Academic literature on the topic 'Véhicules électriques – Conduite – Simulation par ordinateur'

Le réchauffement climatique est un défi majeur du 21ème siècle. Les émissions de gaz à effet liés au secteur des transports est un des principaux contributeurs à ce réchauffement. Le Véhicule Electrique (VE) est une des solutions pour réduire la pollution engendrée par le secteur des transports. Mais l’autonomie du véhicule électrique est un des freins à son adoption.Dans le cadre du programme Campus Universitaire à Mobilité Neutre et Innovante et Neutre en carbone (CUMIN), l’Université de Lille cherche à réduire les émissions de gaz à effet de serre liés aux déplacements réalisés au départ, à l’arrivée ou sur son campus de la Cité Scientifique. Le VE est une des solutions envisagées. Pour encourager les conducteurs de véhicules venant sur le campus à passer au VE, l’université cherche à évaluer la consommation du véhicule en vue de proposer des solutions de recharge neutres en carbone.La consommation d’énergie ou l’autonomie des VEs dépend de nombreux facteurs et est sujette à de fortes variations. L’évaluation de ces facteurs est primordiale pour mieux estimer la consommation du véhicule. L’objectif de cette thèse est de réaliser un outil de simulation d’un véhicule électrique en vue d’évaluer l’impact de différents facteurs sur la consommation d’énergie du véhicule. L’outil de simulation proposé prend en compte la consommation d’énergie liée à la traction du véhicule et des auxiliaires, notamment, la partie confort de l’habitacle. L’outil de simulation est organisé à l’aide la Représentation Energétique Macroscopique (REM). Ce formalisme d’organisation conduit à une approche « directe » permettant de bien prendre en compte les limitations du système. Dans cette thèse, les modélisations sont validées à l’aide d’expérimentation avant de réaliser des comparaisons par simulation
Global Warning is one of the major challenges for the 21st century. The transport sector is one of the biggest emitters of greenhouse gas. Electric Vehicles (EVs) are one of the solutions able to reduce those emissions. However, the driving range of the vehicle is one of the barriers for EVs’ adoption. The Campus of University with Mobility based on Innovation and carbon Neutral (CUMIN) program aims at reducing the greenhouse gas emissions produced by mobility at campus “Cité Scientifique” of the University of Lille. EVs are one of the solutions studied to reduce emissions on this campus. For this solution, the university wishes to study the implementation of charging stations to promote EVs. In order to do this, a tool for estimating the energy consumption of an EV is required.Many factors have an impact on the energy consumption of EVs or their driving range. It is necessary to evaluate the effects of the different factors so as to have a better estimation of the driving ranges of those cars. In this PhD Thesis, the impact of different factors on the energy consumption of an Electric Vehicle has been assessed with a simulation tool developed on purpose. The suggested tool takes into account the energy consumption of the traction system, the Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) system and the other auxiliaries of the vehicle. This tool has been developed with Energetic Macroscopic Representation. This formalism aims at organizing the model using a forward approach. With this approach, it is possible to take into account the limitations of the system in the simulation tool of the vehicle. In this thesis, the modeling of the different parts have been developed, then validated with experimental tests. Finally, simulations have been carried out to evaluate the impact of the different factors on the energy consumption of an EV

L'électrification des véhicules joue un rôle essentiel dans la lutte contre le réchauffement climatique. En réponse à la croissance de plus en plus marquée des véhicules électrifiés sur le marché automobile mondial, de nouvelles technologies ont émergé pour satisfaire la demande. Les simulations Hardware-in-the-Loop de type Signal (S-HIL) et Puissance (P-HIL) sont déjà utilisées dans l'industrie automobile pour tester différents composants et sous-systèmes de nouvelle génération avant leur intégration dans le prototype final, mais leur potentiel reste sous-exploité. Afin de favoriser leur utilisation et d'améliorer la vitesse de développement de nouvelles méthodes simples et abordables doivent être mises en place.L'objectif de cette thèse est de proposer une méthode souple permettant de tester divers sous-systèmes électriques grâce à des simulations HIL de puissance classiques jusqu'au test avec le conducteur dans la boucle de simulation (DIL). Le concept de la simulation HIL distribuée est introduit en se basant sur l'utilisation d'un serveur délocalisé. Le serveur délocalisé correspond à un ordinateur virtuel situé dans un centre de données équipé du logiciel de simulation Amesim Simcenter. Le logiciel permet d'avoir accès à une bibliothèque de modèles en ligne permettant à l'utilisateur de coupler ses modèles ou ses sous-systèmes