Aucun titre de diapositive
publicité
Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Séminaire Energie Décentralisée du GDR ME2MS Industrielle Gestion d’énergie dans un système électrique avec stockage R. SAISSET, C. TURPIN, S. ASTIER SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Gestion d’énergie dans un système électrique avec stockage Plan de l’exposé I- Fonction stockage dans les systèmes de conversion d’énergie II- Composants électrochimiques, propriétés, modélisation III- Groupe Electrogène à PAC et stockage : quelques études IV- Conclusion et bonus SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire La génération décentralisée d’électricité et le stockage : un problème crucial pour de nombreux systèmes autonomes d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Wh/kg Quelle disponibilité de PAC Energie 1000 l’énergie électrique au massique regard de la mission ? Pile à combustible Plusieurs aspects : Li-ion 100 - autonomie Des performances fortement NI-MH - puissance - jauge d’énergie dépendantes de l’utilisation Ni-Cd 50 - durée de vie Hydrogène : 30 000 Wh/kg Essence : 10 000 Wh/kg Plan de Ragone Roue A évaluer dans le système complet 30 Pb-Ac d’inertie Des propriétés Ex : jauge systémique Super-condensateurs 5 « temporelles » 0,1 1 différentes Puissance massique 10 kW/kg SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique Véhicules multi sources hybrides et d’Electronique Industrielle Moteurs Electriques Groupe Electrogène Stockage (Batterie + …) Dynamique véhicule Découplage gestion d’énergie • Moteur thermique + alternateur • Turbine à gaz + alternateur • Pile à combustible • Générateur photovoltaïque Rendements puits-roue : • thermique : 15 % • électrique pur : 21% • hybride : 26 % Système : complémentarité judicieuse des organes SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Structure générale d’un véhicule hybride Moteur thermique Réservoirs d’énergie chimique Dynamique du véhicule Générateur électrique statique ou tournant Pile à combustible Soleil Réservoirs d’énergie électrique Alternateur Nœud mécanique Générateur photovoltaïque Nœud électrique Réservoirs d’énergie mécanique Moteur électrique Un système complexe, à concevoir en fonction des missions SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Gestion d’énergie dans un système électrique avec stockage Plan de l’exposé I- Fonction stockage dans les systèmes II- Composants électrochimiques, propriétés, modélisation III- Groupe Electrogène à PAC et stockage : quelques études IV- Conclusion et bonus SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Des composants électrochimiques aux caractères communs Cellules électrochimiques: deux électrodes imprégnées d’un électrolyte membrane échange de proton nécessite une recharge (8 à 10h) plaques unipolaires chaleur de réaction (basse température) H2 en excès H20 (vapeur), O2 excès plaque plane électrode négative (Pb) plaque plane électrode positive (PbO2) séparateur électrolyte (acide H2SO4) anode cathode chaleur (90°C) vers l’utilisateur (fonctionnement en décharge) 02 H2 Accumulateur acide/plomb Pile à combustible PEM ions Li+ e- collecteur électrode imprégnée d’électrolyte séparateur matériau électrolyte matériau d’insertion conducteur d’insertion [H’] de Li+ [H] collecteur Supercondensateur SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, Accumulateur Li ions GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Des composants électrochimiques aux caractères communs Communauté des phénomènes physico-chimiques Supercondensateur électrostatique Supercondensateur électrochimique Accumulateur Pile à combustible phénomènes physiques majoritaires double couche* double couche* + oxydoréduction** oxydoréduction** phénomènes physiques minoritaires oxydoréduction** double couche* * = effets électrostatiques **= effets faradiques réactions d ’oxydo-réduction • activation (cinétique des réactions) • diffusion •pertes ohmiques • effet double couche SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, e- e- eeeee- e- eH+ H+ ee- H+ H+ H+ H+ H+ électrolyte H+ H + H+ e- e H+ e- ee H+ e H+ électrode GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Des composants électrochimiques variés aux propriétés différentes pour le système Energie et puissance massique et volumique couplées Les supercondensateurs Réversible en puissance Les accumulateurs Fem E0 reversible Energie dans la structure sans modification Energie dans la structure Modification structurelle sauf pour Li-Ion (insertion) Les piles métal air irreversible Fem E0 Consommation matière électrode Energie dans la structure et l’environnement Découplage énergie (volume réservoir) - puissance (surface) Les accumulateurs redox flow Les piles à combustible réversible irréversible Energie en réservoirs Hybridations possibles SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire Un exemple : pile à combustible d’Electrotechnique et d’Electronique H2 + 1/2 O2 H2O + chaleur + électricité Industrielle Circuit électrique équivalent non linéaire i iao .