Dissertations / Theses: 'Véhicules électriques à batterie'

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Eltoumi, Fouad. "Charging station for electric vehicle using hybrid sources." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCA009.

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Abstract:

Une plus grande utilisation des véhicules électriques (VE) et hybrides rechargeables exige une conception efficace des stations de recharge pour fournir des taux de charge appropriés. Le raccordement d'une station sur le réseau électrique conventionnel provoquerait des perturbations, ce qui augmenterait le coût de la recharge. Par conséquent, dans ce scénario, l'utilisation de sources renouvelables sur site telles que l'énergie photovoltaïque (PV) en appui au réseau conventionnel peut augmenter les performances de la station de recharge. Dans cette thèse, une source PV est utilisée conjointement avec le réseau pour compléter la charge des VE. Cependant, le PV est connu pour sa nature intermittente qui dépend fortement des conditions géographiques et météorologiques. Ainsi, pour compenser l'intermittence du PV, un système de stockage à batterie (BSS) est combiné avec le PV dans un système raccordé au réseau, fournissant un fonctionnement stable de la station de recharge PV hybride.En général, les stations de recharge hybrides devraient être rentables, efficientes et fiables pour répondre aux besoins variables de la charge des VE dans différents scénarios. Dans cette thèse, une stratégie efficace de gestion hiérarchique de l'énergie est proposée et appliquée pour maximiser l'énergie photovoltaïque sur site, pour répondre à la charge variable des VE en utilisant une réponse rapide du BSS et en réduisant la sollicitation de réseau. Cette stratégie globale améliore la performance ainsi que la fiabilité et la rentabilité.Un étage de conversion de puissance bidirectionnel efficace est introduit pour le BSS sous la forme d'un convertisseur buck-boost entrelacé pour assurer le fonctionnement du BSS et réduire les pertes pendant la phase de conversion. Cette topologie a des caractéristiques qui permettent d'améliorer les ondulations du courant et par conséquent, d'augmenter considérablement la qualité de l'énergie. De même, pour extraire la puissance maximale du système PV dans des conditions météorologiques intermittentes, une MPPT est utilisée en même temps que le convertisseur élévateur entrelacé pour assurer la continuité de la puissance de la source PV. De même, pour l'étage de charge des véhicules, afin de répondre aux demandes dynamiques de puissance des VE ; tout en maintenant l'équilibre entre les quantités de production disponibles, un convertisseur d'entrelacement est proposé en complément de la stratégie de sous-gestion. En particulier, cette étape de conversion et de gestion porte sur la faible utilisation du réseau notamment lors de pointes de puissance. Ceci diminue considérablement la perturbation sur le réseau, surtout aux heures de pointe, et améliore donc la performance du système dans son ensemble.Pour exploiter l'ensemble du système dans des conditions souhaitables, une stratégie de gestion de l'énergie en ligne est proposée. Cette stratégie en temps réel fonctionne de manière hiérarchique, en s'initialisant à partir d'une utilisation maximale de la source PV, puis en utilisant le BSS pour compléter l'alimentation et en utilisant le réseau en cas de conditions intermittentes ou lorsque la quantité de PV est faible. La stratégie de gestion assure un fonctionnement fiable du système, tout en maximisant l'utilisation du PV, en répondant à la demande des VE et en maximisant la durée de vie du BSS. Dans cette thèse, un système de charge hybride basé sur le PV, le BSS et le réseau conventionnel est proposé pour répondre aux besoins de charge des VE. Une étape efficace de conversion de l'énergie a été proposée en utilisant des convertisseurs entrelacés de type buck-boost pour améliorer la qualité de l'énergie et, en fin de compte, une stratégie de gestion en ligne est développée pour maximiser l'utilisation de l'énergie renouvelable, en insérant moins de stress sur le réseau et en améliorant l'utilisation du BSS
Higher penetration of electric vehicles (EV) and plug-in hybrid electric vehicles requires efficient design of charging stations to supply appropriate charging rates. This would trigger stress on conventional grid, thus increasing the cost of charging. Therefore, in this scenario the use of on-site renewable sources such as photovoltaic (PV) energy alongside to the conventional grid can increase the performance of charging station. In this thesis, a PV source is used in conjunction with grid to supplement EV load. However, the PV is known for its intermittent nature that is highly dependent on geographical and weather conditions. So, to compensate the intermittency of PV, a battery storage system (BSS) is combined with the PV in a grid-tied system, providing a stable operation of hybrid PV based charging station.Generally, hybrid sources based charging station should be cost effective, efficient, and reliable to supplement the variable needs of EVs load in different scenarios. In this thesis, efficient hierarchical energy management strategy is proposed and applied to maximize on-site PV energy, to meet the variable load of EVs using quick response of BSS and putting less stress on grid. This strategy overall improves the performance and is reliable and cost-effective.An efficient bidirectional power conversion stage is introduced for BSS in the form of interleaved buck-boost converter to ensure the safe operation of BSS and reduce the losses during conversion stage. This topology has characteristics to improve the current ripples and therefore, increase the power quality drastically. Similarly, to extract the maximum power from PV system under intermittent weather conditions, MPPT is used alongside with interleaved boost converter to ensure the continuity of power from PV source. Similarly, for vehicles charger stage, to meet the dynamic power demands of EVs; while, keeping the balance between available generation amounts, interleave converter is proposed combined to sub-management strategy. Particularly, this conversion stage and management addresses the low utilization of grid sources for charging purpose when, peak load is present at grid side. This charging behaviour greatly decreases the stress on grid especially at peak hours and therefore, improves the performance of system in overall.To operate whole system under desirable conditions, an online energy management strategy is proposed. This real-time strategy works in hierarchical manner, initializing from maximized utilization of PV source, then using BSS to supplement power and utilizing grid during intermittent conditions or when there is low amount of PV. The management strategy ensure reliable operation of system, while maximizing the PV utilization, meeting the EVs demand and maximizing the life the BSS.In this thesis, a hybrid charging system based on PV, BSS and conventional grid is proposed to support the needs of EVs load. Efficient energy conversion stage has been proposed using interleave buck-boost converters to improve the quality of power and at the end, an online management strategy is developed to maximize the renewable energy utilization, inserting lesser stress on grid and improving the utilization of BSS to improve its life

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Li, An. "Analyse expérimentale et modélisation d’éléments de batterie et de leurs assemblages : application aux véhicules électriques et hybrides." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10021/document.

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Abstract:

Dans le cadre du développement des véhicules électriques et hybrides, la connaissance et la gestion de l'énergie du pack de batteries est une problématique majeure. Pour cela, les constructeurs automobiles ont besoin de modèles numériques pour représenter le comportement dynamique des batteries. L'objectif de cette thèse est de développer, d'une part une méthodologie de caractérisation du comportement dynamique des cellules de batterie et de leurs assemblages et d'autre part des modèles numériques associés qui soient simples, rapides, robustes, présentant le meilleur compromis précision/simplicité. La première partie du travail de la thèse a consisté à développer une nouvelle méthode de caractérisation expérimentale avec un modèle de circuit électrique équivalent, qui permet de s'appliquer facilement à différentes batteries et de calibrer la complexité du modèle (nombre de circuits utilisés) en fonction de la durée des mesures de la phase de repos après une sollicitation. Le modèle généré est capable de suivre les évolutions rapides et lentes de la tension de la batterie, ce qui peut améliorer l'estimation de la tension dans les applications BMS (Battery Management System). Des essais de validations sur différentes batteries ont montré que les modèles générés permettent une prédiction précise du comportement dynamique de la batterie. Ensuite, le manuscrit aborde les assemblages des cellules en série avec la méthode de caractérisation élaborée. Elle commence par une définition énergétique de l'assemblage. Puis, la modélisation de l'assemblage avec la méthode de caractérisation est discutée. Les essais de validation ont été menés sur différents assemblages et ont montré que le comportement dynamique de l'assemblage peut aussi être bien représenté avec les modèles identifiés
As part of the development of electric and hybrid vehicles, energy management in the battery pack is a major issue. Car manufacturers need a numerical model to represent the dynamic behavior of batteries. The objective of this work is to develop, on the one hand, a characterization method of the dynamic behavior of battery cells and their assemblies, and on the other hand the combined numerical models which are simple, fast, robust and with the best accuracy/simplicity compromise. The first part of the work is dedicated to develop a new experimental characterization method with an equivalent circuit model, which can be applied easily to different battery cells and allows calibrating the complexity of the model (number of the RC circuits) according to the measurement duration of the resting phase after a solicitation. Therefore, the generated model is able to follow the rapid and slow voltage change of the battery cell, which improves voltage and state of charge estimation for the BMS (Battery Management System) applications. The validation tests on different battery cells show that the generated model allows accurate prediction of the battery cell’s dynamic behavior. The second part of the work studies the cell assemblies with cells connected in series. It begins with an energy definition of the cell assembly. Then modelling of the assembly with the developed characterization method is discussed. The validation tests were carried out on different assemblies and show that the dynamic behavior of the assembly can be also well represented with the identified models

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Tessier, Alexandre Oliver. "Bloc batterie li-ion pour véhicules électriques : méthode de classement novatrice en temps réel des paramètres électriques des cellules." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/8026.

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Abstract:

Avec l’arrivée en masse des véhicules à traction électrique, la puissance sollicitée à des blocs de cellules chimiques ne cesse d’augmenter. Les nouvelles technologies développées pour répondre à la demande exposent un nouveau problème jamais observé sur les assemblages multi-cellules : la disparité des paramètres internes. Une étude a démontré que ces faibles variations de capacité ou de résistance interne causeront une dégradation prématurée si elles ne sont pas prises en comptes. La littérature sur le sujet comprend plusieurs travaux qui tentent de palier à ce problème cependant très peu d’information n’est disponible pour quantiﬁer ces divergences de paramètres internes. Ceux qui proposent des solutions viables le font généralement dans un contexte non transférable aux véhicules électriques ou hybrides. Ce document présente une étude complète de l’état de l’art sur l’utilisation et la gestion des batteries au lithium-ion ainsi que l’analyse d’un nouvel outil de mesure pour système de gestion de batteries permettant de mesurer et d’utiliser ces dispersions de paramètres internes des cellules. L’algorithme de mesure sera basé sur un système de classement des données recueillies novateur permettant de répertorié les données selon les conditions de conduites vécues lors de la mesure plutôt qu’en fonction du temps. La conception d’un système de gestion de batteries capable de mettre en œuvre cet outil de mesure dans un contexte de véhicule électrique ainsi que l’élaboration de partons de charge/décharge des cellules, aﬁn de les plonger dans des conditions similaires à celles vécues par un bloc batterie de véhicule électrique, seront aussi exposées. La distribution des résistances internes des 16 cellules étudiées et une discussion de ces résultats complètera ce document.

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Caumont, Olivier. "Détermination de l'état de charge dune batterie plomb acide en utilisation véhicule électrique." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10160.

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Abstract:

Le développement du véhicule électrique dans notre société est en partie conditionne par une gestion maîtrisée de sa source d'énergie. Dans ce contexte, un algorithme précis d'état de charge d'une batterie plomb acide destinée a cet usage est présente dans ce mémoire. Les principales caractéristiques de cet accumulateur et les nombreux paramètres influant sur ses performances sont tout d'abord rappelés. Les méthodes existantes pour déterminer l'état de charge d'une batterie plomb acide ont ensuite été analysées. La coulométrie est apparue comme la plus adaptée a nos besoins. Les deux principaux algorithmes bases sur son principe ont été évalués en laboratoire. Deux défauts majeurs ont été mis en évidence : une définition inadaptée de l'état de charge et l'utilisation non optimale des performances de l'accumulateur sur des décharges a courant constant pour évaluer son état sous contraintes dynamiques. Aussi une méthode originale est-elle proposée ici donnant le pourcentage d'énergie résiduelle a un courant de référence fixe, lie aux performances minimales du véhicule électrique exigées en ville
Les ampères-heures réellement échanges par la batterie sont pondérés de coefficients d'équivalence tires d'expériences a profils de courant dynamiques pour obtenir la quantité d'électricité virtuellement déchargée au courant de référence. L'effet des freinages récupératifs et des pauses y est soustrait et le résultat est rapporte aux ampères-heures initialement disponibles a ce même courant. L'évaluation de cet algorithme sur des décharges réelles reproduites en laboratoire l'a révèle meilleur que les méthodes classiques avec moins de cinq pour-cent d'erreur. Des essais en conditions réelles ont ensuite confirme cette imprécision maximale sur quelques décharges consécutives. Pour finir, une réflexion sur les facteurs susceptibles de faire diverger l'algorithme a long terme est proposée ainsi que les solutions ou études envisagées pour y remédier

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Cailliez, Sylvain. "Modélisation du comportement et du vieillissement d'une batterie utilisée en propulsion automobile." Electronic Thesis or Diss., Ecole centrale de Nantes, 2023. http://www.theses.fr/2023ECDN0006.

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Abstract:

La conjoncture actuelle impose une accélération de la transition de la propulsion automobile thermique vers des alternatives zéro-émissions. Le véhicule électrique à batteries incarne, sur le court terme, l’alternative la plus crédible, mais son manque d’autonomie, de durée de vie, de flexibilité et de fiabilité freine son plein essor.L’optimisation de la gestion énergétique du pack batterie est un facteur clé pour l’amélioration des performances des véhicules électriques. La batterie représente toutefois un organe complexe évoluant au sein d’un environnement tout aussi complexe présentant de multiples interactions. La modélisation se présente alors comme l’outil le plus puissant pour obtenir la meilleure synergie possible au sein du système véhicule.L’objectif de cette étude consiste à développer une méthodologie universelle combinant la caractérisation expérimentale des batteries et la calibration d’un modèle électrochimique à l’échelle de la cellule.Les travaux permettent de caractériser et de modéliser les comportements électriques, thermiques et le vieillissement de batteries “pouch” extraites d’un véhicule électrique, ainsi que les interactions multiphysiques entre ces différents phénomènes.Le modèle est développé au sein de l’environnement GT-Suite, ce qui permettra par la suite d’intégrer le modèle cellule dans un modèle plus global représentant le système véhicule complet
The present context calls for an accelerated transition from internal combustion engines to zero-emission alternatives. In the short term, the battery electric vehicle is the most likely alternative, but its limited range, lifespan, flexibility and reliability are slowing down its full deployment.Optimising the energy management of the battery pack is a key factor in improving the performance of battery electric vehicles. However, the battery is a complex component evolving within an equally complex environment with multiple interactions. Modelling is therefore the most powerful tool to achieve the best possible synergy within the vehicle system.The objective of this study is to develop a general methodology combining experimental characterisation of batteries and calibration of an electrochemical model at the cell scale.The work allows to characterise and model the electrical and thermal behaviors and the aging of "pouch" batteries extracted from an battery electric vehicle, and the multiphysical interactions between these different phenomena.The model is developed within the GT-Suite environment, which will allow the integration of the cell model in a more global model representing the whole vehicle system

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Che, Daud Zul Hilmi. "Contribution à l'étude du comportement thermique de la batterie lithium-ion pour véhicules électriques et hybrides." Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOS078/document.