situés localement avec Amesim Simcenter afin de réaliser des simulations pures, du S-HIL ou du P-HIL. Une interface simple et flexible a été mise en place par l'intermédiaire de l'organisation des modèles avec le formalisme de la Représentation Energétique Macroscopique (REM). La simulation HIL distribuée a été réalisée dans le cadre du Projet H2020 PANDA pour améliorer l'insertion des véhicules électrifiés sur le marché automobile. Le second axe est de mettre en place une simulation DIL couplée simultanément à une simulation P-HIL tout en gardant la flexibilité d'utiliser des modèles sous une plateforme de simulation temps réel. De cette manière, il est possible de tester un sous-système de puissance tout en incluant un conducteur au travers d'un simulateur de conduite (DIL/P-HIL)
Vehicle electrification plays a crucial role in the fight against climate change. In response to the increasingly pronounced growth of electrified vehicles in the global automotive market, new technologies have emerged to meet the demand. Hardware-in-the-Loop simulations, such as Signal (S-HIL) and Power (P-HIL), are already used in the automotive industry to test various components and next-generation subsystems before their integration into the final prototype, but their potential remains underutilized. To promote their use and enhance the speed of development, new and affordable methods need to be implemented.The objective of this thesis is to propose a flexible method for testing various electrical subsystems, ranging from traditional HIL simulations to Driver-in-the-Loop simulation (DIL). The concept of distributed HIL simulation is based on the use of a remote server. The remote server corresponds to a virtual computer located in a data center equipped with the Amesim Simcenter simulation software. The software provides access to an online library of models, allowing the user to couple their models or locally located subsystems with Amesim Simcenter to perform pure simulations, S-HIL, or P-HIL. A simple and flexible interface has been established through the organization of models using the Energetic Macroscopic Representation (EMR) formalism. Distributed HIL simulation was carried out as part of the H2020 PANDA Project to improve the integration of electrified vehicles into the automotive market. The second focus is to implement a DIL simulation coupled simultaneously with a P-HIL simulation while retaining the flexibility of using models in a real-time simulation platform. This approach enables the testing of a power subsystem while incorporating a driver through a driving simulator (DIL/P-HIL)

La demarche developpee consiste a elaborer et a exploiter un outil de simulation permettant d'analyser le comportement du vehicule electrique a l'echelle du systeme qu'il constitue. Le simulateur elabore integre les caracteristiques dynamiques du vehicule, le comportement electromecanique du groupe moto-propulseur associe a son convertisseur d'alimentation et les performances de l'accumulateur electrochimique. Apres avoir examine les enjeux de la traction electrique automobile, une analyse des technologies repondant plus particulierement au cas du vehicule electrique urbain, est proposee. Les differents sous-ensembles du systeme sont ensuite modelises, en attachant une importance toute particuliere a la caracterisation de leur comportement energetique. Les modeles sont alors associes au sein d'un meme environnement de simulation grace a l'utilisation de c. A. O. Systeme easy 5x. Le simulateur systeme developpe, evsys (electric vehicle system simulator) est valide, en confrontant les resultats obtenus par simulation, sur deux vehicules de reference avec les performances donnees par le constructeur. Le simulateur est, dans un premier temps, exploite en tant qu'outil d'assistance a la conception pour analyser les contraintes sur les composants du vehicule (accumulateur, moteur, convertisseur, reducteur), pour comparer les differentes solutions technologiques envisageables (accumulateur plomb-acide ou nickel-cadmium, motorisation courant continu, asynchrone ou synchrone) et enfin pour optimiser le dimensionnement interactif des composants. Mais l'interet du simulateur depasse le cadre initial du dimensionnement des elements du vehicule. L'outil developpe est ainsi utilise pour optimiser les strategies de controle de la motorisation. Differents modes de gestion du flux relatifs aux trois types de motorisation etudiees sont proposes et evalues en vue notamment de maximiser les performances globales du vehicule, en terme d'autonomie

