CONTRIBUTION A LA CONCEPTION D’UN GENERATEUR HYBRIDE D’ENERGIE ELECTRIQUE POUR VEHICULE : Modélisation, simulation, dimensionnement
Résumé
The work detailed in this thesis is part of a research project conducting at L2ES lab and supported an industry grant from DGA. The ECCE project aims at designing a mobile platform for assessing the different components of an electrical power train. The proposed study defines and evaluates a system using two main power sources which are integrated in a high performance heavy vehicle. The description and validation of hybrid generator were done using the simulations and benchmarks included in the platform featuring 120 kW.
To understand and analyze how the system operates we developed a multi-blocks tool that models a vehicle with a focus on the two power sources. A model of the different components of the power train has been first defined. Then, several simulations have been used with the goal to highlight certain phenomena such as resonance as well as coupling related problems of energy sources. A special attention has been given to the storage system consisting of a battery. Part of the experiment we conducted was dedicated to the battery. Our goal was to master the protocol we used and to identify the different attributes of the underlying model
For the development of any electrical system and with the objective to conform to safety standards and procedures related to the high voltage used in the vehicle, we gave a special attention to electrical hazards. Some enhancements have been made related to the different procedures that regulate the usages of high voltage and that describe the consequences in terms of protection of the human personnel and equipments.
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Cette thèse s’inscrit dans la continuité de travaux menés par le laboratoire L2ES dans le cadre d’un contrat avec la DGA portant sur la conception d’une plateforme mobile d’évaluation des constituants d’une chaîne de traction électrique (Projet ECCE). L’étude proposée définit et évalue le concept de deux groupes de génération et de conversion électrique destinés à être intégrés dans un système de transmission électrique de véhicule terrestre à rendement élevé. La définition et la validation du concept de générateur hybride sont effectuées à l’aide de simulations et des essais de la plateforme d’une puissance de 120 kW.
Pour bien comprendre et analyser le fonctionnement de notre système, nous avons construit un outil de simulation modulaire qui représente le véhicule en se focalisant sur les groupes énergétiques. Pour cela nous avons réalisé une modélisation des différents composants de la chaîne électrique puis effectué des simulations pour mettre en évidence certains phénomènes comme la résonance et les problèmes de couplage des sources d’énergie. Une grande attention est apportée au système de stockage qui est la batterie qui lui a été consacrée une partie expérimentale qui explique le protocole d’essais adopté pour identifier les paramètres de son modèle.
Dans la réalisation de tout système électrique et dans le souci du respect des consignes de sécurité vu le niveau de tension élevé utilisé au bord du véhicule, nous avons apporté un regard sur la problématique des risques électrique. Un éclairage est apporté aux différentes normes qui réglementent l’utilisation d’un tel niveau de tension et les conséquences sur la protection de personnel et des équipements.