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Abstract:

Les principaux objectifs de cette étude est de fournir les informations essentielles sur le comportement thermique des cellules de batterie pour une application automobile, en particulier pour les véhicules électriques et hybrides. Cette application est notre cadre de travail expérimental afin de développer un modèle électro-thermique 3D efficace pour les cellules lithium-ion et du pack batterie. L'étude expérimentale se concentre sur la distribution de température en différents points de la surface de la cellule, de l'impact de différents débits constants, et également l'importance du système de refroidissement sur le comportement en température de la batterie. Cette thèse met en évidence le comportement de température de la cellule dans des conditions de décharge agressive et de l'impact de l'empilement de plusieurs cellules à l'intérieur de la batterie. Une étude de cas sur le comportement thermique de la cellule dans une application véhicule électrique hybride série est proposée pour compléter les cycles de conduite en utilisant différentes stratégies de refroidissement. En outre, l'étude expérimentale est étendue à la caractéristique du comportement de refroidissement par flux d'air à l'intérieur de la batterie, en utilisant le système d'image de particules (PIV). Le modèle électro-thermique CFD 3D est développé sous un logiciel Open Source OpenFOAM. L'objectif principal est d'obtenir un modèle relativement simple mais précis avec un temps de calcul raisonnable. Le modèle proposé, estime la production de chaleur, à partir du courant de la batterie et la résistance interne en fonction de la température, le transfert de chaleur par conduction, convection forcée et rayonnement
The main objectives of this study are to provide the essential information on the thermal behaviour of the battery cells for automotive purpose especially for EVs and HEVs through experimental work in order to develop an effective 3D electro-thermal model for lithium ion battery cells and pack. The experimental study is focusing on the distribution of temperature at various points of the battery cell surface, impact of different constant discharge rates, and also the importance of cooling system on the battery temperature behaviour. This thesis highlights the battery cell temperature under abuse discharge condition and the impact of stacking the battery cells inside the battery pack. Impact of different temperature and SOC on the battery cell internal resistance and a case study on the battery cell thermal behaviour used in a series HEV to complete driving cycles using different cooling strategies are also studied. Furthermore, the experimental study is extended to the characteristic of the cooling air flow behaviour inside the battery pack, using particulate image velocimetry (PIV) system. The 3D electro-thermal CFD model is implemented in a free, open source CFD software package called OpenFOAM. The target is to have a relatively simple but accurate model with reasonable computation time. This proposed model considers the heat generation from battery current and internal resistance as a function of temperature, heat transfer through conduction, forced convection and radiation

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Smimite, Hassan. "Etude du comportement et gestion d'une batterie au plomb à recombinaison équipant un véhicule électrique." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20186.

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Abstract:

La flotte des vehicules electriques d'edf est composee de 500 vehicules, equipes principalement de batteries au plomb a recombinaison. Sur le terrain, la fiabilite et la duree de vie des batteries constituent les principales preoccupations des utilisateurs. Une amelioration du comportement de la batterie peut etre obtenue au moyen d'une gestion avancee, adaptee a l'application vehicule electrique. On developpe pour cela un module embarque construit autour d'un micro-controleur, destine a prevoir l'evolution de la batterie, indiquer ses anomalies, servir de jauge, controler tous types de charge (normale ou rapide), et, en cas de baisse de performances, preconiser un traitement specifique. Trois principales fonctions sont abordees : charge rapide, traitements electriques et indicateur de charge.

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Chauris, Nicolas. "Analyse par voies expérimentales et numérique de phénomènes thermohydrauliques au sein de caloducs plats : évaluation des performances en vue du refroidissement des batteries de véhicules électriques." Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2011. http://www.theses.fr/2011ESMA0008.

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Abstract:

L'implantation en masse de véhicules électriques dans le parc automobile français et/ou mondial répresente un changement conséquent dans le secteur automobile. Renault a fait le choix d'être l'initiateur de ce changement en réduisant au maximum les contraintes liées à ce type de véhicule. Une de ces contraintes majeures est la durée de charge des batteries, l'autre étant leur autonomie. Renault veut mettre en place des dispositifs de charge rapide permettant de réduire cette durée à environ 15 minutes. Pour cela, des puissances électriques très élevées doivent circuler dans les batteries et génèrent ainsi des dissipations thermiques importantes. Pour satisfaire ces contraintesthermiques mais également optimiser celles liées à l'encombrement, au coût, à la durée de vie et à la sécurité du dispositif de refroidissement, les solutions classiques de refroidissement gazeux ou liquide semble moins adaptés que d'autres solutions innovantes telles que le refroidissement par diffuseur thermique diphasique. Un diffuseur thermique diphasique a donc été conçu pour s'adapter à cette application. Un banc expérimental a été réalisé afin d'évaluer ses performances, mais également d'analyser son comportement et distinguer l'influence de plusieurs paramètres de premier ordre. Pour aider à cette analyse, des travaux de modélisation hydrauliques et thermiques ont été menés. Enfin, un démonstrateur a été réalisé dans les locaux de Renault pour le refroidissement de quatre modules de batteries avec deux diffuseurs thermiques diphasiques. Les résultats se sont montrés encourageant et ont permis d'ouvrir une voie de développement des systèmes diphasiques dans ce secteur industriel
The emergence of electrical motor vehicles en the French and/or Worldwide fleet stands for a real change in the automotive. Renault made the choice to initiate this change by reducing considerably the constraints linked to this kind of vehicle. One of these major constraints is the batteries loading duration; the other is their autonomy. Renault wants to establish some fast load devices allowing to reduce the loading duration to fifteen linutes approximately. For this, very high electrical powers must pass throuh the batteries, thus generating high heat losses. Considering these thermal stresses while minimizing the size, the cost of the cooling devices, and maximizing their life and safety, classical cooling solutions, such as gaseous or liquid convection, seem to be less suitable than other innovative solutions, such as cooling two-phase thermal spreaders. A two-phase heat spreader has thereby been designed in the context of this thesis in order to respond to this application. An experimental bench has been set-up in order to study the performances of the spreader, and to analyse its operations and distinguish the first order influence of several parameters. To assist this analysis, some specific hydraulic and thermal model approaches have been carried on. Finally, a demonstrator has been produced within the buildings of Renault, dedicated to the cooling of a four batteries pack by means of two heat spreaders. The experimental results are encouraging and permit to conceive the development of two-phase heat spreaders in this industrial sector

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Marie-Françoise, Jean-Noël. "Contribution à la commande neuronale et à la gestion d'énergie d'un système hybride batterie-supercondensateurs : application aux transports terrestres." Besançon, 2004. http://www.theses.fr/2004BESA2030.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse est une contribution au problème de la commande et de la gestion d'énergie d'un système hybride batterie-supercondensateurs. Plus précisément, nous présenterons une étude et une réalisation d'une alimentation électrique associant un pack de supercondensateurs et une batterie pour des applications véhicules hybrides. Comme dans tous les dispositifs hybrides, l'association de plusieurs sources nécessite la présence de convertisseurs. Leur rôle est d'adapter les niveaux de tensions et de courants des sources vers la charge (bus continu 42V). Ce niveau de tension étant préconisé par les plus grands constructeurs automobiles. Il est évident, que les performances d'un tel dispositif dépendent en grande partie de la méthode de commande utilisée et de la stratégie pour la gestion d'énergie choisie. Pour ce faire, nous avons utilisé deux méthodes de commande qui sont d'une part, la régulation classique fondée sur un correcteur PID et d'autre part, les techniques basées sur les réseaux de neurones (RNA). L'objectif étant d'effectuer une comparaison entre les deux approches. Le premier chapitre est une présentation générale sur la théorie des réseaux de neurones artificiels (RNA). Dans une première partie nous donnerons les différentes définitions et propriétés des RNA. Dans une deuxième partie nous détaillerons des concepts fondamentaux de l'approche des réseaux de neurones, à savoir les règles d'apprentissage, l'algorithme de rétro propagation, l'identification et le contrôle par modèles connexionnistes. Le deuxième chapitre est une description des supercondensateurs. D'une part, nous présenterons les caractéristiques et les propriétés de cet élément de stockage d'énergie. D'autre part, nous proposerons des modèles de description obtenus à partir du logiciel Matlab/Simulink®. Une étude comparative entre des essais expérimentaux et des résultats de simulation a permis de valider les différents modèles. Il convient de préciser que l'un des modèles se caractérise par la prise en considération de la température. En effet, la prise en compte de la température est un facteur important lors de l'intégration des supercondensateurs dans un véhicule. Le troisième chapitre est consacré à la modélisation, la commande et la simulation du système hybride multi-source considérée. Dans la première partie, nous proposerons des modèles décrivant l'évolution des différents constituants. Dans la deuxième partie, nous présenterons des résultats de simulation obtenus à partir des différentes stratégies de commande utilisées. Par ailleurs, des comparaisons entre les deux approches choisies seront proposées d'une part, pour l'association batterie, convertisseur et bus continu et, d'autre part, pour l'ensemble du système multi-sources. Le quatrième chapitre traite des travaux expérimentaux du système multi-sources et des résultats obtenus. L'ensemble des essais a été réalisé sur un banc d'essai d'une puissance de 1 kW. Ce banc a été mis en oeuvre lors de ce travail de thèse. L'objectif est de valider les méthodes développées et les résultats obtenus en simulation
This thesis report is a contribution to the command and energy management of a hybrid system battery-ultracapacitors. More precisely, we will present a theoretical study and a realization of a power supply connecting a pack ultracapacitors to a battery, for hybrid vehicles applications. As in all the hybrid systems, the association between several sources needs static converters. They have to adapt the voltage and the current levels of the sources to the load (42V DC bus). This voltage level seems to be recommended by the largest car manufacturers. It is obvious, that the performances of such a device depend mainly on the command method used and also on the strategy for energy management. With this intention, we used two command methods which are for the first one, the classical regulation using PID corrector and for the second one, the techniques based on the artificial neural networks (ANN). The aim is to carry out a comparison between the two approaches

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Kuhn, Emmanuel. "Contribution à la conception optimale d'une motorisation hybride parallèle : Choix d'un modèle d'accumulateur." Compiègne, 2004. http://www.theses.fr/2004COMP1520.

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Abstract:

Ce travail porte sur la prise en compte d'un modèle dynamique et énergétique d'un accumulateur NiMH 42V au sein d'une loi de commande pour véhicule hybride électrique. A partir d'un recensement des phénomènes électrochimiques, un schéma électrique équivalent a été établi, dans lequel la diffusion a été représentée, dans un premier temps, par une fonction de transfert en ordre non entier. Cet outil a permis une très bonne approche de la diffusion, en revanche, en raison de son caractère purement mathématique, il ne permet pas de rendre compte des pertes énergétiques au sein de l'accumulateur. Un second modèle à partir de séries de circuits électriques a pallié ce problème malgré une dégradation de la représentation dynamique du phénomène. Ce dernier modèle a été intégré dans l'élaboration d'une loi de commande garantissant une gestion autonome de l'énergie électrique embarquée au sein d'un véhicule hybride électrique, tout en prévenant les décharges profondes de l'accumulateur
This work deals with the dynamical and energetical modeling of a 42 V NiMH battery, the model of which is taking into account into a control law for an hybrid electrical vehicle. Using an inventory of the electrochemical phenomena, an equivalent electrical scheme has been established. Ln this model, diffusion phenomena were represented using non integer derivatives. This tool leads to a very good approximation of diffusion phenomena, nevertheless such a pure mathematical approach did not allow to represent energeticallosses inside the battery. Consequently, a second model, made of a serie of electric circuits has been proposed to represent energetical transfers. This second model has been used in the determination of a control law which warrants an autonomous management of electrical energy embedded in a parallel hybrid electrical vehicle, and to prevent deep discharge of the battery

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Abdelhedi, Riadh. "Optimisation d’un système de stockage hybride de l’énergie électrique avec batterie et supercondensateurs pour véhicule électrique." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1347/document.

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Abstract:

Ce travail contribue à l’optimisation d’un système de stockage hybride couplant une batterie lithium-ion et des supercondensateurs pour les véhicules électriques. La complémentarité entre ces deux sources d’énergie permet l’amélioration des performances globales du système. Notre étude porte sur la mise en oeuvre de techniques avancées de contrôle et de gestion de l’énergie. Notre objectif est d’avoir une meilleure utilisation du système de stockage. Dans ce cadre, notre démarche est de développer une gestion d’énergie en temps réel qui tient compte des contraintes électriques et thermiques des systèmes de stockage. Une étude comparative sur les avantages et les inconvénients de différentes techniques de gestion d’énergie nous a permis d’effectuer le choix entre un partage de puissance à moindre coût et un partage performant de l’énergie entre les systèmes de stockage. Un banc expérimental a été mis en oeuvre afin de concrétiser la démarche théorique
This work contributes to the optimization of a hybrid storage system that combines lithium-ion batteries with supercapacitors used for electric vehicles. This hybridization structure was chosen due to the complementarity between both used storage devices. Our study focuses on the implementation of advanced energy control and management techniques. Using better the storage system represents the goal of this thesis. Our approach is to develop a real time algorithm of energy management taking into account battery electrical and thermal behaviors. A comparative study evaluates the benefits and the drawbacks of each proposed strategy in order to offer various choices between low cost power sharing solutions and control strategy with high performances. An experimental bench was implemented to apply the theoretical concept

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Idjis, Hakim. "La filière de valorisation des batteries de véhicules électriques en fin de vie : contribution à la modélisation d’un système organisationnel complexe en émergence." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC015/document.

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Abstract:

Avec le développement des véhicules électriques, la question de la valorisation des batteries lithium-ion (BLI) se pose pour diverses raisons. Pourtant, une filière de valorisation structurée n’existe pas aujourd’hui. Notre travail académique a pour objet l’étude de cette dernière. La filière de valorisation des BLIs est définie comme un système sociotechnique, complexe en émergence. Notre problématique consiste alors à l’étudier d’un point de vue technico-économique, organisationnel et prospectif et ce en tenant compte des différentes complexités. Cette problématique soulève trois questions de recherche : Comment modéliser la filière de valorisation des BLIs comme un système organisationnel complexe en émergence ? Comment faire de la prospective sur la filière de valorisation des BLIs ? Comment analyser la gouvernance de la filière de valorisation des BLIs ?Pour modéliser la filière de valorisation des BLIs, nous mettons en œuvre d’une manière combinée trois méthodes de modélisation systémiques : SCOS’M (Systemics for Complex Organisational Systems’ Modelling), la cartographie cognitive et la dynamique des systèmes. La modélisation a pour objectif la caractérisation de la filière (parties prenantes, sous-systèmes …), la compréhension de ses dynamiques d’évolution et l’identification des variables clés dans ces dynamiques. Cette modélisation est une base pour la suite.Pour faire de la prospective sur la filière de valorisation des BLIs, nous préconisons l’utilisation des scénarios. Ces derniers sont définis à l’aide de la matrice SRI (Stranford Research Institute), en exploitant les variables clés qui interviennent dans les dynamiques d’évolution de la filière. La prospective est permise en simulant le modèle dynamique des systèmes avec différents scénarios, afin d’analyser les aspects technico-économiques. Pour l’étude de la gouvernance de la filière de valorisation des BLIs, le périmètre a été restreint à l’activité de reconditionnement. Dans ce cas, l’étude de la gouvernance revient à analyser des combinaisons de répartition (application 2nde vie, partie prenante). Une méthodologie d’aide à la décision a été développée pour cette fin. D’une manière générale, cette thèse a identifié les enjeux et questions qui se posent lors de l’étude de la valorisation des batteries lithium-ion des véhicules électriques. A travers notre modélisation, nous avons établi une base d’analyse utile à l’aide à la décision. Nous avons répondu à certaines questions (aspects technico-économiques et organisationnels) et ouvert la voie pour d’autres (aspects logistiques et environnementaux)
With the development of electric vehicles, the recovery of lithium-ion batteries (LIB) arises for various reasons. However, a structured recovery network does not exist today. Our academic work aims to study this latter. The LIBs recovery network is defined as a socio-technical complex emerging system. Our problematic is then to study it from a technical-economic, organizational and prospective perspective, taking into account the different complexities. This problematic raises three research questions: How to model the LIBs recovery network as a complex organizational emerging system? How to foresight on the LIBs recovery network? How to analyze the LIBs recovery network governance?To model the LIBs recovery network, we apply with combination three systemic modeling methods: SCOS'M (Systemics for Complex Organisational Systems' Modelling), cognitive mapping and system dynamics. The modeling aims to characterize the recovery network (stakeholders, subsystems ...), understand its dynamics and identify the key variables in these dynamics. This model is the basis for the following research questions.To Foresight on the LIBs recovery network, we recommend the use of scenarios. These are defined using the SRI matrix (Stranford Research Institute), exploiting the key variables. Foresight is permitted by simulating the system dynamics model with different scenarios to analyze the technical-economic aspects. For the study of the LIBs recovery network governance, the scope was restricted to the repurposing activity. In this case, the study of the governance comes down to analyzing the combinations (2nd life application, stakeholder). A decision aid methodology has been developed for this purpose. In general, this thesis identified the questions that arise when considering the recovery of LIBs. Through our modeling, we have established a useful basis for decision aid. We answered some questions (technical-economic and organizational aspects) and paved the way for others (logistical and environmental aspects)