Cette étude se place dans le contexte des mannequins numériques utilisés, dés les premières phases de conception, pour tester l’ergonomie d’environnements comme un véhicule automobile. Ces nouveaux outils ne tiennent pas encore compte du vieillissement dans la population. Les mouvements d’entrée et de sortie sont des mouvements complexes particulièrement problématiques pour les seniors. Cette thèse a pour but d’analyser les mouvements d’accessibilités de personnes âgées pour 1/ mieux comprendre leurs difficultés, 2/ pouvoir simuler ces mouvements au moyen d’un mannequin numérique. Dix huit sujets âgés et 7 sujets jeunes ont participés aux expérimentations. Des mouvements d’entrée et de sortie de quatre véhicules ont été capturés et les notes d’inconfort sont recueillies par un questionnaire. De plus, les effets du vieillissement sont différents d’une personne à l’autre, les sujets âgés ont donc passé une série de tests dans le but d’évaluer leurs capacités fonctionnelles. Ces tests sont utilisés pour définir 3 groupes de sujets : ceux qui ont un problème fonctionnel, ceux qui ont des capacités « médiocres » et ceux qui ont de bonnes capacités fonctionnelles. Les mouvements d’entrée et de sortie sont analysés par le biais des interactions entre le sujet et l’environnement dans le but de définir les contraintes liées à la géométrie du véhicule. Deux grandes stratégies sont observées pour les mouvements d’entrée et pour ceux de sortie. Les stratégies d’entrée et sortie « S’Assoit D’abord » et « Deux Jambes Ensemble » ont tendance à être utilisées par des personnes ayant des problèmes fonctionnels. Les stratégies « Jambe Droite la Première » et « Jambe Gauche la Première » sont respectivement les stratégies d’entrée et de sortie les plus observées quelles que soient les capacités fonctionnelles. Ces mouvements sont découpés en phases pour lesquelles des sous-stratégies sont définies. Les interactions entre les mains et l’environnement semblent jouer un rôle très important. Des mécanismes de compensation sont observés dans les mouvements des personnes ayant des problèmes fonctionnels. Les questionnaires d’inconfort montrent que les personnes âgées rencontrent plus de problèmes en sortant qu’en entrant dans les véhicules. Les notes d’inconfort sont influencées par les capacités fonctionnelles des sujets mais les résultats sont très hétérogènes. Une explication proposée est que ces notes reflètent essentiellement les préférences des sujets en termes d’accessibilité automobile. Un examinateur extérieur serait donc mieux à même d’évaluer les difficultés des personnes âgées. Les mouvements capturés sont structurés dans des bases de données dans le but de simuler les mouvements d’accessibilité de personnes âgées à l’aide du logiciel RPx
This study takes place in the context of Digital Human models used to test the ergonomics of environments such as automotives in the earliest stages of the design process. Yet, these tools do not take into account the aging of the population. The car ingress and egress motions are particularly problematic for seniors. This thesis aims at analysing car accessibly movements of elderly people in order to 1/ better understand their difficulties and 2/ simulate these motions using a digital human model. Eighteen elderly and 7 young subjects participated in the experiment. Ingress and egress motions were captured for four types of vehicle and discomfort ratings were collected by a questionnaire. As age effects differ from one person to another, the functional capacities were measured using clinical tests to draw a portrait of the abilities of each elderly subject. Results of these tests are used to define 3 groups of people: those who have a functional problem, those with “mediocre” capacities and those who have good capacities. Ingress and egress motions are analysed through the interaction between the subject and the environment in order to define the constraints linked to vehicle design. Two major strategies have been observed for the ingress and egress movements. The strategies “Sit First” and “Two Legs Out” are used by people with functional problems. The strategies “Right Leg First” and “Left Leg First” are the most observed ingress and egress strategies, regardless of functional capacities. These movements are decomposed into phases for which sub-strategies are defined. The interactions between the hands and the environmental seem to play an important role. Compensation mechanisms are observed in the movements of persons with functional problems. The discomfort questionnaires show that elderly subjects face more problems when exiting than when entering a car. Discomfort ratings are influenced by the functional abilities of subjects but the results are very heterogeneous. An explanation would be that these ratings also reflect the preferences of subjects in terms of car accessibility. An external examiner would then better assess the difficulties of elderly people. The captured movements are structured in databases in order to simulate the accessibility movements of elderly using the RPx software

