Modélisation du système de puissance du véhicule électrique en

Mod´elisation du syst`eme de puissance du v´ehicule
´electrique en r´egime transitoire en vue de l’optimisation
de l’autonomie, des performances et des coˆuts associ´es.
No¨elle Janiaud
To cite this version:
No¨elle Janiaud. Mod´elisation du syst`eme de puissance du v´ehicule ´electrique en r´egime transi-
toire en vue de l’optimisation de l’autonomie, des performances et des coˆuts associ´es.. Energie
´electrique. Sup´elec, 2011. Fran¸cais. <tel-00660749v1>
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Submitted on 18 Jan 2012 (v1), last revised 31 Jan 2013 (v2)
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THESE DE DOCTORAT
SPECIALITE : PHYSIQUE
Ecole Doctorale « Sciences et Technologies de l’Information des Télécommunications et
des Systèmes »
Présentée par :
Noëlle JANIAUD
Sujet :
MODELISATION DU SYSTEME DE PUISSANCE DU VEHICULE ELECTRIQUE
EN REGIME TRANSITOIRE EN VUE DE L’OPTIMISATION DE L’AUTONOMIE,
DES PERFORMANCES ET DES COUTS ASSOCIES
Soutenue publiquement le 29 septembre 2011 devant les membres du jury :
M. Demba DIALLO Professeur des Universités (président)
M. Marc PETIT Professeur à Supélec (directeur de thèse)
M. Thierry-Marie GUERRA Professeur des Universités (rapporteur)
M. Eric MONMASSON Professeur des Universités (rapporteur)
M. Patrick BOUCHER Professeur à Supélec
M. Alain BOUSCAYROL Professeur des Universités
M. Patrick BASTARD Directeur de la DELTA chez Renault (invité)
M. Guillaume SANDOU Professeur à Supélec (invité)

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Modélisation du système de puissance du véhicule électrique en régime transitoire en
vue de l’optimisation de l’autonomie, des performances et des coûts associés
Dans le contexte automobile actuel de réduction des émissions de CO2, une réponse
semble être apportée par le véhicule électrique, zéro-émission. De nombreuses questions se
posent alors, notamment concernant l’autonomie, d’autant plus que le nombre de
consommateurs électriques dans les véhicules automobiles est en constante augmentation. Il
est nécessaire de concevoir un groupe-motopropulseur électrique alliant autonomie et
performances en considérant les contraintes de coût auxquelles est confronté tout
constructeur.
Concernant les outils de conception, très nombreux sont les constructeurs qui
s’orientent vers d’autres solutions que la réalisation systématique de prototypes physiques en
faisant appel à la simulation numérique dès le début du cycle de développement (cycle en V)
pour optimiser leur prédimensionnement et assurer un gain non négligeable sur les délais et
les coûts.
Les travaux de thèse s’articulent ainsi autour de deux axes.
Une première étape consistera à modéliser le réseau électrique automobile (chaîne de
traction, système de confort thermique et réseau 14V) dans le but de pouvoir effectuer des
simulations de fonctionnement en régime dynamique. L’aspect dynamique est important : des
cartographies de pertes ne peuvent suffire si nous nous intéressons aux performances du
véhicule en termes d’accélérations. Nous verrons d’autre part que l’autonomie est impactée
de façon non négligeable par cet aspect dynamique. Les modèles seront validés par
comparaison des résultats de simulation avec des résultats d’essais.
Dans une seconde étape, nous procéderons à l’optimisation du système de puissance.
Les critères qui nous intéressent, à savoir autonomie et performances, sont antagonistes, ce
qui donnera lieu à la recherche de « meilleurs » compromis. Au cours des travaux, nous
avons été amenés à distinguer l’optimisation des lois de pilotage des organes de
l’optimisation de l’architecture, les deux étant menées séquentiellement. Le fait de prendre en
compte le système de puissance dans sa globalité permet d’optimiser le rendement de
l’ensemble (donc d’augmenter l’autonomie) en respectant un cahier des charges sur les
performances dynamiques et en limitant les coûts associés.
Mots-clés : véhicule électrique, système de puissance, plateforme de simulation, pilotage de
la chaîne de traction électrique, optimisation de l’architecture.