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Al, jed Habib. "Influence de la recharge rapide sur les performances des accumulateurs lithium des véhicules électriques dans le cadre de l'utilisation postale." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0290/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour objectif d’étudier l’influence de la recharge rapide sur le vieillissement des batteries lithium, et son impact sur les performances des véhicules électriques dans le cadre d’une utilisation postale. La première partie est consacrée à la modélisation de batteries lithium par un modèle à circuit électriques équivalent, dont les paramètres sont identifiables par des tests de caractérisation linéaires. La deuxième partie est dédiée à l’étude du vieillissement, et abouti sur un estimateur de vieillissement par l’exploitation des données des tests de vieillissement accélérés. Ensuite, l’utilisation postale est étudiée, et un profil de courant représentatif de la sollicitation réelle de la batterie est proposé. Ce dernier a permis de valider le modèle de la batterie dans le domaine de l’utilisation postale. Ensuite un modèle de véhicules électriques est présenté, il intègre le modèle de batterie, tout en le faisant vieillir en utilisant l’estimateur de vieillissement. Enfin, les différentes stratégies de recharges possibles sont énumérées et comparées. Pour conclure sur leurs influences sur le vieillissement des batteries, et donc les performances de véhicules
This thesis aims to study the influence of fast charging on the aging of lithium batteries, and its impact on the performances of electric vehicles as part of a postal use. The first part is devoted to the modeling of lithium batteries with an equivalent electric circuit model, whose parameters could be identified using linear characterization tests. The second part is dedicated to the study of aging, and results in an aging estimator using data collected from accelerated aging tests programs. Then the postal usage is studied, and a power profile representative of the actual load on the battery is provided. The latter was used to validate the model of the battery in the field of postal use. Then the postal use is studied, and a current profile representative of the real behavior of the battery is provided. This profile was used to validate the model of the battery in the postal use domain. Then a model of electric vehicles is presented, it integrates the battery model, which can simulates the aging state of the battery using the ageing estimator. Finally, the various possible strategies of recharge are listed and compared, which leads to conclusions about their influences on aging of batteries, and the vehicles performance

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Laouamer, Rachid. "Chargeur de batteries à couplage inductif pour véhicule électrique." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0062.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse concernent les chargeurs à couplage inductif développés pour les flottes de véhicule électriques en libre service tel qu'envisagé dans l'opération PRAXITELE de EDF. L'objectif général était la définition de l'ensemble convertisseur-coupleur magnétique adapté à ce type de recharge. Les outils et les méthodes développés dans ce mémoire ont fait progresser la compréhension du couplage par induction, et éclairé le choix de la structure adaptée. L'étude méthodique des différentes structures à trois et à quatre éléments de stockage a fait ressortir quelques montages dignes d'intérêt. Les avantages et les inconvénients de chacun de ces montages ont été soulignés et une méthode de dimensionnement a été proposée. La structure choisie permet d'exploiter au mieux le transformateur à faible couplage que constitue le coupleur magnétique, d'alléger la partie embarquée et d'améliorer les caractéristiques de sortie du chargeur. Elle s'avère également être celle qui conduit au meilleur rendement énergétique de l'ensemble convertisseur-coupleur. Le schéma équivalent du coupleur, développé au laboratoire, nous a permis de simuler le comportement de l'ensemble convertisseur-coupleur, en prenant en compte tous les aspects utiles de son comportement. Cela a mené, en particulier, à l'évaluation des pertes de ce composant. Une vérification expérimentale soigneuse a confirmé cette évaluation avec une précision honorable
The work presented in this thesis deals with inductive charging for electrical vehicle intended to self-service fleet as planned in EDF Praxitele project. The aim of this work was the definition of a converter-coupler set well adapted to this kind of charge. The methods developed in this report have improved the knowledge of inductive coupling, and clarified the selection of an adequate converter. After a survey of different topologies with three and four storage elements, we have brought out some interesting topologies. Both advantages and drawbacks of each topology have been emphasized and a design method has been proposed. The selected converter allows the use of parasitic coupler elements. It reduces the inboard weight and improves charger characteristics. Moreover it improves the global converter-oupler efficiency. The coupler equivalent circuit developed in our laboratory has been used to to simulate the whole converter-coupler set behavior, leading to losses evaluation. Careful measurements lead to the same value within a correct accuracy

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Arvisais-Martel, Pierre-Olivier. "Analyse technico-économique des chargeurs bidirectionnels niveaux 1 et 2 pour véhicules électriques." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28311/28311.pdf.

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Abstract:

Depuis déjà quelques années, la revente d’électricité à partir des accumulateurs de véhicules à propulsion électrique (VPÉ) vers le réseau électrique, que l’on appelle communément « Vehicle-to-Grid » (V2G), a fait l’objet de nombreuses études. Avec l’utilisation de plus en plus répandue d’accumulateurs Li-ion dans les véhicules à propulsion électrique, la question du seuil de rentabilité du prix de vente d’énergie en production V2G devient un facteur important. En effet, le coût des accumulateurs Li-ion est très élevé alors que leurs vie utile est seulement de l’ordre de 1000 cycles de charge-décharge. L’objectif de ce mémoire est d’élaborer les conditions permettant d’établir le seuil de rentabilité technico-économique de la vente d’énergie électrique au réseau en production V2G d’un véhicule à propulsion électrique alimenté par des accumulateurs Li-ion et équipé d’un chargeur bidirectionnel niveau 1 et 2. Pour y arriver, plusieurs paramètres doivent être pris en compte tels que le coût d’achat des accumulateurs, le nombre total de cycles de charge-décharge pouvant être effectué avant que les accumulateurs ne doivent être remplacés, la caractéristique coût-rendement du chargeur bidirectionnel, le coût d’achat d’électricité au réseau électrique et finalement, la quantité d’énergie électrique pouvant être échangée avec le réseau électrique durant une année. Dans un premier temps, la topologie du chargeur bidirectionnel est choisie et une analyse de sa caractéristique coût-rendement est calculée. Par la suite, des cycles de charge-décharge à différentes profondeurs de décharge sont effectués sur des accumulateurs Li-ion afin de quantifier leurs dégradations. L’élaboration d’une équation de seuil de rentabilité, combinée aux résultats de l’analyse de la caractéristique coût-rendement et de la quantification de la dégradation des accumulateurs Li-ion, permet de déterminer l’influence du coût et du rendement du chargeur bidirectionnel et de la dégradation des accumulateurs Li-ion sur le prix de vente d’énergie électrique en production V2G.
In recent years, the use of electricity routed from batteries of plug-in electric vehicles (BEVs: battery electric vehicles and PHEVs: plug-in hybrid electric vehicles) to the power grid for resale purposes, a concept commonly referred to as Vehicle-to-Grid (V2G), has been the subject of numerous studies. With manufacturers opting more frequently for lithium-ion batteries in the production of such plug-in electric vehicles, the profitability in terms of resale price of such V2G-produced energy is put into question. Indeed, Li-ion batteries are rather expensive given their lifespan of approximately 1000 charge-discharge cycles. The ultimate purpose of this Master’s essay is to determine a set of principles to allow for the establishment of an equally lucrative and technologically-economic plan regarding the resale of V2G-produced electrical energy as the result of BEVs and PHEVs equipped with Li-ion batteries supplied by grade 1 and 2 bidirectional chargers. In order to successfully accomplish this feat, numerous factors must be taken into consideration: the cost of such batteries and their durability relative to their maximum attainable number of charge-discharge cycles; the return value of bidirectional chargers; the expenses incurred by the power network in purchasing such electricity; the maximum permissible quantity of electric energy that can be exchanged with the electric grid per year. Initially, the topology of a chosen bidirectional charger undergoes a mathematical analysis of its performance output with regard to its overall cost. Subsequently, multiple charge-discharge cycles are conducted on the lithium-ion batteries at varying discharge intensities in order to evaluate the cells’ deterioration. The former results, combined with the development of a formula for the financial break-even point, demonstrates the effects of a bidirectional charger’s expense and performance, along with the degeneration of Li-ion batteries, on the resale price of V2G-produced electrical energy.

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Bernard, Jérôme. "Véhicules hybrides à pile à combustible : dimensionnement et stratégies de commande." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00271090.

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Abstract:

La pile à combustible (PAC) produit de l'énergie électrique à partir d'hydrogène et d'oxygène sans rejets de polluants. Son utilisation dans le secteur automobile est donc envisagée à long terme pour répondre au problème de mobilité durable. Dans un véhicule hybride à PAC, la motorisation électrique est alimentée par une pile à combustible assistée par une source secondaire d'énergie (SSE). Cette source secondaire d'énergie est composée soit de batteries, soit de supercondensateurs. L'architecture hybride obtenue offre un degré de liberté dans la gestion des flux énergétiques et dans le dimensionnement du groupe motopropulseur. La répartition de puissance optimale entre la PAC et la SSE est obtenue grâce à des algorithmes d'optimisation globale qui minimisent la consommation d'hydrogène pour un parcours routier connu a priori. Les résultats obtenus avec ces algorithmes servent d'expertise et de référence de consommation mais sont inapplicables en temps réel. Ici, une stratégie de commande temps réel, nécessairement sous-optimale, a été construite à partir l'algorithme de commande optimale. La consommation d'hydrogène est également influencée par le dimensionnement de la PAC et de la SSE. Celui-ci doit garantir un confort de conduite acceptable (vitesses, accélérations) sans pénaliser les performances énergétiques du véhicule ; un outil d'aide au dimensionnement est nécessaire et proposé dans ce mémoire. Enfin, les approches théoriques développées dans cette thèse sont illustrées par des mises en applications sur des exemples concrets (prototype PAC-Car II, prototype Hy-Muve, banc d'essai).

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Tani, Abdallah. "Structures des convertisseurs modulaires associés aux technologies de stockage : applications aux domaines résidentiels et véhicules électriques." Le Havre, 2013. http://www.theses.fr/2013LEHA0001.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans la continuité des travaux menés sur les problématiques de la gestion d’énergie dans les systèmes multi-sources par le laboratoire GREAH. Elle est financée par la région Haute Normandie. Ce rapport présente quelques topologies des convertisseurs DC/DC utilisables à la fois pour les applications des véhicules hybrides électriques et des micro- réseaux résidentiels. Les topologies étudiées sont basées sur les convertisseurs DC/DC du type dévolteur-survolteur et dévolteur – entrelacé. Deux méthodes originales de la gestion d’énergie électrique pour les systèmes multi-sources sont proposées et leurs performances évaluées. Les méthodes de commande proposées permettent de découpler le rôle de la source principale d'énergie (batterie au lithium ou pile à combustible) à celui de la source de puissance (supercondensateurs), puis de gérer les échanges énergétiques entre les sources et la charge. Les méthodes proposées (approche fréquentielle et répartition de la puissance moyenne) consistent à décomposer le courant de la charge ou de la source polluante en deux composantes. La composante dynamique appelée composante haute fréquence est affectée aux supercondensateurs et la composante aux variations lentes ou nulle appelée composante basse fréquence est attribuée à la batterie au lithium ou à la pile à combustible. Pour une raison de coût, le banc expérimental est réalisé à l'échelle réduite. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis d’évaluer les performances des topologies et des stratégies commande proposées
This thesis is a continuation of the works based on the multi-source systems power management problems started by GREAH laboratory. It is funded by the “Haute Normandie Region”. This report presents some topologies of the DC/DC converters used in the hybrid electric vehicles applications, and the residential micro-grids ones. The studied topologies are based on the DC/DC converters such as the buck-boost and the interleaved-buck converters. Two original methods for electrical energy management in the multi-source systems are proposed and their performances are evaluated. The proposed methods enable to decouple the role of the energy source (lithium battery or fuel cell) compared to the power source (supercapacitors), and then manage the energetic exchange between the sources and the load. The proposed methods (frequency approach and distribution of the average power) consist to decompose the current of the load or the current from the pollution source into two components. The dynamic component called high frequency component is assigned to the supercapacitors, and the components which present slow variations or null called low frequency component is attributed to the lithium battery or fuel cell. For reasons of cost, the experimental test bench is carried out in the reduced scale. The obtained experimental results are used to evaluate the performance of topologies and control strategies proposed

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Dang, Thanh Thuy Van. "Méthodes pour l'analyse de cycle de vie des batteries lithium-ion des véhicules électriques." Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0051.

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Abstract:

Le présent mémoire a permis la construction d'un cadre permettant d'appliquer l'approche d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) aux différentes technologies de batteries Li-ion des véhicules électriques (VE), en prenant en compte tout leur cycle de vie (production – utilisation – fin de vie). Concrètement, il permet d'établir une base de données dédiée à la batterie, de la modéliser et de la paramétrer. D'autres difficultés méthodologiques ont été résolues : choix de l'unité fonctionnelle, modularité du produit, incertitudes sur son usage et sur sa durée de vie, règles d'allocation pour la fin de vie… L'analyse de sensibilité menée montre que les résultats sont étroitement liés aux données et aux scénarios choisis. Pour le scénario de référence, les principales conclusions sont : - Potentiel de réchauffement climatique de l'ordre de 12kg CO2/ kg de batterie (production et fin de vie). D'autres impacts environnementaux ont été également examinés. - Importance du choix des matières de la batterie, de leurs procédés d'élaboration et de la localisation des usines vis-à-vis de sa performance écologique (ex : les matières actives de la cathode). - Gain sur certains impacts du bilan ACV grâce à des matières valorisées lors du recyclage des batteries. Ce gain varie en fonction des procédés de recyclage envisagés (pyrométallurgie et/ou hydrométallurgie) et des matières récupérées. - Bénéfice écologique pour le parc VE si l'on met en place un système de gestion des batteries (ex : cas de la location des batteries) Afin de favoriser l'éco-conception des batteries, un modèle d'ACV simplifié est proposé, permettant un gain en termes de temps et de coût tout en visant la même qualité de prestation qu'une ACV détaillée
A framework enabling an application of Life Cycle Assessment approach to various technologies of Lithium-ion Electric Vehicles batteries is created. It encompasses all the life cycle of the product (Manufacturing – Use – End of Life). More precisely, a specific LCA database for Li-ion batteries is constructed and batteries life cycle is successfully modeled. Others difficulties are discussed and solved during this works, such as the choice of batteries functional unit, system modularity, uncertainties of the Use phase and of batteries' lifetime, allocation rules for batteries End of Life… A sensibility analysis is carried out and shows that LCA results strongly depend on chosen data and scenarios. Main conclusions obtained from the base case of our studies are: - Climate change potential of a battery is about 10 - 15 kg CO2 éq/kg of batteries. This amount takes into account the manufacturing and the end of life. Others environmental impacts are also quantified (regional impacts such as acidification, eutrophisation; human toxicity and ecotoxicity…). - Batteries LCA results are sensitive regarding to the choice of its materials, of the manufacturing processes and of the geographic parameters. - Materials recovery during the End of Life phase leads to environmental benefit for the global impacts of the batteries. However, it depends on the recycling process (pyrometallurgical and/or hydrometallurgical), as well as on the nature of recovered materials. - Batteries leasing scenario can help minimizing environmental impacts of Electric Vehicles park. In order to facilitate eco-conception of Li-ion batteries, a simplified LCA model is created, which reduces times and costs of future LCA studies while ensuring the same accuracy

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Barré, Anthony. "Analyse statistique de données issues de batteries en usage réel sur des véhicules électriques, pour la compréhension, l’estimation et la gestion des phénomènes de vieillissement." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT064/document.