L’électrification des véhicules est devenue, depuis plusieurs années, une solution incontournable pour faire face aux différents problèmes écologiques dans le transport. Ainsi des véhicules électrifiés (hybrides et électriques) sont de plus en plus mis en circulation. Des procédures de tests de leurs divers composants sont mises en place pour optimiser la conception, production et qualité de ces véhicules. L’émulation (‘‘Hardware-in-the-Loop’’ simulation) de puissance est devenue une étape importante, dans le cycle de développement des véhicules, pour la réalisation de ces différents tests. Pour diminuer les contraintes de délais et de coûts, le développement rapide d’émulateurs fiables et flexibles est nécessaire. L’objectif de cette thèse est de proposer une méthode pour la mise en œuvre d’émulateurs de puissance de chaine de traction de véhicules électrifiés pour le test de leurs ensembles fonctionnels. Le formalisme REM (Représentation Energétique Macroscopique) est utilisé comme outil d’organisation pour la synthèse des divers émulateurs de puissance. La méthodologie développée est utilisée pour tester la batterie et les entrainements électriques d’un véhicule hybride série. D’abord, une représentation unifiée du modèle de simulation énergétique du véhicule hybride série est réalisée. Ensuite, cette méthodologie est appliquée au test de la batterie du véhicule cible. Elle est enfin appliquée pour le test d’entrainements électriques. Des résultats expérimentaux sont fournis tout au long de ce mémoire pour valider ces divers émulateurs
The electrification of transportation has become, for several years, an essential solution to deal with the various ecological problems in transport. Thus, electrified vehicles (hybrid and electric) are more and more put on the road. Test procedures for their various components are organized to optimize the design, production, and quality of these vehicles. Power Hardware-in-the-Loop simulation (using power emulators) has become an important step in the vehicle development cycle for these various tests. To reduce time and cost constraints, the rapid development of reliable and flexible power emulators is necessary. The objective of this PhD thesis is to propose a method for the design of power emulators for electrified vehicles for the testing of their various functional subsystems. EMR (Energetic Macroscopic Representation) formalism is used as an organization tool for the design of the various power emulators. The methodology developed is used to test the battery and electric drives of a series hybrid electric vehicle. First, a unified representation of the energetic simulation model of the series hybrid electric vehicle is proposed. Next, the methodology is applied for the battery testing of the reference vehicle. Finally, the methodology is applied for electric drives testing. Experimental results are provided throughout this PhD thesis to validate these various power emulators

Ces travaux de thèse portent sur la mise en place d’une stratégie de sonification qui vise à proposer un retour sonore pouvant se substituer au bruit moteur dans les véhicules électriques, rendant au conducteur les informations qu’il transmet habituellement sur la dynamique du véhicule.Pour cela, nous nous sommes basés sur une première phase d’analyse qui nous a permis d’étudier comment le bruit automobile influence notre perception du mouvement. A partir de deux expériences menées en simulateur de conduite, nous avons pu relier le retour sonore et la vitesse perçue par le conducteur, définissant ainsi la métaphore du bruit moteur sur laquelle s’appuie le contrôle des sons de synthèse.De façon similaire au bruit moteur, le retour sonore proposé informe le conducteur par l’intermédiaire de sa variation de hauteur tonale. Pour arriver à un son qui informe le conducteur efficacement et qui reste acceptable sur toute la gamme de vitesse du véhicule, nous nous sommes appuyés sur l’illusion de glissando infini de Shepard-Risset, qui nous permet de donner un retour d’information précis grâce à une hauteur tonale qui varie rapidement tout en restant contenue dans une plage de fréquence restreinte.L’apport de cette stratégie a enfin été testé lors de deux expériences, la première portant sur l’influence de ce retour sonore sur la perception de la vitesse des conducteurs, la seconde sur leur comportement dans une tâche de freinage. Ces deux études ont montré un effet significatif du retour sonore qui suggère que ces informations sont bien intégrées par les conducteurs, faisant de ces sons un candidat prometteur pour devenir le « bruit moteur » des véhicules de demain
This thesis aims to build an auditory display to sonify electric vehicles. Our goal consisted in bringing back to the driver the motion information, which is usually provided by the combustion engine noise.The first stage of this work consisted in analyzing how automotive noises can influence drivers’ perception of motion. We conducted two driving simulator experiments to study drivers’ speed perception in presence of different automotive noises. These results provided a link between the acoustic feedback and the speed perceived by the driver, on which we based our sonification strategy.Similarly to combustion engine noise, the acoustic feedback proposed in this work informs the driver via its pitch variation. We used the Shepard Risset glissando illusion to sonify the whole speed range of the vehicle. Pitch circularity in the construction of these sounds provides a precise information on small speed variation with fast pitch variations, and is in addition restrained within a narrow bandwith.We then tested the contribution of this strategy in two experiments. The first dealt with the influence of the proposed sounds on drivers’ speed perception ; the second with their behavior in a common braking task. These studies showed that the drivers easily integrate the information brought by this sound, and that it influences their perception of motion and modifies their driving behavior. These inputs make the proposed sound a good candidate to become the new « engine noise » of future electric cars

