ces travaux de recherche ont pour but d'approfondir les concepts dans lequel l'alimentation des véhicules électriques (VE) et/ou hybrides de type P-VEH est intégrée à la gestion du réseau de distribution et des « hubs énergétiques » du futur. L'objectif de la thèse est d'abord étudier les service systèmes possible à fournir grâce à V2G, ensuite de concevoir un système de supervision qui assurera une gestion énergétique de ces nouvelles charges en choisissant le mode de recharge et/ou décharge adéquat et en prenant également en considération la demande de consommation locale et la présence de production de type renouvelable (photovoltaïque, éolien) dans le réseau de distribution. Cette supervision se fera dans un premier temps « en hors ligne » et par la suite « en ligne ». On aura recours à l'utilisation de méthodes d'intelligence artificielle comme l'apprentissage automatique (Machine Learning) et la logique floue, la commande prédictive ainsi que des méthodes d'optimisation hybrides (stochastiques et déterministes).

Author: François Badin
Publisher: Editions TECHNIP
ISBN: 2710809869
Category : Electric vehicles
Languages : fr
Pages : 546

View

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: Ahmed Neffati
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 158

View

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: Ali Castaings
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

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.