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Abstract:

Le marché des véhicules électriques connait actuellement un développement important motivé par diverses raisons. Cependant, des limites liées à leurs performances constituent des inconvénients majeurs à une croissance des ventes de plus grande importance. Les performances et durée de vie des batteries utilisées sont au cœur des préoccupations des utilisateurs. Les batteries sont sujettes à des pertes de performances au fil du temps, dus à des phénomènes complexes impliquant des interactions entre les diverses conditions de vie de celles-ci. Dans l'objectif d'améliorer la compréhension et l'estimation du vieillissement d'une batterie, ces travaux étudient des données issues d'usages réels de batteries sur des véhicules électriques. En particulier, l'étude consiste en l'adaptation d'approches statistiques fondées sur les données mesurées, mettant en évidence des interactions entre variables, ainsi que la création de méthodes d'estimation du niveau de performance de batterie uniquement basé sur les mesures obtenues. Les résultats de ces méthodologies ont permis d'illustrer l'apport d'une approche statistique, par exemple en démontrant la présence d'informations contenues dans les signaux issus de la batterie, utiles pour l'estimation de son état de santé
Due to different reason The electrical vehicle market is undergoing important developments. However the limits associated with performance represent major drawbacks to increase the sales even more. The batteries performance and lifetime are the main focus of EV users. Batteries are subject to performance loss due to complex phenomena implying interactions between the different life conditions of the battery. In order to improve the understanding and estimation of battery aging, the studies were based on datasets from real use ev batteries. More precisely, this study consists in the adaptation and application of statistical approaches on the available data in order to highlight the interactions between variables, as well as the creation of methods for the estimation of battery performance. The obtained results allowed to illustrate the interests of a statistical approach. For example the demonstration of informations contained in the signals coming from the battery which are useful for the estimation of its state of health

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Chauchat, Bertrand. "Chargeur de batteries intégré pour véhicule électrique." Phd thesis, Grenoble INPG, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00585314.

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Abstract:

La charge des batteries est un point important pour le développement du véhicule électrique. Actuellement, plusieurs systèmes sont mis en place (chargeurs embarqués, bornes de recharge, coupleurs inductifs) et permettent de répondre à l'attente des usagers. Des dispositifs de faible puissance (3 kW) assurent une recharge (dite "lente") complète des batteries durant les heures creuses (5 à 8 heures). Des systèmes plus puissants (supérieur à 10 kW) permettent une charge dite "rapide" (20 à 30 min) et partielle (70 à 80 %). Les chargeurs "lents" imposent une masse supplémentaire et un surcoût au véhicule. Les dispositifs "rapides" quant à eux sont complexes et très onéreux, ce qui limitera leur nombre et donc leur intérêt qui est d' assurer le rôle de stations-service. L'idée de réutiliser les éléments déjà existants dans le véhicule (convertisseur et moteur) pour concevoir une structure de charge est alors apparue comme une voie prometteuse. Le chargeur "intégré" est né, sa conception est conditionnée par la chaîne de traction implantée dans le véhicule. Notre étude porte sur la mise en oeuvre de dispositifs de charge conçus pour être implantées sur des véhicules à traction alternative (onduleur + moteur alternatif). L'utilisation du réseau monophasé a permis de mettre en oeuvre une structure assurant la charge de type "lente". Elle permet grâce à un montage à deux étages de répondre à la norme réseau basse fréquence (EN NF 61 000-3-2) et d'ofrir une large gamme de tension. L'utilisation des enroulements moteur comme inductances à été analysée. Le convertisseur connecté sur le réseau triphasé assure la charge "rapide" grâce à un montage monoétage. La mise en oeuvre du modèle moyen généralisé a permis de modéliser et commander l'ensemble des structures étudiées. En particulier une commande à été élaborée pour le chargeur triphasé afn d'adapter la tension de sortie du redresseur à celle des batteries en agissant sur le courant réactif absorbé.

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Boucharel, Paul. "Conception des lois de commande optimales pour l'amélioration de l'efficacité globale d'une chaîne de traction automobile." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT060H.

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Abstract:

L'objectif premier des travaux thèse est de réduire la consommation d'essence d’un véhicule hybride parallèle en réponse à une requête du conducteur. Après modélisation des transferts énergétiques au sein du véhicule, des algorithmes de contrôle locaux ont été développés pour déterminer le rapport de boîte et la répartition optimale de couple entre les motorisations en minimisant un critère incluant les aspects de consommation et d'agrément de conduite. Un second point consiste à déterminer les comportements optimaux d'un véhicule sur un trajet connu a priori. Une optimisation globale permettant de déterminer la consommation minimale a été développée. L'analyse des résultats permet alors, avec un système de navigation, d’améliorer les algorithmes locaux pour mieux gérer les changements de rapport et le niveau de charge de la batterie. Pour valider cette approche, des tests de prototypage rapide et des test sur véhicule ont été réalisés
The main aim of the study is to determine the minimal fuel consumption of a parallel hybrid vehicle that fulfill the driver's request. First, a model representing the energy flows inside the vehicle was set. Then local control algorithms were developed to determine the optimal gear ratio and torque repartition between the motors by minimizing a criterion including consumption and driveability aspects. A second point of the thesis consists in extracting the optimal behavior of the car on a planned trip. A global optimization that computes the minimal consumption on the planned trip was developed. Considering a vehicle with a navigation system, the analysis of the results allows to improve the gear ratio and the battery charging management of the local algorithms. Fast prototyping tests and vehicle tests were made to validate this approach

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Javid, Gelareh. "Contribution à l’estimation de charge et à la gestion optimisée d’une batterie Lithium-ion : application au véhicule électrique." Thesis, Mulhouse, 2021. https://www.learning-center.uha.fr/.

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Abstract:

L'estimation de l'état de charge (SOC) est un point crucial pour la sécurité des performances et la durée de vie des batteries lithium-ion (Li-ion) utilisées pour alimenter les VE.Dans cette thèse, la précision de l'estimation de l'état de charge est étudiée à l'aide d'algorithmes de réseaux neuronaux récurrents profonds (DRNN). Pour ce faire, pour une cellule d’une batterie Li-ion, trois nouvelles méthodes sont proposées : une mémoire bidirectionnelle à long et court terme (BiLSTM), une mémoire robuste à long et court terme (RoLSTM) et une technique d'unités récurrentes à grille (GRU).En utilisant ces techniques, on ne dépend pas de modèles précis de la batterie et on peut éviter les méthodes mathématiques complexes, en particulier dans un bloc de batterie. En outre, ces modèles sont capables d'estimer précisément le SOC à des températures variables. En outre, contrairement au réseau de neurones récursif traditionnel dont le contenu est réécrit à chaque fois, ces réseaux peuvent décider de préserver la mémoire actuelle grâce aux passerelles proposées. Dans ce cas, il peut facilement transférer l'information sur de longs chemins pour recevoir et maintenir des dépendances à long terme.La comparaison des résultats indique que le réseau BiLSTM a de meilleures performances que les deux autres méthodes. De plus, le modèle BiLSTM peut travailler avec des séquences plus longues provenant de deux directions, le passé et le futur, sans problème de disparition du gradient. Cette caractéristique permet de sélectionner une longueur de séquence équivalente à une période de décharge dans un cycle de conduite, et d'obtenir une plus grande précision dans l'estimation. En outre, ce modèle s'est bien comporté face à une valeur initiale incorrecte du SOC.Enfin, une nouvelle méthode BiLSTM a été introduite pour estimer le SOC d'un pack de batteries dans un EV. Le logiciel IPG Carmaker a été utilisé pour collecter les données et tester le modèle en simulation. Les résultats ont montré que l'algorithme proposé peut fournir une bonne estimation du SOC sans utilisation de filtre dans le système de gestion de la batterie (BMS)
The State Of Charge (SOC) estimation is a significant issue for safe performance and the lifespan of Lithium-ion (Li-ion) batteries, which is used to power the Electric Vehicles (EVs). In this thesis, the accuracy of SOC estimation is investigated using Deep Recurrent Neural Network (DRNN) algorithms. To do this, for a one cell Li-ion battery, three new SOC estimator based on different DRNN algorithms are proposed: a Bidirectional LSTM (BiLSTM) method, Robust Long-Short Term Memory (RoLSTM) algorithm, and a Gated Recurrent Units (GRUs) technique. Using these, one is not dependent on precise battery models and can avoid complicated mathematical methods especially in a battery pack. In addition, these models are able to precisely estimate the SOC at varying temperature. Also, unlike the traditional recursive neural network where content is re-written at each time, these networks can decide on preserving the current memory through the proposed gateways. In such case, it can easily transfer the information over long paths to receive and maintain long-term dependencies. Comparing the results indicates the BiLSTM network has a better performance than the other two. Moreover, the BiLSTM model can work with longer sequences from two direction, the past and the future, without gradient vanishing problem. This feature helps to select a sequence length as much as a discharge period in one drive cycle, and to have more accuracy in the estimation. Also, this model well behaved against the incorrect initial value of SOC. Finally, a new BiLSTM method introduced to estimate the SOC of a pack of batteries in an Ev. IPG Carmaker software was used to collect data and test the model in the simulation. The results showed that the suggested algorithm can provide a good SOC estimation without using any filter in the Battery Management System (BMS)

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Said, Dhaou. "Modèles et protocoles pour les interactions des véhicules électriques mobiles avec la grille." Thèse, Université de Sherbrooke, 2014. http://hdl.handle.net/11143/6055.

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Abstract:

Dans de proches années, les véhicules électriques (VEs) vont faire leur apparition massive sur les marchés. Cela peut avoir un impact important sur le fonctionnement des réseaux d’électricité actuels qui devront ajuster leur fonctionnement à la nouvelle demande massive d'électricité provenant des VEs. Par contre, les VEs peuvent aussi être vus comme une nouvelle opportunité dans le futur marché d’électricité. En effet, une décharge/recharge intelligente peut permettre aux VEs d’être un support de stockage d’électricité important, valable, et permanent dont la capacité croit en fonction du nombre des VEs. Ce projet a comme objectifs de : (1) proposer un schéma d’interaction V2G (Vehicle-to-Grid) intégrant des techniques permettant de : (a) adapter le fonctionnement de la grille aux contraintes temporelles et spatiales relatives au processus de recharge des VEs dans un milieu résidentiel. On cherchera à satisfaire de différentes demandes en puissance des VEs branchés au secteur sans trop stresser la grille intelligente, (b) optimiser les opérations de chargement/déchargement entre les VEs et la grille dans les deux sens. (2) Proposer de nouveaux schémas de communication sans fil, entre les VEs et la grille intelligente loin des bornes de recharge, qui soient basés sur les standards de communications véhiculaires (VANETs) ainsi que sur d’autres standards de communication à grande échelle. On introduira des techniques d’accès à la grille intelligente pour négocier le coût de recharge/décharge des batteries, le temps d’attente du service, les emplacements et aussi pour planifier la motivation du consommateur afin de favoriser la stabilité de la grille.

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Perrin, Marion. "Contribution à l'amélioration des batteries au plomb fermées pour l'application au véhicule électrique." Nancy 1, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2001_0185_PERRIN.pdf.

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Abstract:

La durée de vie et les performances de batteries fermées au plomb pour l'application au véhicule électrique ont été améliorées grâce à l'application par le biais d'un nouveau séparateur (AJS) d'une pression mécanique sur les blocs d'électrodes. AJS peut soutenir une pression élevée pendant toute la vie de la cellule. Ainsi, l'espace libre pour l'expansion des matériaux actifs est limité. La matière active négative est alors compactée mais l'électrode positive développe une structure avec un squelette robuste face à la décharge et de larges pores qui permettent une utilisation homogène de la matière active sur toute son épaisseur. Sur la grille positive, la corrosion diminue ainsi que les effets associés à sa croissance car AJS stabilise mécaniquement le bloc d'électrodes. L'utilisation d'acide phosphorique augmente les performances des cellules à fort courant de décharge si elles sont chargées avec le régime adéquat. Cet effet disparaît au cours du cyclage. La recombinaison de l'oxygène est lente dans les cellules avec AJS mais suffit pour une vie supérieure à 1000 cycles profonds. L'oxygène passe de l'électrode positive à la négative par l'espace libre autour des électrodes et par des canaux dans le séparateur libérés de leur électrolyte par une surpression d'oxygène.

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El, Brouji El Hassane. "Prise en compte du vieillissement dans la modélisation des supercondensateurs." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13947/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est l’évaluation du vieillissement calendaire des supercondensateurs. Le début est consacré à l’examen des principes et des technologies des générations récentes de supercondensateurs. Ensuite, une modélisation comportementale de ces composants est proposée sur la base des principes physico-chimiques mais surtout à partir de méthodes de caractérisation électriques originales menées sur une plate-forme dédiée. La majeure partie des résultats concerne la quantification du vieillissement calendaire de différents types d’échantillons en focalisant sur l’impact de la tension et de la température. Enfin, ces résultats, pris en compte dans les modèles, sont mis en regard de ceux obtenus lors du vieillissement en cyclage actif et les contributions individuelles identifiées
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Damay, Nicolas. "Contribution à la modélisation thermique de packs batteries LiFePO4 pour véhicules décarbonés." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2242/document.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans la problématique mondiale qu’est la gestion de l’énergie en se focalisant sur les batteries pour véhicules électriques ou hybrides. Celles-ci subissent des contraintes particulièrement sévères qui les font s’échauffer rapidement. Afin d’éviter le risque d’un vieillissement prématuré tout en limitant les surcoûts, il convient de dimensionner la batterie et son système de refroidissement de manière optimale. Les modèles thermiques proposés permettent ce dimensionnement optimal. Le modèle utilisé pour les pertes électriques a été amélioré pour être désormais stable lors de simulations de longs trajets. L’analyse fine du fort couplage entre les phénomènes thermiques et électrochimiques a mené à de nouvelles méthodes de caractérisations. Le « découplage » de ces phénomènes permet d’améliorer grandement les prédictions des modèles, notamment dans des plages de fonctionnement très contraignantes (basse température et très forte puissance). La précision est garantie à 1 °C, même pour des simulations de plusieurs heures
This PhD thesis is included in the global energy-management issue. lts focus is on battery packs for electric or hybrid vehicles. The latter are bound to heat quickly because they're receiving high stresses during operation. Thus, to avoid accelerating the aging process while maintaining a minimal cost, the battery and its cooling system have to be sized optimally. The proposed thermal models can be used to reach this optimal sizing. The electrical losses model has been improved to become stable during the simulations of long driving cycles. The precise study of the strong coupling between electrochemical and thermal behaviors has led to new characterization methods. The "decoupling" of these phenomena improves significantly the models predictions, especially in very stressed operation ranges (low temperature and high power).The precision is better than 1° C, even for several-hours simulations

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Dahmane, Yassir. "Gestion d'énergie optimisée étendue véhicules infrastructures." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0047.