La crise énergétique et environnementale ont promu le gouvernement à prendre des mesures vigoureuses pour stimuler la transition énergétique et accélérer la croissance verte. Dans cette politique, les véhicules électriques (VE) constituent à terme une réelle réponse aux problématiques actuelles. Leur insertion dans le système électrique a poussé l’ensemble des acteurs et notamment les gestionnaires de réseaux de distribution à privilégier une modernisation des réseaux électriques. Assimilée à la thématique des Smart Grids, la thèse vise à apporter des éléments de réflexion au concept de la gestion de la demande appliquée aux VE. La première partie de ce travail expose une méthodologie d’évaluation de l’impact technico-économique des VE sur les réseaux de distribution HTA/BTA. Ensuite, pour soulever cette problématique, une prospection des services du pilotage de charge orientés réseaux et marché est menée en deuxième partie. Une démarche d’analyse des pistes de valorisation a permis de dégager les services à forte contribution économique. A ce titre, une méthodologie de conception de stratégies de supervision optimisées est proposée. Son application a permis de tirer des conclusions sur la valorisation financière et environnementale des effacements de charges de VE. Les résultats de simulation sont employés pour une étude de rentabilité technico-économique. Ensuite, le comportement des réseaux de distribution face aux algorithmes de supervision est étudié par une approche de co-simulation. Enfin, les principes Smart Grids sont analysés et validés via des expérimentations réalisées sur un démonstrateur hybride interfaçant un simulateur temps réel avec du matériel physique
Energy and environmental crisis have prompted the government to take strong measures to stimulate energy transition and accelerate green growth. In this context, electric vehicles (EVs) are considered as a real solution to deal with the current problems. Their integration into the electrical system promotes distribution system operators to develop smart solutions in this field. Concerning the Smart Grids concept, the present work aims to provide answers to a wide range of questions for demand side management program using plug-in EVs charging strategies. The first section of this PhD project, presents a methodology to assess technical and economic impacts of EVs charging on Medium and Low voltage distribution networks. Afterwards, analyses about the competitive EVs load management ancillary services are conducted in the third chapter. By comparing potential and opportunities of each ones, three ancillary services for electricity market contribution were selected. In this context, a methodology for designing energy management strategies is proposed. The latter is applied to the selected ancillary services to assess the financial contribution of the developed strategies. Environmental aspects and Wind-to-Vehicle concept are also evaluated. Furthermore, thanks to a co-simulation interface, the interactions between supervision strategies and real distribution networks are analyzed. The last section presents a Hardware-in-the-loop demonstrator using a real time simulator, smart meters and EVs charging stations. Through experiments, communication constraints and Smart Grids principles are evaluated and validated

La prise en compte des aspects CEM dans le développement des projets automobile passe par l'adoption d'outils de prédiction numérique. Ce travail de thèse, réalisé au sein de la société PSA Peugeot Citroën, s'inscrit dans cet objectif long terme, en application aux émissions rayonnées par le véhicule électrique. En entrant plus dans le détail du fonctionnement du véhicule électrique, nous sommes contraints de formuler une hypothèse simplificatrice, supposant la bonne qualité des blindages utilisés pour les boîtiers électroniques. Une comparaison de résultats numériques a donc été réalisée, entre le rayonnement propre d'un boîtier électronique blindé, et celui d'une structure câblée. Pour cela, une phase essentielle fut l'obtention d'un modèle numérique du blindage du boîtier, ce qui n'est possible que par validations expérimentales. Le simulateur expérimental d'onde plane existant chez PSA nous permet de caractériser assez rapidement l’efficacité du blindage du boîtier, par des tests à la réception. C'est ce même critère qui nous permet alors de valider un modèle numérique, en transposant en calcul l'illumination du blindage. Parallèlement, ce travail de validation a permis de poursuivre chez AEROSPATIALE le développement de l'outil de simulation ASERIS-BE©, pour l'adapter aux contraintes d'un usage automobile. Ainsi on a pu mettre en cause la qualité des blindages utilisés en production sur ce type de véhicule, qui dans des configurations particulières (champ magnétique basse fréquence) provoquent un rayonnement significatif. Cette remarque a été mise à profit pour évaluer le champ magnétique rayonné dans un véhicule réel. La prédiction numérique a alors permis de tirer des conclusions, concernant les risques d'interférences, et l'emplacement des récepteurs sensibles à ce type de perturbations