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Abstract:

Cette thèse de doctorat s’inscrit dans le cadre de la chaire Renault/Centrale Nantes sur l’amélioration des performances des véhicules électriques (EV/HEV). Elle est dédiée à la problématique de la gestion de la recharge des véhicules électriques, en utilisant des algorithmes d’optimisation et des stratégies de recharge intelligentes. Dans ce cadre, plusieurs contributions ont été proposées sur les sujets de la recharge intelligente d’une voiture électrique et la gestion de la recharge d’une flotte de véhicules électriques, en considérant les contraintes de mobilités (SOC désiré à la fin de la recharge et heure de dé part), la température des batteries Li-ion, les infrastructures de recharge, et le réseau électrique. Sur le sujet de la recharge intelligente d’une voiture électrique, les contributions se sont concentrées sur le développement des algorithmes embarqués permettant la planification du profil de la puissance de recharge afin de réduire le coût de la recharge. Les algorithmes proposés prennent en compte les besoins de mobilités des utilisateurs de véhicules électriques, et l’effet de la température sur la puissance de recharge des batteries Li-ion. Sur le sujet de la gestion de recharge de flotte de véhicules, les contributions portent essentiellement sur les algorithmes centralisés dans les stations de recharge de véhicules électriques. Un algorithme de recharge unidirectionnelle a été proposé afin d’évaluer le nombre optimal de véhicules électriques à recharger avec un bon niveau de satisfaction des contraintes de mobilités et sans aucun renforcement de l’infrastructure. Le passage à l’algorithme bidirectionnel est fait grâce à l’exploitation de la fonctionnalité V2G qui permettra la participation des véhicules électriques dans la régulation de fréquence. Les contributions proposées sur le premier sujet ont l’avantage d’augmenter la précision d’estimation de SOC final en très basse température, et d’être embarquable sur le véhicule grâce à la légèreté des algorithmes et la rapidité d’exécution. D’autre part, les algorithmes de gestion de recharge de flotte de véhicules permettent une intégration des véhicules électriques à grande échelle sur le réseau et montrent le potentiel des voitures électriques dans la contribution à la stabilité du réseau électrique. Les algorithmes et les stratégies développées ont été testés en simulation et seront testés sur un système de recharge de voiture électrique. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence l’avantage de la recharge intelligente sur la réduction des coûts, les bienfaits sur le réseau et l’importance de la gestion de la recharge des flottes de véhicules électriques dans développement des services réseaux
This PhD thesis is part of the Renault/Centrale Nantes chair on improving the performance of electric vehicles (EV/PHEV). It is dedicated to the problem of the charging management of electric vehicles, using optimization algorithms and smart charging strategies. In this framework, several contributions have been proposed on the topics of smart charging of an EV and the smart energy management of an EV fleet, considering the mobility constraints (desired SOC at the end of the charging and departure time), the temperature of the Li-ion bat teries, the charging infrastructures, and the power grid. On the subject of smart charging of an EV, the contributions focused on the development of embedded algorithms allowing the scheduling of the charging power profile in order to reduce the charging cost. The proposed algorithms take into account the mobility needs of electric vehicle users, and the effect of temperature on the charging power of Li-ion batteries. On the subject of fleet energy management, the contributions focus on centralized algorithms in electric vehicle charging stations. An unidirectional recharging algorithm has been proposed in or der to evaluate the optimal number of electric vehicles to be recharged with a good level of satisfaction of mobility constraints and without any infrastructure reinforcement. The switch to the bidirectional algorithm is due to the exploitation of the V2G functionality, which will allow the participation of electric vehicles in frequency regulation. The proposed contributions on the first topic have the advantage of increasing the estimation accuracy of final SOC in very low temperature, and to be embedded on the EV due to the low computational capacity of the algorithms and the speed of execution. On the other hand, the EV fleet charging manage ment algorithms allow the possibility of large-scale integration of electric vehicles on the grid and show the potential of EVs in contributing to the stability of the power grid by offering ancillary services such as frequency regulation. The algorithms and strategies developed have been tested in simulation and will be tested on an EV charging system. The results obtained have highlighted the benefits of smart charg ing on cost reduction and grid benefits and the importance of electric vehicle fleet charging management in the development of grid services

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Sadoun, Redha. "Intérêt d’une Source d’Energie Electrique Hybride pour véhicule électrique urbain – dimensionnement et tests de cyclage." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2013. http://www.theses.fr/2013ECLI0009/document.

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Abstract:

Actuellement, la principale source d’énergie embarquée dans les véhicules électriques est composée de batteries Li-ion. Cette thèse fait partie des thématiques communes de travail que mène L’ESTACA en collaboration avec le L2EP. L’objectif ce projet est d’étudier l’apport d’une source hybride composée de batteries Li-ion et des supercondensateurs, sur les performances d’un véhicule électrique urbain.Dans un premier temps, une stratégie de gestion d’energie basée sur l’approche des règles déterministes a été appliquée pour montrer l’intérêt de l’association des différentes technologies de batterie Li-ion (haute puissance, haute énergie) avec le supercondensateur en fonction de l’autonomie voulue. Cette étude nous a permis de proposer une solution optimale (poids, volume, coût..) composée d’une batterie énergétique et un supercondensateur.Dans la deuxième partie, on a suivie l’évolution du vieillissement des deux de deux batteries de type haute puissance et hautes énergie dans, respectivement, les configurations mono-source et hybride. Pour réaliser cette étude, un banc de tests, destiné au cyclage et la caractérisation des systèmes de stockage, a été utilisé. Les résultats obtenus, offriront la possibilité de se prononcer sur le type de batteries Li-ion qui pourrait être le plus intéressant pour l’alimentation des véhicules électriques
Currently, the main embedded storage system supplying the electric vehicles is composed of Li-ion batteries. This thesis is one of the common themes of work that ESTACA leads in collaboration with L2EP. The objective of this work is to study the interest of a hybrid source composed of Li-ion batteries and supercapacitors to supply an urban electric.Firstly, an energy management strategy based on deterministic rules is developed to control the power between the battery and supercapacitor. To demonstrate the combination utility, different Li-ion battery technologies (Li-ion high power, high-Li-ion energy) are used on the sizing step. Through this study, we could propose an optimal solution (masses, volumes, costs...) consisting of battery and supercapacitor. In the second part, we have followed the evolution of capacity and the internal resistance losses of high power and high energy batteries type in, respectively, single-source and hybrid configurations. For this study, a test bench, developed for cycling and characterization of storage systems, was used. The results obtained provide the opportunity to choose Li-ion battery technology that could be the most interesting for the supply of electric vehicles

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Allègre, Anne-Laure. "Méthodologies de modélisation et de gestion de l’énergie de systèmes de stockage mixtes pour véhicules électriques et hybrides." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10102/document.

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Abstract:

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
Conventional vehicles are in a critical situation. The solutions Electric Vehicles (EV) and Hybrid Electric vehicle (HEV) need on-board electric energy storage. Generally, batteries are used, and lead some problems as: autonomy, lifetime, weight…The association of two complementary electric Energy Storage Systems (ESSs) could be a good device to ameliorate the on-board storage. The objective of the thesis aims to propose a methodology of study of electric EESs associations for EVs and HEVs in order to deduce model, control and sizing rules. General topology and Energetic Macroscopic Representation (EMR) of mixed EVs are established. The general EMR allows a better analyse of the system and allows simulating all topologies with one program. The general topology allows testing different topologies on a same experimental bench. The EMR is extended to mixed vehicles using three EESs. The modelling methodology is in particular applied to two mixed EVs, and extended to a mixed HEV and a mixed VE using three electric ESSs. The used electric ESSs are constituted of batteries and supercapacitors. The control structures of each vehicle are built, validated in simulation and in experimentation using a reduced scale Hardware-in-the-Loop (HIL) simulation or on a real vehicle. Different energy management strategies have been developed for the mixed electric car using batteries / supercapacitors. A study shows the influence of these strategies, in particular on the electric consumption of the batteries, their lifetime and their sizing. Some strategies have been validated experimentally on the real mixed electric microbus

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Camara, Mamadou Baïlo. "Supercondensateurs pour échange dynamique d'énergie à bord du véhicule électrique hybride : modélisation, étude des convertisseurs et commande." Besançon, 2007. http://www.theses.fr/2007BESA2060.

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Abstract:

Ce sujet s'inscrit dans la continuité des travaux commencés au sein du L2ES dans le cadre du programme ECCE en partenariat avec CREEBEL qui assure le financement. La plateforme ECCE est un véhicule hybride électrique série à 4 roues indépendantes d'une puissance nominale en propulsion de 120kW électrique. La source d'énergie principale est constituée de deux moteurs diesels entraînant deux alternateurs. L'énergie électrique produite alimente les 4 moteurs électriques de traction et le reste est stocké dans le pack des batteries. Cette thèse développe les stratégies de couplage énergétique entre ce pack des batteries et les supercondensateurs afin d'assurer au véhicule une dynamique de fourniture et du stockage de l'énergie électrique. Une étude bibliographique a permis de passer en revue le bilan technologique et les applications potentielles des supercondensateurs, puis d'élaborer le modèle simplifié des supercondensateurs qui traduit fidèlement le comportement des cellules durant les phases de charge et de décharge. Différentes topologies des convertisseurs DC/DC avec des stratégies originales de gestion d'énergie électrique embarquée sont traitées. Les topologies proposées sont basées sur les convertisseurs Buck-Boost et les convertisseurs DC/AC-AC/DC à étage intermédiaire haute fréquence. Pour des raisons de coût et de la disponibilité du banc ECCE, les maquettes expérimentales des topologies ont été réalisées à l'échelle réduite ( 1/10 ). Les résultats expérimentaux obtenus ont permis de comparer les performances des topologies pour deux types de commande. La stratégie de gestion d'énergie à base des correcteurs polynomiaux (RST) est comparée à celle utilisant des correcteurs PI classiques. Ces études comparatives ont permis de choisir la meilleure topologie destinée au couplage des supercondensateurs sur le bus continu du banc ECCE
This subject is the continuity of the works started at L2ES Laboratory within the framework of ECCE program in collaboration with CREEBEL which ensures the financial support. ECCE test bench is a series electrical hybrid vehicle with 4 independent wheels and a rated power of 120kW. The main energy source consists of two diesel motors and each is coupled to one alternator. The produced energy feeds 4 electric traction motors; the remainder is stored by the batteries. This thesis presents the energy coupling strategies between these batteries and the supercapacitors to ensure dynamics in energy supply and storage for the hybrid vehicle. A bibliographical study has allowed to review technical progress and the available applications of the supercapacitors. A simplified model of supercapacitors which accurately translates the behavior of the cells during the charge and discharge is developed. Several DC/DC converters topologies with original strategies of embarked power management are developed. These topologies are based on the Buck-Boost converters and DC/AC-AC/DC converters with high frequency planar transformer. For cost raisons, the experimental test benches have been designed at a reduced scale (1/10). The experimental results obtained have allowed to compare the topologies performances for two control strategies. The polynomial control strategy (RST) is compared to classical PI correctors. These comparative studies have allowed choosing the best topology intended for the supercapacitors coupling to ECCE DC-bus

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Mkahl, Rania. "Contribution à la modélisation, au dimensionnement et à la gestion des flux énergétiques d’un système de recharge de véhicules électriques : étude de l’interconnexion avec le réseau électrique." Thesis, Belfort-Montbéliard, 2015. http://www.theses.fr/2015BELF0264/document.

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La forte dépendance du pétrole et les contraintes écologiques et environnementales obligent de nombreux constructeurs automobiles à développer des programmes de recherche importants dans le développement des véhicules électriques (VEs) et des infrastructures associées. Les batteries embarquées dans les VEs peuvent être rechargées par le réseau électrique ou par une autre source d'énergie renouvelable. Dans ce contexte, cette thèse a pour but d'étudier un système de recharge de VEs à partir de l'énergie solaire. Pour ce faire, une étude de dimensionnement du système a été proposée afin d'évaluer les besoins énergétiques des VEs et déterminer les quantités d'énergie nécessaires pour les propulser. Les éléments principaux du système ont été dimensionnés. Il s'agit de panneaux photovoltaïques, de la batterie de stockage (au plomb), et de la batterie de traction (Li-ion). A partir de cette étude de dimensionnement, nous avons pu déterminer la puissance et la quantité d'énergienécessaire pour propulser un VE compte tenu de ses caractéristiques. Pour étudier le comportement des différents éléments du système et analyser leur adéquation avec le processus de recharge, une étude de modélisation a été réalisée, et chaque élément est représenté par un modèle mathématique. L'analyse et la comparaison des résultats obtenus (résultats de simulation et résultats expérimentaux) ont permis de valider les modèles proposés. De même, cette étude de modélisation a permis de valider le choix des composants du système de recharge. Dans le but de gérer efficacement les processus et les planifications de recharge, une étude d'optimisation d'affectation de VEs aux stations de recharge a été effectuée. Pour ce faire, le problème a été formalisé par un programme linéaire avec un objectif à atteindre et des contraintes, liées aux caractéristiques des VEs, des stations de recharge et des conditions de circulation, à satisfaire. Cette approche a permis d'affecter, de manière adéquate et optimale, les VEs aux stations de recharge
The strong dependence on oil and ecological and environmental constraints force many car manufacturers to develop new research programs for the promotion of electric vehicles (EVs) and associated infrastructures. The embedded batteries into the EVs can be charged by the electrical network or by another source of renewable energy. In this context, the work presented in this thesis aims to study a system of EVs charging using solar energy through photovoltaic panels. To do so, a sizing study of the system has been proposed in order to evaluate the energy needs for an EV and determine the quantity of required energy for its propel. The key elements of the system have been sized: photovoltaic panels, storage battery (Lead-acid) and traction battery (Li-ion). From this sizing study and considering the EV characteristics, we determined the energy quantity required for itspropel. With the aim to study the behavior of each system component and analyze its adequacy with the charging process, a modeling study was conducted, and each element is represented by a mathematical model. The performed analysis and comparison of obtained results (simulation results and experimental results) allowed us to validate the developed models. In addition, this modeling study, allowed the validation of the choice of all components of charging system. In fact, the problem was formalized by a linear program with the aim to assign each EV to an adequate charging station. The assignment takes into account various constraints and characteristics of EVs, as well as those of charging stations, traffic conditions, interest points of drivers, etc. The proposed approach allowed to assign adequately and optimally EVs to charging stations while satisfying all constraints

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Dudezert, Christophe. "Fatigue des batteries Li-ion dans le cadre d'une utilisation véhicule électrique : impact des conditions d'utilisation sur le vieillissement." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112350.