Taking into account EMC aspects during the development of automotive projects needs to make use of numerical prediction tools. This present work, which has been realised in the PSA Peugeot Citroën company, gives a contribution to this long term goal, applied to the emissivity of the electric vehicle. Due to the high degree of complexity of this type of vehicle, we have to elaborate an hypothesis to simplify the representation, based on the high supposed shielding effectiveness of the electronic enclosure used. A numerical comparison has been obtained, between the radiation of a shielded electronic enclosure, and a typical structure with cables. Yet, it is necessary to obtain a numerical model of the shielded enclosure. To validate such a model, comparisons between computation and measurements are required. The plane wave experimental simulator existing at PSA permits to caracterise quickly the shielding effectiveness of the enclosure, by way of reception tests. Likewise, this property is used to validate the numerical modelisation, simulating the illumination of the enclosure. Meanwhile, this validation study has permitted to reveal the limitations of the numerical tool ASERIS­ BE©. It could then be developped in the AEROSPATIALE company, and adapted to the constraints of an automotive use. We could show threw this study the poor quality of the serial shielding used on board, in particular situation (low frequency magnetic field), which causes reciprocally high radiation levels outside. This has been illustrated in evaluating numerically the magnetic field radiated in a real vehicle. Then, threw the numerical prediction, we were able to give precious indications, concerning the interference hazards, and the location of sensitive receptors

Le secteur industriel de l'énergie, et les réseaux électriques en particulier, rendent à nos sociétés modernes d'immenses services dont nous ne pouvons plus nous passer. Ils présentent aussi, hélas, un certain nombre de graves inconvénients, notamment en matière d'impact environnemental. Ces inconvénients apparaissent aujourd'hui comme inacceptables; le secteur de l'énergie s'efforce donc actuellement de les amoindrir autant que possible, dans le cadre de ce qu'on appelle la transition énergétique.Outre d'indispensables efforts en matière de sobriété et d'efficacité énergétique, deux grands axes d'amélioration se dessinent: d'une part, le remplacement progressif de certains moyens de production d'électricité conventionnels par des moyens de production renouvelables; et d'autre part, le transfert de certains usages aujourd'hui non-électriques vers l'électricité --- en particulier en matière de mobilité.L'intégration au réseau électrique de ces nouveaux types de dispositifs pose cependant des difficultés techniques considérables, qui motivent depuis le début des années 2000 de nombreux travaux sur le thème de ce que l'on appelle aujourd'hui les "smart grids": des réseaux électriques compatibles avec les exigences de la transition énergétique, c'est-à-dire capables d'accueillir massivement les nouveaux types d'usages comme la production photovoltaïque et les bornes de recharge des véhicules électriques, ceci notamment grâce à l'utilisation accrue des nouvelles technologies de l'information et de la communication. Parmi les difficultés susmentionnées, qui limitent la capacité d'accueil du réseau, figurent les congestions, c'est-à-dire les limites physiques à la puissance que l'on peut faire transiter d'un point à un autre sur une infrastructure donnée. C'est à la gestion des congestions que nos travaux sont consacrés. À ce sujet, la question fondamentale est de déterminer par quel enchaînement de mesures, de calcul, de communications et in fine d'actions, on peut passer d'une situation de contrainte sur un réseau de distribution d'électricité, à une situation où cette contrainte a été éliminée par l'action des flexibilités environnantes; autrement dit, en augmentant ou en réduisant judicieusement la production et/ou la consommation locales, et éventuellement en jouant sur d'autres types de leviers.L'objet de cette thèse est de participer à l'élaboration des outils conceptuels et informatiques qui nous permettront de répondre à la question fondamentale ci-dessus. Nos travaux portent ainsi sur la question de la modélisation des réseaux de distribution d'électricité "flexibles", et sur l'implémentation concrète des modèles retenus sous forme d'un logiciel de simulation ad hoc, parfaitement adapté à l'étude de ce type de réseaux