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Abstract:

L'essor des batteries Li-ion, ces dernières décennies, a largement contribué à la mise en place de standards en termes de mobilité. La course à la miniaturisation et à la performance a alors priviligié l'élaboration de systèmes de stockages sûrs et à fortes autonomies plutôt que durables. L'utilisation de ces batteries, dans le cadre d'une application automobile, pour lesquels les cycles de vie se définissent sur des périodes de 6 à 15 ans, bouscule ces standards. Vis-à-vis de cette application, le vieillissement est devenu un critère de premier plan dans le choix d'une technologie. De ce constat naît la nécessité de developper des outils théoriques et expérimentaux capables d'évaluer et de garantir une durée de vie en service de la batterie. Étant donné la diversité des usages automobiles, la nécessité d'une caractérisation rapide et la complexité inhérente aux systèmes Li-ion, la problématique du vieillissement d'une "batterie véhicule" a été abordée selon une approche "fatigue" électrochimique, inspirée des études de fatigue mécanique
The development of Li-ion, in recent decades has contributed to the establishment of standards in terms of mobility. The demand for miniaturization and performance then favored the develpment of secure storage systems and high autonomy, rather than sustainable. The use of these batteries, as part of an automotive appliaction, for which cycle life are defined for periods of 6 to 15 years, pushes the standards. For this application, aging has become a leading criterion in choosing a technology. From this observation arises the need to develop theorical and experimental tools able to assess and ensure a long service life of the battery. Given the diversity of uses in automotive domain, the need for rapid characterization and complexity inherent in the Li-ion systems, the aging problem of a "vehicle powertrain" has been addressed by an elctrochemical "fatigue" approach inspired from mechanical fatigue studies

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Thompson, Andrew W. "Essais sur la participation des véhicules électriques sur les marchés de l'énergie : aspects économiques véhicule-à-réseau (V2X) et considérations relatives à la dégradation des batteries." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS466/document.

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Abstract:

Vehicle-to-Anything (V2X) est un terme générique qui explique l'utilisation de batteries de véhicules électriques pour obtenir une valeur supplémentaire lors de périodes de non-utilisation. Les services V2X génèrent des revenus de la batterie grâce à la charge dynamique monodirectionnelle (V1X) ou bidirectionnelle (V2X) afin de fournir des avantages au réseau électrique, de réduire la consommation énergétique des bâtiments et des maisons ou de fournir une alimentation de secours aux charges. Une méta-analyse du potentiel économique donne des résultats contradictoires avec la littérature et indique que la gestion de la consommation électrique, l'adéquation des ressources et le report de l’investissement dans le réseau ont plus de valeur que d’arbitrage sur les marchés d’énergie et réserve secondaire. Bien que je convienne que le développement soit pour et par le marché, je souligne que V2X se développera dans les limites du contexte réglementaire; les régulateurs ont donc un rôle de catalyseur à jouer.Une question importante est de savoir dans quelle mesure une utilisation supplémentaire de la batterie du véhicule affectera la capacité de la batterie au cours de sa durée de vie. Il est donc essentiel de comprendre les subtilités de la dégradation de la batterie pour estimer les coûts. Les batteries Li-ion sont des systèmes électrochimiques compliqués qui présentent deux phénomènes de dégradation simultanés, le vieillissement calendaire et le vieillissement cyclique. Dans les applications véhiculaires, le vieillissement du calendrier a tendance à être l’effet dominant de dégradation de la durée de vie, ce qui réduit le temps, élément le plus important de la dégradation; par conséquent, le coût de la dégradation dépend fondamentalement du temps.Une affirmation centrale de cette thèse est que le coût marginal de V2X n’est ni nul ni négligeable comme l’a accepté la littérature économique, mais dépend fortement de la dégradation de la batterie. Nous proposons ici une théorie des coûts marginaux V2X qui repose sur deux principes: 1.) il existe un coût d’efficacité associé au chargement de la batterie, et 2.) le véritable coût de dégradation de V2X prend en compte le coût d’opportunité, c’est-à-dire, la dégradation au-delà de ce qu’aurait été l’utilisation normale du véhicule.Avoir un concept clair du coût marginal de V2X, permet de comptabiliser et d’équilibrer correctement tous les coûts réels: coût de l’électricité, coûts d’efficacité du système et dégradation de la batterie. Cela permettra d’élaborer des stratégies de charge optimales et d’informer correctement les offres du marché de l’énergie. Il en résulte une compréhension plus nuancée des coûts marginaux. L’impact de la batterie V2X sur la vie de la batterie pourrait être considéré comme un coût, un bénéfice ou nul. Je conclus que le V2X peut offrir une valeur économique supérieure à celle précédemment entendue et que cette valeur supplémentaire sera réalisée grâce à l'amélioration simultanée de l'efficacité de la charge et de la réduction de la dégradation de la batterie EV
Vehicle-to-Anything (V2X) is an umbrella term to explain the use of electric vehicle batteries to derive additional value during times of non-use. V2X services generate revenue from the battery asset through dynamic mono-directional (V1X) or bi-directional (V2X) charging to provide benefits to the electric grid, to reduce energy consumption of buildings and homes, or to provide back-up power to loads. A meta-analysis of economic potential gives results contradictory to the literature and indicates that Bill Management, Resource Adequacy, and Network Deferral are more valuable than Energy Arbitrage and Spinning Reserves. While I concur that development is of and by the market, I emphasize that V2X will develop within the constraints of the regulatory environment; therefore regulators have an enabling role to play.An important question is to what extent additional use of the vehicle battery will affect battery capacity over its lifetime, therefore understanding the intricacies of battery degradation is crucial to estimate costs. Li-ion batteries are complicated electrochemical systems which exhibit two concurrent degradation phenomena, Calendar Aging and Cycling Aging. In vehicular applications, Calendar Aging tends to be the dominating life degradation effect, which reduces to time being the most important component of degradation; therefore degradation cost is fundamentally time-dependent.A central claim of this dissertation is that gls{v2x} Marginal Cost is not zero nor negligible as the economic literature has accepted but is highly dependent on battery degradation. Herein, a gls{v2x} Marginal Cost Theory is proposed which is based on two main principles: 1.) there is an efficiency cost associated with charge operation, and 2.) the true gls{v2x} degradation cost takes opportunity cost into account, that is, only considers degradation beyond what would have been experienced by operating the vehicle normally.Having a clear concept of gls{v2x} Marginal Cost which can properly account for and balance all true costs: the cost of electricity, the system-efficiency costs, and battery degradation, will allow for development of optimal charge strategies and will properly inform energy market bids. This results in a more nuanced understanding of marginal costs as the resultant battery lifetime impact from gls{v2x} can be either be considered a cost, a benefit, or zero. I conclude that gls{v2x} may offer greater economic value than previously understood and that this additional value will be realized through the simultaneous improvement in charge efficiency and reduction of gls{ev} battery degradation

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Allali, Nicolas. "Convertisseur haut rendement à dimensionnement réduit pour batterie hybridée puissance/énergie de véhicule électrique : Principe de source de courant contrôlée." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECLI0018/document.

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Abstract:

Ce mémoire présente une solution de conversion d’énergie permettant de couplerdeux sources de tension électrique similaire à dimensionnement réduit. Appliqué à un système de stockage hybridé puissance/énergie pour véhicule électrique, cette solution présente un compromis de coût de production, de masse et de rendement énergétique meilleur que celui des hacheurs classiques. Nous proposons en réponse à cette problématique l’utilisation d’une source de courant contrôlée placée en série avec les deux sources de tension pour réaliser leur couplage. Une structure de convertisseur permettant ce couplage est étudiée, puis comparée à une structure classique, et enfin réalisée au travers d’un démonstrateur à échelle de tension réduite afin de mettre en évidence ses avantages et inconvénients
This thesis deals with the development of a power conversion solution, allowing for the coupling of two similar voltage sources. Applied to a combined battery storage sys-tem power/energy for electric vehicles, the proposed solution presents a compromise between production costs, mass and energy performance, providing a better solution than those currently in existence. As such, the two voltage sources are coupled in series with a controlled current source. A structure of the converter allowing the coupling is studied and compared to a classic structure. Finally a demonstrator on a reduced voltage scale has been realized and shows advantages of this converter solution

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Castaings, Ali. "Gestion d’énergie de véhicules multi-sources électriques et hybrides au travers de la représentation énergétique macroscopique." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10025/document.

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Abstract:

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
Road vehicles are at a turning point of their history. In order to face economic and environmental challenges, road vehicle of the future must be less energy-consuming and less polluting. Multi sources vehicles represent interesting solutions in order to comply with these challenges. However, these vehicles use particularly complex propulsion systems, both on the architecture level and the control level. The management of the different energy sources represents a key issue for the energy efficiency of the vehicles to be designed. It becomes a real challenge as soon as one exceeds the usual number of two sources, as in current hybrid vehicles and mixed electric vehicles (battery and supercapacitors). The objective of the works relative to this thesis is to propose a structured method for the synthesis the energy management in real time, of electric or hybrid multi-sources vehicles. This approach is based on a systemic approach using the modeling and Energetic Macroscopic Representation (EMR) as a tool of assistance to the synthesis of the models and the related control. A systematic way for the synthesis of the strategies based on optimal control, has been associated benefitting from EMR tool. Indeed, EMR respecting “physical” causality (integral causality) on the one hand, and giving a clear distinction between the control level known as “local” and the “strategy” level on the other hand, the formulation of the optimal control problem is carried out and efficiently structured. Thus, on the basis of the electric vehicle case with a multi-source system battery/supercapacitors already studied in the literature, the method was applied for the synthesis of an energy management law based on the optimal control. Then, sources were added to pass to the case of three sources by including a Fuel cell, then four sources by adding a generator set. The developed principles are validated by simulation and experimental tests, in order to assess the feasibility in real time of the developed strategies

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Miro, Padovani Thomas. "Loi de gestion d'énergie embarquée pour véhicules hybrides : approche multi-objectif et modulaire." Thesis, Orléans, 2015. http://www.theses.fr/2015ORLE2047/document.

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Abstract:

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
The hybrid electric vehicle uses two different energy sources to propel itself: fuel as well as a reversible electric storage system. The energy management strategy aims at supervising the power flows inside the powertrain by choosing the operating points of the different components so as to optimize a given criterion. The energy management strategy is formulated as an optimal control problem where the criterion to be minimized takes into account the total fuel consumption of the vehicle on the considered trip. The optimal solution can be calculated off-line when the vehicle’s mission is perfectly known, an assumption no longer admissible for an embedded strategy whose main objective is to get as close as possible to the optimal result. The work presented in this manuscript highlights the potential of multi-objective optimal control to handle the features’ trade-offs inherent to the development of production vehicle. An energy management strategy taking into account the trade-off between fuel consumption and drivability, as well as one dealing with the trade-off between fuel consumption and battery state of health, are proposed. The presented strategies share a modular approach following the transversal solution of the Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS). As a result, the control policy of the plug-in hybrid electric vehicle, the Mild-Hybrid, together with complex hybrid architectures provided with an automated transmission, two electric machines or two electric storage systems, is tackled through a common base. This approach allows to reduce the development period of the energy management strategies which shares a maximum of common elements

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Sassi, Ons. "Planification de la recharge et optimisation des tournées dans le cas de flottes captives." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0303.

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Abstract:

Le véhicule électrique est actuellement au coeur des alternatives énergétiques qui permettent de faire face à la croissance du coût du carburant et au réchauffement climatique. En revanche, l’autonomie limitée des batteries des véhicules électriques et l’indisponibilité d’un nombre suffisant de bornes de recharge représentent des enjeux majeurs auxquels se trouvent confrontés les utilisateurs. Le déploiement des véhicules électriques doit alors passer par la conception et l’expérimentation des outils d’aide à la décision pour gestion optimisée et adaptée de l’écosystème du véhicule électrique. C’est dans ce contexte que s’inscrit cette thèse qui vise à fournir des outils d’aide à la décision pour l’optimisation des usages, de la recharge et des tournées des véhicules électriques dans le cadre industriel. Dans un premier temps, nous proposons d’étudier le problème d’optimisation conjointe de l’affectation et de la recharge des véhicules électriques. L’objectif de ce problème est de maximiser l’usage des véhicules électriques et minimiser les coûts de recharge tout en prenant en compte les contraintes d’ordre opérationnel et technique. Pour résoudre ce problème, nous proposons une méthode exacte et deux heuristiques. Nous comparons les performances de ces méthodes sur des instances réelles et d’autres aléatoires. Nous exposons ensuite plusieurs extensions au problème de base en intégrant de nouvelles fonctions objectif et de nouvelles contraintes. Nous étudions par la suite notre problème de point de vue ordonnancement et nous proposons une étude de complexité et des algorithmes d’approximation avec garantie de performance pour le problème d’ordonnancement d’intervalles sous contraintes d’énergie. Finalement, nous nous intéressons à un nouveau problème de construction de tournées pour une flotte mixte de véhicules électriques et thermiques. Pour résoudre ce problème, nous proposons des heuristiques et des méta-heuristiques hybrides et nous comparons les performances des différentes méthodes sur des instances généralisées de la littérature
Electric Vehicles may decrease transportation-related emissions and provide for less dependence on foreign oil. However, electric vehicles are still facing many weaknesses related to the high purchase prices, limited battery range and scarce charging infrastructure. The deployment of electric vehicles must then involve the design and the deployment of charging infrastructures. Within this study, the overall objective is to provide enhanced optimization methods and decision tools for electric vehicles assignment, charging and routing that are relevant to different real-world constraints. Firstly, we propose to study the joint scheduling and optimal charging of electric vehicles problem. This problem consists in assigning a set of already constructed routes to the available electric and conventional vehicles and in, simultaneously, optimizing the electric vehicles charging costs while ensuring that all constraints are satisfied. The objective of this problem is to maximize the use of EVs and to minimize charging costs. Secondly, we propose different extensions to our baseline problem and we vary the objective functions and the considered constraints. Moreover, our problem can be seen as a fixed interval scheduling problem with complementary constraints of energy. We propose then to study the complexity and the approximability of many variants of this new problem. Finally, we consider a new variant of the electric vehicle routing problem with a heterogeneous fleet of vehicles and we propose different heuristics and metaheuristics to solve it. We test the different solving methods on benchmark instances and we evaluate the efficiency of each method

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Larrue, Philippe. "La coordination des activités de recherche et d'innovation dans les phases d'emergence : les cas des batteries pour véhicules électriques et hybrides." Bordeaux 4, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR40025.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est double : effectuer un diagnostic du rôle de la coordination dans les phases d'émergence, puis établir des propositions concrètes relatives aux formes institutionnelles permettant d'assurer cette coordination. La réflexion est conduite au travers du cas des batteries pour véhicules électriques et hybrides, technologies en << éternelle émergence >> depuis le début du siècle. Loin des technologies << victorieuses >> (semi-conducteurs, biotechnologies, etc. ) Généralement privilégiées comme terrain d'étude par les théories évolutionnistes du changement technique, les technologies de batteries nous semblent le laboratoire idéal pour appréhender les problèmes de coordination dans les phases d'émergence. Cette réflexion nous amante a nous tourner vers les enseignements des économistes institutionnalistes américains du début du siècle pour introduire la dynamique des intentions d'acteurs et des rapports de pouvoir dans la détermination des directions et des formes du changement dans les phases d'émergence. Une telle démarche s'oppose a toute idée << d'ordre spontané >> et de << nature de la technologie >> pour privilégier la coordination volontaire et le contrôle social de la dynamique technologique. Les consortiums de recherche précompétitive, au sein desquels prennent place de nombreuses négociations entre des acteurs publics et prives appartenant à des industries et disciplines auparavant sans grandes relations, sont la forme institutionnelle privilégiée dans le domaine des batteries de grande capacité. Les pouvoirs publics, en étroite interaction avec les autres acteurs, trouvent dans ces consortiums un rôle essentiel à jouer. Ce travail repose sur une large revue de la littérature technique et d'affaire dans le domaine des batteries avancées et des véhicules alternatifs ainsi que sur de nombreux entretiens avec les acteurs-clés impliques dans ce processus d'innovation.

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Devie, Arnaud. "Caractérisation de l’usage des batteries Lithium-ion dans les véhicules électriques et hybrides : application à l’étude du vieillissement et de la fiabilité." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10231.