The energy sector and the electrical networks in particular, provide great and indispensable services to our modern societies. Unfortunately, they also bring some serious drawbacks, especially with regard to the environment. These drawbacks are becoming more and more unacceptable; that is why the energy sector is trying to reduce them as much as possible, in the framework of the so-called energy transition.In addition to mandatory efforts in terms of energy efficiency and sobriety, two major directions of improvement have been identified: on the one hand, the progressive replacement of some conventional power plants with renewable production units; and on the other hand, the transfer of several non-electrical usages towards electricity --- in particular in the area of mobility.The integration of these new devices into electrical networks raise new technical challenges which, since the early 2000s, have been driving a lot of work about so-called "smart grids": electrical networks compatible with the requirements of the energy transition, ie. able to host new devices like photovoltaic solar panels and charging stations for electric vehicles, notably through the increasing usage of new information and communications technologies.Among the difficulties mentioned above, which limit the hosting capacity of the network, there are congestions ie. physical constraints limiting the amount of power that may be transmitted through a given infrastructure. Our work is devoted to the management of congestions. The fundamental issue thereon is to define a sequence of decisions, computations, communications and in fine actionsthat allows to move from a constrained situation on the electrical distribution network, to a situation in which the action of local flexibilities has lifted the constraint; in other words, to a situation where increasing or decreasing local generation and/or consumption, or taking some other control action, relieved the network.The aim of this thesis is to contribute to the development of conceptual and computing tools that will allow us to answer the fundamental aforementioned issue. Our work thus deals with the modelling of flexible electrical distribution networks, and with the tangible implementation of selected models in the form of ad hoc simulation software, specifically designed for the study of such networks

Cette thèse analyse les challenges auxquels sont confrontés les composants électriques pour les systèmes de traction hybrides. L’analyse de ces composants et de leurs interactions en tant qu’entité indépendante est un sujet de recherche important afin de dimensionner de manière optimale le système au lieu de combiner des composants optimaux. Les véhicules hybrides sont un domaine de recherche qui suscite un grand intérêt parce qu’il s’agit d’une solution efficace à court terme afin de préparer la transition énergétique vers les véhicules à zéro émission. Malgré les avantages de cette solution, c’est un sujet de recherche complexe car les composants électriques doivent être intégrés dans un système de propulsion conventionnel. Ainsi le but de ce travail de recherche est axé sur la détermination de méthodes appropriées pour étudier les composants électriques et les contributions apportées par cette thèse visent à répondre à la problématique suivante : déterminer le niveau suffisant de détails pour modéliser les systèmes électriques pour les systèmes de traction pour véhicules hybrides afin d’identifier le dimensionnement idéal des composants pour différents systèmes pendant la phase de développement. Afin de résoudre cette problématique, ce rapport est divisé en quatre parties au sein de six chapitres. D’abord l’état de l’art des véhicules hybrides, des composants électriques ainsi que des méthodes d’optimisation associées sont présentés (chapitre 1). Ensuite, pour chaque composant (chapitre 2 à 4), des méthodes de modélisation appropriées sont déterminées afin de les modéliser mais aussi afin d’évaluer leur intégration dans le système de propulsion. Puis, une solution pour l’étude du système globale est déterminée à partir de l’analyse de travaux précédents (chapitre 5). Finalement, une approche d’optimisation est développée et permet d’analyser différents systèmes ainsi que l’influence de différents paramètres sur le dimensionnement (chapitre 6). Grâce à l’analyse du développement actuel et des travaux précédents sur le sujet ainsi qu’au développement d’outils de simulation, cette thèse étudie et analyse les relations entre le niveau de tension et de courant, et les performances du système dans différents cas. Les résultats permettent de déterminer l’influence de ces paramètres sur les composants ainsi que l’impact de l’environnement industriel sur les résultats. En tenant compte du cadre législatif actuel, les résultats convergent globalement tous dans la même direction : une réduction du niveau de tension, respectivement une augmentation du courant, entraine une amélioration du système global par rapport aux méthodes de dimensionnent actuelles. Ces observations sont liées à l’architecture, au cycle d’évaluation et à l’environnement considérés mais les méthodes et l’approche développée ont posé les bases pour étendre les connaissances dans le domaine de l’optimisation des véhicules hybrides. En plus de l’optimisation générale, des cas particuliers sont analysés afin de montrer la modularité des méthodes et l’influence de paramètres supplémentaires (système 48V ou convertisseur Boost). Afin de conclure, cette thèse a mis en place les bases pour l’étude des composants électriques pour les véhicules hybrides. De part un environnement fluctuant et les nombreuses technologies possibles, ce sujet suscite encore un grand intérêt et les points suivants peuvent être encore étudiés de manière plus détaillée : * Application des méthodes pour d’autres systèmes de propulsion (autre architectures hybrides, véhicule à pile à combustible ou tout électrique), * Étude de nouvelles technologies comme le carbure de silicium pour l’électronique de puissance, la machine à reluctance variable ou le sulfure de lithium pour les batteries, * Analyse d’autre cycle d’évaluation ainsi que leur cadre législatif, * Mise en place de structures additionnelles pour l’électronique de puissance, * Validations supplémentaires avec d’autres composants
This work analyses the challenges faced by the electric components for traction purpose in hybrid drivetrains. It investigates the components and their interactions as an independent entity in order to refine the scope of investigation and to find the best combinations of components instead of the best components combinations. Hybrid vehicle is currently a topic of high interest because it stands for a suitable short-term solution towards zero emission vehicle. Despite its advantages, it is a challenging topic because the components need to be integrated in a conventional drivetrain architecture. Therefore, the focus of this work is set on the determination of the right methods to investigate only the electric components for traction purpose. The aim and the contributions of this work lies thereby in the resolution of the following statement: Determine the sufficient level of details in modeling electric components at the system level and develop models and tools to perform dynamic simulations of these components and their interactions in a global system analysis to identify ideal designs of various drivetrain electric components during the design process. To address these challenges, this work is divided in four main parts within six chapters. First the current status of the hybrid vehicle, the electric components and the associated optimization methods and simulation are presented (first chapter). Then for each component, the right modeling approach is defined in order to investigate the electrical, mechanical and thermal behavior of the components as well as methods to evaluate their integration in the drivetrain (second to fourth chapter). After this, a suitable method is defined to evaluate the global system and to investigate the interactions between the components based on the review of relevant previous works (chapter five). Finally, the last chapter presents the optimization approach considered in this work and the results by analyzing different system and cases (chapter six). Thanks to the analysis of the current status, previous works and the development of the simulations tools, this work investigates the relationships between the voltage, the current and the power in different cases. The results enable, under the considered assumptions of the work, to determine the influence of these parameters on the components and of the industrial environment on the optimization results. Considering the current legislative frame, all the results converge toward the same observation referred to the reference systems: a reduction of the voltage and an increase of the current leads to an improvement of the integration and the performance of the system. These observations are linked with the considered architecture, driving cycle and development environment but the developed methods and approaches have set the basis to extend the knowledge for the optimization of the electric system for traction purpose. Beside the main optimization, special cases are investigated to show the influence of additional parameters (increase of the power, 48V-system, machine technology, boost-converter…) In order to conclude, this work have set the basis for further investigations about the electric components for traction purpose in more electrified vehicle. Due to the constantly changing environment, the new technologies and the various legislative frame, this topic remains of high interest and the following challenges still need to be deeper investigated: * Application of the methods for other drivetrain architecture (series hybrid, power-split hybrid, fuel-cell vehicle, full electric vehicle), * Investigation of new technologies such as silicon-carbide for the power electronics, lithium–sulfur battery or switch reluctance machine, * Investigation of other driving cycle, legislative frame, * Integration of additional power electronics structure, * Further validation of the modeling approaches with additional components