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Abstract:

De nouvelles architectures de traction (hybride, électrique) entrent en concurrence avec les motorisations thermiques conventionnelles. Des batteries Lithium-ion équipent ces véhicules innovants. La durabilité de ces batteries constitue un enjeu majeur mais dépend de nombreux paramètres environnementaux externes. Les outils de prédiction de durée de vie actuellement utilisés sont souvent trop simplificateurs dans leur approche. L’objet de ces travaux consiste à caractériser les conditions d’usage de ces batteries (température, tension, courant, SOC et DOD) afin d’étudier avec précision la durée de vie que l’on peut en attendre en fonction de l’application visée. Différents types de véhicules électrifiés (vélos à assistance électrique, voitures électriques, voitures hybrides, et trolleybus) ont été instrumentés afin de documenter les conditions d’usage réel des batteries. De larges volumes de données ont été recueillis puis analysés au moyen d’une méthode innovante qui s’appuie sur la classification d’impulsions de courant par l’algorithme des K-means et la génération de cycles synthétiques par modélisation par chaine de Markov. Les cycles synthétiques ainsi obtenus présentent des caractéristiques très proches de l’échantillon complet de données récoltées et permettent donc de représenter fidèlement l’usage réel. Utilisés lors de campagnes de vieillissement de batteries, ils sont susceptibles de permettre l’obtention d’une juste prédiction de la durée de vie des batteries pour l’application considérée. Plusieurs résultats expérimentaux sont présentés afin d’étayer la pertinence de cette approche
Lithium-ion batteries are being used as energy storage systems in recent electric and hybrid electric vehicles coming to market. Current cycle-life estimation techniques show evidence of discrepancy between laboratory results and real-world results. This work is aimed at characterizing actual battery usage in electrified transportation applications. Factors such as temperature, State Of Charge, Depth Of Discharge, current and voltage have to be carefully considered for accurate cycle-life prediction within a given application. Five electrified vehicles have been studied (two electric bicycles, one light EV, one mainstream HEV and one Heavy-Duty trolleybus). These vehicles have been equipped with sensors and data-logger and then test-driven on open roads under real-world conditions. Large amounts of data have been stored and later processed through an innovative method for analysis of actual usage. This method relies on data mining based on K-means clustering and synthetic duty cycle generation based on Markov chain modeling. Resulting synthetic cycles exhibit features similar to those observed on the large original datasets. This enables accurate prediction of cycle-life through realistic ageing trials of Lithium-ion batteries. Several experimental results are presented in order to assess the fitness of this method

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Ammann, Frédérick. "Conception d'un convertisseur d'électronique de puissance pour un système de stokage hybride batteries/super-condensateurs : application dans les véhicules électriques." Mémoire, École de technologie supérieure, 2012. http://espace.etsmtl.ca/1028/1/AMMANN__Fr%C3%A9d%C3%A9rick.pdf.

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Abstract:

Cette recherche vise à améliorer les performances des systèmes de stockage des véhicules électriques. Actuellement, ces voitures n’utilisent que des batteries comme réservoir d’énergie. Le dimensionnement d’un bloc de batteries est un compromis entre la quantité d’énergie et la puissance disponible. Or, en jumelant des super-condensateurs au système de stockage, chacun des composants possède sa fonction spécifique. Les batteries fournissent l’énergie et la puissance moyenne de la voiture, et les super-condensateurs fournissent les grands niveaux de puissance transitoire requis par l’accélération et le freinage. Ainsi, le dimensionnement de chaque source d’énergie est optimal et la durée de vie des batteries est améliorée par la diminution des stress électriques et thermiques. Le but de cette recherche est donc de développer un système de stockage hybride batteries/super-condensateurs pour un véhicule électrique. Il sera comparé à un stockage composé de batteries seulement au niveau du coût, de la durée de vie, de l’efficacité, du volume, de la masse et de la fiabilité. Les différentes possibilités de conception de ce système de stockage hybride sont étudiées. Parmi elles, on retrouve les architectures électriques, les stratégies de contrôle et les topologies de convertisseur. De plus, un chapitre complet porte sur la conception du convertisseur. Des simulations, au niveau du système entier et au niveau du convertisseur, permettent de choisir les meilleures solutions de conception. Finalement, une expérimentation du système choisi est réalisée dans le but de valider les résultats des simulations. La conclusion est qu’un système de stockage hybride est rentable à long terme comparé à un stockage composé de batteries seulement.

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Bendjedia, Bachir. "Gestion et optimisation d’énergie électrique avec tolérance aux défauts d’un système hybride PàC/ batterie." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS229.

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Abstract:

Le travail de cette thèse s’inscrit dans une thématique qui concerne le dimensionnement optimal et la gestion d’énergie résiliente aux défauts d’un système multi-sources (hybride) pour l’alimentation d’un véhicule électrique. Dans notre cas, le système de stockage est composé d’une pile à combustible comme source principale et une source secondaire à base d’une batterie Li-ion. L’étude réalisée sur le dimensionnement montre l’intérêt de l’hybridation par rapport à un système mono-source batterie seule ou bien pile à combustible seule. L’intérêt de cette hybridation en termes de masse, de volume et de coût devient de plus en plus important en augmentant l’autonomie du véhicule. Après avoir dimensionné la source hybride pour une autonomie de 700 km, on s’est intéressé à l’influence de la technologie de la batterie et les méthodes de gestion sur les performances de la source (le volume, la masse, le cout, les contraintes électriques appliquées sur les composants et la consommation d’hydrogène du système PàC/Batterie). La partie dimensionnement est suivie par le développement d’une stratégie de gestion d’énergie originale basée sur la prise en compte de l’état de charge de la batterie (SOC) pour adapter les limites de fonctionnement de la pile à combustible. Les résultats obtenus avec cette méthode sont comparés avec deux autres stratégies de gestion d’énergie en ligne à savoir, la méthode de découpage fréquentiel et l’utilisation d’un superviseur floue. La stratégie développée a donné des bons résultats expérimentaux en termes de contraintes vues par les cellules et de consommation d’hydrogène. Malgré un bon dimensionnement de la source embarquée et une bonne optimisation de la méthode de gestion d’énergie, le système n’est pas à l’abri du défaut et peut être le siège de plusieurs défauts qui peuvent apparaitre au niveau de capteurs de tension et de courant. Afin d’assurer la continuité de service du système hybride en présence de ces défauts, une stratégie de commande tolérante aux fautes a été développée afin de garantir la stabilité de système hybride PàC/Batterie et assurer des performances acceptables en mode dégradé
The work of this thesis is part of a theme that concerns the optimal sizing and energy management resilient to the faults of a multi-source system (hybrid) for the power supply of an electric vehicle. In our case, the storage system consists of a fuel cell as the main source and a secondary source based on a Li-ion battery. The study carried out on the sizing shows the interest of the hybridization compared to a mono-source single battery or fuel cell only system. The interest of this hybridization in terms of weight, volume and cost becomes more and more important by increasing the autonomy of the vehicle. After scaling the hybrid source for a 700 km drive range, we investigated the influence of battery technology and management methods on the performance of the source (volume, mass, cost, electrical stress applied to the components and the hydrogen consumption of the Fuel Cell / Battery system).The sizing part is followed by the development of an original energy management strategy based on the state of charge of the battery (SOC) to adapt the operating limits of the fuel cell. The results obtained with this method are compared with two other online energy management strategies namely, the frequency division method and the use of a fuzzy supervisor. The strategy developed gave good experimental results in terms of constraints seen by cells and hydrogen consumption. Despite a good sizing of the on-board source and a good optimization of the energy management method, the system is not immune from the fault and can be the seat of several faults that can appear at voltage sensors. and current. In order to ensure the service continuity of the hybrid system in the presence of these faults, a fault-tolerant control strategy has been developed in order to guarantee the stability of the hybrid Fuel Cell/ Battery system and to ensure acceptable performance in degraded mode

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Houbbadi, Adnane. "Optimisation multicritère de la gestion de la recharge d'une flotte de bus électriques." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSE1014.

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Abstract:

La mobilité électrique augmente de manière significative dans les transports en commun et continue de faire face à des défis importants. Les flottes de bus électriques nécessitent des performances élevées et une longévité maximale des batteries dans des conditions de température et de fonctionnement très variables. D'autre part, les exploitants de flottes de bus sont soucieux de réduire les coûts d'exploitation et de maintenance. Ces coûts sont sensibles au coût de vieillissement de la batterie qui représente une donnée économique importante pour le déploiement de flottes de bus électriques. Ces travaux de thèse présentent une approche méthodologique pour l’optimisation de la recharge d’une flotte de bus électriques au dépôt. Cette approche est basée à la fois sur la planification de la recharge et sur la modulation de la puissance afin de minimiser un critère donné ou plusieurs critères en même temps (ex : le coût de la recharge, la puissance efficace, le vieillissement des batteries…). Cette approche utilise des méthodes d’optimisation exactes ou des métaheuristiques selon le type d’optimisation (mono-objectif ou multiobjectif) et selon le critère tout en tenant compte des contraintes liées aux conditions d'exploitation du bus, aux infrastructures de recharge ainsi qu’au réseau électrique. Un développement d’un modèle électrothermique et de vieillissement des batteries lithium-ion a été réalisé en s’appuyant sur des modèles existants, des études bibliographiques ainsi que des essais expérimentaux. Un modèle « multi- mécanisme de vieillissement » basée sur la loi d’Eyring a été développé et permet de prendre en compte plusieurs phénomène de vieillissement pour des batteries de type LFP. Ce modèle peut s’adapter à différentes technologies de batterie. Afin d’illustrer notre méthodologie d’optimisation mise en oeuvre, un cas d’étude a été présentée dans le dernier chapitre et permet de montrer les possibilités de recharge intelligente d’une flotte de bus électriques offerte par l’outil développé qui permet en particulier de minimiser le vieillissement de la batterie
Electro-mobility is increasing significantly in the urban public transport and continues to face important challenges. Electric bus fleets require high performance and extended longevity of lithium-ion battery in highly variable temperature and operating conditions. On the other hand, bus operators are more and more concerned in reducing operation and maintenance cost, which is sensitive to battery aging cost and represents a significant economic parameter for the deployment of electric bus fleets. This thesis presents a methodological approach for optimizing the overnight charging of an electric bus fleet to the depot. This approach is based on both charging scheduling and power modulation in order to minimize a given criterion or several criteria at the same time (e.g. the charging cost, the effective power, battery aging ...). This approach uses an exact optimization methods or Metaheuristics methods according to the type of optimization (mono-objective or multi- objective) and according to the criterion while taking into account the constraints related to bus operating conditions, charging infrastructure and the power grid. This approach has been developed to take into account several battery’s technologies as well as different types of recharging. An electro-thermal and aging model of lithium-ion batteries was developed based on existing models, literature as well as experimental tests. This allowed us to take into account the dynamics of the battery and predict the evolution of its performance when it is subject to variable conditions of use. To illustrate this methodology, a case study was presented in the last chapter and allows a smart managing of large-scale fleet of electric buses that try to maximize in particular the battery lifetime

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Landry-Blais, Alexandre. "Modélisation du système de gestion thermique d’un véhicule hybride rechargeable." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2014. http://hdl.handle.net/11143/6615.

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Abstract:

Le développement des véhicules électriques est actuellement en plein essor. Par contre, l’utilisation de ces véhicules est encore limitée en grande partie dû aux problèmes associés à la batterie : coût élevé, faible autonomie, long temps de recharge et durée de vie incertaine. L’influence de la température d’opération sur ces aspects de la batterie est grande et doit être considérée dès les phases initiales de conception de ce type de véhicule. Ce projet présente donc un modèle transitoire du système de gestion thermique d’un véhicule récréatif rechargeable. L’objectif de ce modèle est d’évaluer différentes options et configurations du système de refroidissement afin de minimiser l’impact de la température sur les performances du véhicule.

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Do, Dinh Vinh. "Diagnostic de batteries lithium ion dans les applications embarquées." Compiègne, 2010. http://www.theses.fr/2010COMP1884.

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Abstract:

Dans les véhicules hybrides ou électriques, un système de surveillance des batteries est indispensable pour optimiser la gestion de l’énergie électrique embarquée. L’état de charge et l’état de santé sont des paramètres essentiels pour caractériser l’état des systèmes de stockage d’énergie électrique, surveiller la bonne utilisation de ceux ci, et contribuer ainsi à prolonger leur durée de vie. Le travail effectué dans cette thèse repose sur la mise en œuvre de techniques d’observation temps réel afin de surveiller les paramètres clés de l’accumulateur. Un filtre de Kalman étendu aux paramètres d’un modèle à constantes localisées de l’accumulateur a été utilisé. La structure du modèle a été définie afin de prendre en compte les principaux phénomènes électrochimiques (transfert de charge, diffusion). Ce modèle a été couplé à un modèle thermique afin de prendre en compte l’évolution des caractéristiques de la batterie en fonction de la température. Une stratégie de réglage du filtre de Kalman est proposée et montre comment obtenir une convergence rapide et précise de l’observation de l’état de charge. L’observateur a été étendu aux paramètres du modèle électrochimiques afin de prendre en compte leurs évolutions liées au vieillissement. Les modèles électrochimique et thermique développés, ont été simplifiés dans l'optique future d'une implantation aisée au sein de processeurs embarqués sur véhicule. L'observateur d’état de charge a été validé en temps réel sur une cellule lithium ion, pour différentes conditions de fonctionnement
For the hybrid and electric vehicles, a battery management system is required to supervise and optimize the electrical energy management. State of charge and state of health are key parameters to supervise the good use and to contribute to enhance the life time of the battery. This work consists in implementing a real time observer in order to supervise key parameters of the battery. An extended Kalman filter based on a lumped battery model is used to achieve this goal. A lumped model has been defined to consider the electrochemical phenomena, and has been linked with a thermal model to take into account the influence of the temperature. A strategy to set up the Kalman filter has been proposed to get a fast and accurate convergence of the state of charge observation despite bad initialisations. Extensions have been implemented to take into account the influence of the aging on the battery’s dynamic model. All the models have been simplified in order to be implementable on an embedded digital signal processor. The real time state of charge observer has been validated on a lithium ion cell for different operating conditions

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Reymond, Cédric. "Conception d'une structure innovante de convertisseur AC-DC de type Totem-pole avec correction du facteur de puissance : application aux chargeurs de batteries des véhicules électriques." Thesis, Tours, 2019. http://www.theses.fr/2019TOUR4015.

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Les gouvernements responsabilisent les états sur l’environnement avec la mise en œuvre de solution pour décarboner la production de l’électricité. En 2020, 20 % de l’énergie produite sera générée par les énergies renouvelables. Cependant ces énergies vertes sont intermittentes et nécessitent une capacité de stockage importante pour la gestion locale des « smart grids ». Cette solution pose deux nouvelles problématiques : la nécessité d’un convertisseur bidirectionnel et la gestion des courants d’appel. Pour faciliter l’étude de ces problématiques, la thèse propose de lier au travers d’un bilan de puissance, les performances des différents limiteurs de courant sur une topologie de convertisseur innovante. Cette analyse permet de mettre en exergue une solution alternative de limitation des courants d’appel dans la conversion de l’énergie. Enfin, un circuit novateur sur le contrôle des composants de puissance de type thyristors/Triacs sera proposé et caractérisé pour palier une des contraintes liées à la réversibilité du convertisseur
Governments empower states over the environment with implementation of solution to clean up the electricity production sources. In 2020, 20% of the produced energy will be generated by renewable energies. However, theses green energies are occasional and require a huge storage capacitance for the local smart grids management. This solution puts two new issues: the necessity of having a bidirectional converter and the inrush currents management. To facilitate the study of these problems, the thesis suggests binding through a power balance, the performances of the current limiter on an innovative topology converter. This analysis highlight an alternative solution of inrush current strategy in energy conversion. Finally, a novel control circuit for SCRs/Triacs components will be proposed and characterized for landing one of the constraints linked to the converter reversibility

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Coron, Eddy. "Diagnostic d'état de santé des batteries au lithium utilisées dans les véhicules électriques et destinées à des applications en seconde vie." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2021. http://www.theses.fr/2021GRALI017.

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Abstract:

Les récentes améliorations des propriétés des batteries lithium-ion, notamment leur cyclabilité et leur capacité spécifique ont permis d’amorcer l’électrification du parc automobile. Avec un retard de quelques années, ce développement génère un gisement important de batteries usagées. En parallèle de leur recyclage, leur réutilisation au sein d’une seconde vie présente un intérêt économique et peut participer à l’intégration d’énergies intermittentes dans un réseau électrique. Dans ce travail de thèse, l’influence de la première vie sur la viabilité de la seconde vie des batteries Li-ion est étudiée. Des mécanismes de dégradation distincts sont générés volontairement, en imposant des protocoles de vieillissements différents à deux types de cellules 18650. Au terme de cette première vie artificielle, différents outils de diagnostics non destructifs (spectroscopie d’impédance, mesures de résistances, analyses de courbe de tension différentielles) sont confrontés à des analyses électrochimiques des électrodes afin d’évaluer leur justesse. Certaines de ces cellules sont ensuite soumises à une seconde vie, un protocole de cyclage en régime réduit dans le cas de cette étude. Indépendamment de la première vie, nous observons que la génération de lithium plating affecte les batteries durant leur seconde vie. Cependant, selon les dégradations engendrées en première vie, la cinétique d’apparition du plating est modifiée. La mesure de la résistance interne des batteries apparait comme un premier outil, simple à mettre en œuvre, de pronostic de leur seconde vie. Selon le type de cellule utilisé et l’application de seconde vie choisie, le régime de charge et la limite de tension maximale devra être en adéquation avec la mesure de résistance interne des cellules usagées. L’importance de l’état de santé des cellules, c’est-à-dire leur capacité résiduelle, apparait aussi importante et des outils d’estimation rapide de celui-ci sont proposés, à partir de mesures de capacité sur des fractions de la courbe de tension des cellules. Enfin, après l’enjeu lié à la longévité de seconde vie, celui de la sécurité de ces batteries est évalué, révélant l’impact délétère du lithium plating et pointant la nécessité d’une gestion thermique efficace
Recent improvements in the properties of lithium-ion batteries, including their cyclability and specific capacity, have enabled the electrification of the vehicle fleet to begin. With few years, this development generates a large stock of used batteries. Along with their recycling, their reuse in a second life is of economic interest and can participate in the integration of intermittent energies into the electrical network. In this thesis work, the influence of the first life on the viability of the second life of Li-ion batteries is studied. Distinct degradation mechanisms are deliberately generated, by imposing different aging protocols on two types of 18650 cells. At the end of this first artificial life, various non-destructive diagnostic tools (impedance spectroscopy, resistance measurements, differential voltage analysis) are subjected to electrochemical characterisations of the electrodes in order to evaluate their accuracy. Some of these cells are then subjected to a second life, a reduced rate cycling protocol in the case of this study. Regardless of the first life, we observe that the generation of lithium plating affects the batteries during their second life. However, depending on the degradation caused in the first life, the kinetics of the appearance of plating are modified. The measurement of the internal resistance of batteries appears to be a first tool, easy-to-implement, for the prognosis of their second life. Depending on the type of cell used and the second life application chosen, the charging rate and the maximum voltage limit must be in line with the internal resistance measurement of the used cells. The importance of the state of health of cells, that is to say their residual capacity, also appears important and tools for rapid estimation of this are proposed, from capacity measurements on fractions of the cell voltage curve. Finally, after the issue of second life longevity, that of the safety of these batteries is assessed, revealing the deleterious impact of lithium plating and pointing out the need for effective thermal management

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Beaude, Olivier. "Modélisation et optimisation de l'interaction entre véhicules électriques et réseaux d'électricité : apport de la théorie des jeux." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS131/document.

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Abstract:

Cette thèse étudie l'interaction technico-économique entre véhicules électriques et réseaux d'électricité. Le développement récent de la mobilité électrique invite en effet à analyser les impacts potentiels de la recharge de ces véhicules sur les réseaux électriques, mais aussi le soutien que ceux-ci pourraient apporter dans les réseaux du futur. Ce travail s'inscrit résolument dans le cadre des réseaux d'électricité intelligents ; la plupart des résultats de cette thèse s'appliquent tout aussi bien à un lave-linge, un chauffe-eau, une télévision tant que l'on leur prête la capacité d'intelligence ! Dès lors que les décisions des consommateurs électriques flexibles interagissent, ce cadre d'étude offre un terrain de jeu propice aux outils de théorie des jeux. Ceux-ci ont un apport direct lorsque le problème considéré a un fondement stratégique, mais leur application permet aussi de proposer des solutions sur des aspects où la théorie des jeux n'est pas forcément attendue : algorithmique, dans l'échange d'information entre acteurs, etc. La description de cet apport est l'objet principal de ce travail de thèse et se décompose en trois parties. En fil rouge, le cas des profils de charge rectangulaires – soutenus par de nombreux arguments pratiques mais souvent délaissés par les chercheurs – est analysé. En premier lieu, des questions algorithmiques se posent pour coordonner la charge de véhicules électriques dans un même périmètre du système électrique. Proposant et étudiant un algorithme de coordination, il est montré comment les propriétés fondamentales de celui-ci - sa convergence, l'efficacité de ses points de convergence – peuvent être déduite d'un jeu auxiliaire sous-jacent. L'analyse de ce jeu est faite en montrant qu'il appartient à la classe des jeux de potentiel, sous des hypothèses physiques et économiques très générales. Sur le plan de l'échange d'information, un modèle est proposé pour réfléchir à la bonne communication entre un opérateur du réseau et un véhicule. Ces deux agents ont intérêt à communiquer pour planifier la charge intelligente du véhicule électrique, mais ont des objectifs distincts. Ce cadre est très proche du Cheap-talk en théorie des jeux, mais aussi de la problématique de la quantification en traitement du signal. Ce travail tisse au passage des liens entre ces sujets. Il propose aussi une méthode pour que l'agent du réseau et le véhicule s'accordent hors-ligne sur un bon mécanisme d'échange d'information. Enfin, la théorie des jeux est appliquée dans un cadre plus habituel, pour analyser le jeu des acteurs. Ceci est fait quand des ensembles de véhicules de taille importante, vus comme des flottes, cohabitent avec des véhicules individuels. Ceci offre un terrain de jeu applicatif aux outils très récents des jeux composites. Dans ces trois directions de recherche, des simulations sont effectuées dans le cadre d'un réseau de distribution d'électricité, maille du système électrique qui pourrait vivre des impacts significatifs si la charge est non-coordonnée. En particulier, elles montrent la robustesse des méthodes proposées face aux incertitudes sur les données lorsque des profils de charge rectangulaires sont considérés
This thesis studies the technical and economical interaction between electric vehicles and electrical networks. The recent development of electric mobility leads to the analysis of potential impacts of electric vehicle charging on the electrical networks, but also to the possible support that these particular electric consumers could provide in the future smart grids. In this direction, most of the results given in this thesis also apply to a washing machine, a water-heater, a TV, as soon as these equipments are capable of being smart! When the decisions of flexible electric consumers interact, the considered framework naturally offers a unique exercise area for the tools of game-theory. The interpretation is straightforward when the considered problem is strategic by definition, but these tools allow also shedding light on other aspects: algorithmic coordination, information exchange, etc. The description of the benefits of using game-theory in this context is the aim of this work. This is done according to three aspects. In these three directions, a particular attention is drawn to the case of rectangular charging profiles, which are very practical, but often ignored by the literature. First, algorithmic issues arise when coordinating the charging of electric vehicles in a same area of the electrical network. A charging algorithm is proposed and analyzed. This is done by studying an underlying auxiliary game. This game is proved to belong to the class of potential games under very general physical and economic assumptions. In turn, it inherits from the strong properties of this class of games, namely convergence and an efficiency result in the case of a large number of electric vehicles. Considering information exchange, a model is proposed to design a good communication scheme between an operator of the electrical system and an electric vehicle. Both agents have an interest in exchanging information to schedule optimally the charging profile of the electric vehicle but they do not share the same objective. This framework is closely related to Cheap-talk in game theory and to quantization in signal processing. Amongst others, this work explains interesting connections between both topics. Furthermore, a method, which is used offline, is given to obtain a good communication mechanism between both agents. Finally, game theory is used in its traditional form, studying the strategic interaction when groups of a large number of electric vehicles – seen as fleets – coexist with individual vehicles. This allows the application of the very recent concept of composite games. In the three parts of the work, simulations are conducted in a French realistic distribution network, which could be the first part of the electrical system severely impacted by a non-coordinated charging. This highlights the robustness of rectangular charging profiles against forecasting errors on the parameters of the models

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Marzouk, Mounir. "Développement de chargeurs intégrés pour véhicules hybrides plug-in." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT088/document.

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Abstract:

Ces travaux de thèse consistent en la conception et la réalisation d’une chaîne de tractionintégrée pour véhicule hybride plug-in. L’étude s’oriente vers une solution de convertisseur mutualisé,dans l’objectif de partager la traction et les modes chargeurs de batteries, la structure en NPC à 3niveaux est retenue. Le chargeur monophasé se base une topologie de redresseur à MLI monophaséavec trois bras entrelacés, avec l’utilisation des enroulements du moteur pour le filtrage. En chargeurtriphasé nous adaptons la topologie pour réaliser un montage en double boost triphasé. Pour chaqueconfiguration, les passifs sont dimensionnés pour répondre aux contraintes en courant BF et HF. Lecontrôle adopté se base sur les correcteurs résonants. Enfin, un prototype de 5 kW a été réalisé pourvalider les différents modes de l’application.Dans une seconde partie, nous proposons une solution de chargeur isolé sans étage continu auprimaire à double ponts actifs (DAB). La topologie est modélisée au premier harmonique et unecommande assurant l’absorption sinusoïdale est étudiée. Une configuration isolée triphasée permetl’accès aux puissances plus élevées ainsi que la réduction des ondulations de courant BF en sortie
This thesis consists on the design and realization of a plug-in hybrid vehicle integrated tractiondrive supply. The work turns to a solution of a mutualized converter, in the objective to imagine asolution which shared drive and battery chargers modes, the three-level NPC topology has beenretained. The single phase charger is based on an interleaved PWM rectifier, and motor windings areused as smoothing inductors. A double-boost PFC configuration is introduced to ensure the threephasecharger. Passives are sized in each configuration in order to take in account the whole currentconstraints (LF and HF). The PFC behavior is based on the resonant controllers. Then, a 5 kWprototype has been realized to validate the different application modes.In a second part, a single-stage isolated charger based on a Dual-Active-Bridge (DAB) isproposed. The topology is modeled to the fundamental and the PFC control law is studied. A threephaseconfiguration is simulated in order to achieve higher charging powers and to reduce batterycurrent low-frequency ripple

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Devie, Arnaud. "Caractérisation de l'usage des batteries Lithium-ion dans les véhicules électriques et hybrides. Application à l'étude du vieillissement et de la fiabilité." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783338.

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Abstract:

De nouvelles architectures de traction (hybride, électrique) entrent en concurrence avec les motorisations thermiques conventionnelles. Des batteries Lithium-ion équipent ces véhicules innovants. La durabilité de ces batteries constitue un enjeu majeur mais dépend de nombreux paramètres environ-nementaux externes. Les outils de prédiction de durée de vie actuellement utilisés sont souvent trop simplificateurs dans leur approche. L'objet de ces travaux consiste à caractériser les conditions d'usage de ces batteries (température, tension, courant, SOC et DOD) afin d'étudier avec précision la durée de vie que l'on peut en attendre en fonction de l'application visée. Différents types de véhicules électrifiés (vélos à assistance élec-trique, voitures électriques, voitures hybrides, et trolleybus) ont été instrumentés afin de documenter les conditions d'usage réel des batteries. De larges volumes de données ont été recueillis puis ana-lysés au moyen d'une méthode innovante qui s'appuie sur la classification d'impulsions de courant par l'algorithme des K-means et la génération de cycles synthétiques par modélisation par chaine de Markov. Les cycles synthétiques ainsi obtenus présentent des caractéristiques très proches de l'échantillon complet de données récoltées et permettent donc de représenter fidèlement l'usage réel. Utilisés lors de campagnes de vieillissement de batteries, ils sont susceptibles de permettre l'obtention d'une juste prédiction de la durée de vie des batteries pour l'application considérée. Plusieurs résultats expérimentaux sont présentés afin d'étayer la pertinence de cette approche.

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Lièvre, Aurélien. "Développement d'un système de gestion de batterie lithium-ion à destination de véhicules "mild hybrid" : détermination des indicateurs d'état (SoC, SoH et SoF)." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10065/document.

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Abstract:

Les véhicules hybrides se démocratisent avec une utilisation croissante des éléments de stockage à base de lithium-ion. Dans ce contexte d'exploitation, le type d'usage est atypique et dépend fortement des stratégies de répartition des énergies au sein du véhicule. Parmi les hybridations, la catégorie "mild hybrid" conserve la motorisation thermique pour l'autonomie qu'elle apporte, et lui adjoint une machine électrique associée à un élément de stockage réversible, afin de permettre une récupération de l'énergie cinétique du véhicule. L'objet de ces travaux porte sur la mise en place d'algorithmes destinés à la détermination des états de charge (SoC), de santé (SoH) et de fonction (SoF) de chacune des cellules qui compose un pack batterie lithium-ion. Ces fonctionnalités sont implantées dans un système de gestion dénommé BMS pour Battery Management System. Dans un souci de réduction des coûts de production, nos travaux s'attachent à limiter la puissance de calcul et les moyens de mesure nécessaires à la détermination de ces états. À partir de mesures effectuées lors d'une utilisation de la batterie dans une application "mild hybrid", les méthodes développées permettent la détermination des états, ainsi que d'une partie des paramètres internes aux cellules. Cette utilisation est caractérisée par de forts courants et un maintien de l'état de charge autour de 50 %, ceci afin de maximiser la disponibilité de la batterie et d'en minimiser le vieillissement. L'utilisation d'observateurs et de méthodes en boucle ouverte, à partir d'une modélisation simplifiée de cellule, nous permet d'obtenir des résultats satisfaisants avec une puissance de calcul réduite
Hybrid vehicles are developing with increasing use of energy storage elements based on lithium-ion battery. In this context, the use of battery is atypical and highly dependent on energy allocation strategies within the vehicle. Among these vehicles, the mild hybrid category retains heat engine for the autonomy that offer and adds to it an electric machine associated with a reversible storage system, to allow the kinetic energy recovery of the vehicle. The object of this work involves the development of algorithms for determining the states of charge (SoC) and health (SoH) and function (SoF) of each cell that compose a lithium-ion battery pack. These features are implemented in a Battery Management System (BMS) for industrial production. In order to reduce production costs, our work attempts to limit the computing power and the measuring sensors necessary for these states determination. From battery measurements in a "mild hybrid" use, developed methods allow the states determination, as well as some of the internal parameters of cells. This application is characterized by high currents and maintaining a SoC of around 50%, in order to maximize the availability of the battery and to minimize aging. The use of observers and estimators, using a simplified model cell, allows us to achieve satisfactory results with a reduced computing power

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Dissertations / Theses on the topic 'Véhicules électriques à batterie'

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