(e 1 . n . F .a RT e 1 . n . F .a RT H2 - Charge électrique Ca,c H+ Ra ) O2 + Rc Electrolyte Membrane Loi de Butler-Volmer Cact,a VA VC Cact ,c Potentiel d'une électrode Densité de courant en A/cm² 6 Ract,a Rconc,a 4 Rel Rconc,c Ract,c Anode 2 Cathode Développement d’une représentation unifiée basée sur la représentation des échanges et conversions d’énergie G (T , p, ....) Une fem qui dépend E en Bond Graph de la réaction chimique 0 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 -2 Régime d'acivation Régime d'activation-diffusion -4 -6 nF Tension en mV SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Couplages électrochimiques Industrielle La réaction chimique caractérisée par H0 laisse une énergie libre 0 = H0 G à T et P Constants - T S0 Un potentiel thermodynamique exploité dans les Bond Graph électrochimiques G0 transférée à n F électrons G E nF 0 0 E0 quelques volts (4V maxi) Chaleur De même valeur qu’au niveau microscopique Mise en série, modularité, gestion des déséquilibres, des modèles adaptés, des convertisseurs adaptés SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Modélisation en Bond-Graph Industrielle Echanges d’énergies, interactions Causalité Représentation d’un lien Composant 1 e (effort) Composant 2 f (flux) Correspondance dans tous les domaines Electricité Mécanique Rotation Hydraulique Thermique Chimie Effort (e) Tension (V) Force (N) Couple (N.m) Pression (N/m²) Température (K) Energie libre (J/mol) Flux (f) Courant (A) Vitesse (m/s) Vitesse angulaire (Rd/s) Débit (m3/s) Flux d’entropie Débit molaire (mol/s) SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Briques élémentaires d’un Bond Graph Symbole Composants équations sans causalité R:r Résistance, frottement e-rf=0 I:i Inductance, inertie e-idf/dt=0 C:c Capacité f-cde/dt=0 Connexion Valeurs constantes équations GY Gyrateur,MCC e1=rf2, e2=rf1 1 flux Somme(ei)=0 TF Transformateur e1=ne2, f2=nf1 0 effort Somme(fi)=0 Se Source d'effort e=constante Mse Source d'effort contrôlée e=e(entrée) Sf Source de flux f=constante Causalité MSf Source de flux contrôlée f=f(entrée) Filtre RLC : SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Modèle de PAC domaine électrique Industrielle Loi de Butler-Volmer Capacité de double couche Surtension activation cathodique Cathode Anode Vers domaine Fem chimique Ca,c Electrolyte H+ Ra Rc Electrolyte Membrane Cact,a VA VC Ca ct,c Ract,aRconc,a SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, Anode Rel GDR ME2MS Rconc,c Ract,c Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Cathode Laboratoire d’Electrotechnique accumulateur au Li Ion et d’Electronique Industrielle E I Ji G Passage du domaine chimique au domaine électrique I G o Ji E nF nF o 1 nF G o Ji Sortie vers la charge Eo I Surtension d’activation Résistance de l’électrolyte SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique Accumulateur Li Ion et d’Electronique Industrielle Cycle de Charge Décharge 4 3,9 Les surtensions expérimentation simulation 3,8 Tension en volt 3,7 3,6 3,5 La relaxation de l’ion Li+ dans l’électrode et l’électrolyte 3,4 3,3 3,2 -400 -200 L’effet ohmique 0 200 400 600 800 1000 Temps en min Un cycle de décharge et charge simulation et expérience SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Gestion d’énergie dans un système électrique avec stockage Plan de l’exposé I- Fonction stockage dans les systèmes II- Composants électrochimiques, propriétés, modélisation III- Groupe Electrogène à PAC et stockage : quelques études IV- Conclusion et bonus SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Pe Le stockage d’énergie : une fonction essentielle des systèmes Ps Nœud de confluence des puissances électriques Pe = Ps + Psto + Pertes Psto, Wsto, Pertes Energie stockée Wstot0 ( Psto Pertes) dt t0 Degré de liberté énergétique : découplage de Ps et Pe sur un horizon de temps T0 qui dépend des qualités du stockage et de sa capacité énergétique SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique MOYENS EXPERIMENTAUX DISPONIBLES au LEEI Industrielle • une PAC PEM (20 cellules ; membranes en Nafion ; Pn = 200W ; Vn = 15V ; Imax = 25A) et son banc de test • un banc de 6 supercondensateurs 2600F (Vcharge = 15V ; Imax = 500A) avec son système d’équilibrage • 6 accumulateurs Li-Ions de puissance (Vcharge = 19.2V ; Imax = 100A) SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Etude d’un groupe électrogène à pile à combustible PAC Hacheur HG Onduleur Survolteur Utilisation Hacheur HS Eléments de stockage Une étude générique pour de nombreux systèmes Evaluation des architectures en fonction des missions avec différents types stockages et d.d.l. SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Fonctionnement de la pile à combustible « au fil de la consommation » + Tension Hacheur BOOST DC/DC Puissance Charge - Point instable Vpac Pcharge Ipac Courant SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Fonctionnement de la pile à combustible à tension imposée Bus continu contrôlé en tension + Charge Tension - DC/DC Dispositif de stockage idéal à tension réglable Elément de indépendante de Wsto Vpac stockage Pile à combustible Ipac Courant Charge Source de courant SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle Fonctionnement de la pile à combustible à courant imposé + Bus contrôlé en courant Charge Tension - DC/DC Elément de stockage Vpac Pile à combustible Source de tension Ipac Charge Courant SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Couplage direct PAC-Stockage Industrielle Structure d’un groupe électrogène à stockage direct Onduleur Survolteur PAC Eléments de stockage L’élément de stockage est : • soit un accumulateur • soit un supercondensateur SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Couplage direct PAC-Stockage Industrielle Tension [V] 250 200 Puissance [W] Energie [J] L’élément de stockage permet de répondre à un fort appel de courant et impose le point de fonctionnement de la pile à combustible 150 100 50 Puissance moyenne de la pile à combustible Energie du supercondensateur 0 0 1 4 3 2 5 6 7 Temps [s] V1 On observe une limitation naturelle de la charge de l’élément de stockage V2 I1 I2 Courant [A] SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Couplage direct PAC-Stockage Industrielle Avantages : • Pas convertisseur intermédiaire • Pas de gestion de l’énergie par la commande • L’élément de stockage fournit les pics de puissance en sortie Inconvénients : • La tension du bus continu dépend du courant, donc de la puissance de sortie. • Pas de gestion de l’énergie par la commande. La gestion se fait lors du dimensionnement des composants. Le groupe électrogène est difficilement polyvalent. • Risque de destruction de la PAC si l’élément de stockage se décharge trop • Problème au démarrage des supercondensateurs, pas de précharge à courant limité. SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Fonctionnement de la pile à courant imposé Industrielle Stockage associé à un hacheur piloté en courant de sortie (bus) Onduleur Survolteur PAC Hacheur Survolteur Eléments de stockage Le hacheur pilote directement le régime de charge ou de décharge du stockage de façon que la pile fournisse la puissance moyenne SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Fonctionnement de la pile à courant imposé Industrielle Ionduleur Ipac PAC Onduleur Survolteur +Charge Iondul ation Mesure de Ionduleur Hacheur dévolteur régulé en courant Supercondensateur Correcteur PI Filtrage passe haut Mesure du courant dans le hacheur Comparateur SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, Consigne GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Fonctionnement de la pile à courant imposé Industrielle SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Fonctionnement de la pile à courant imposé Industrielle 30 Impact de charge 25 20 Courant [A] 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 -5 -10 -15 Temps [s] SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, Courant onduleur Courant filtre actif Courant pile GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Fonctionnement de la pile à courant imposé Industrielle Avantages: • Tension de bus fixée par la pile quel que soit l’état de charge du stockage mais dépend de son point de fonctionnement. •On peut recharger l‘élément de stockage grâce à la pile à combustible ou par un retour d’énergie de la source. •On maîtrise les échanges d’énergie en réalisant une régulation en courant Inconvénients: • Hacheur dimensionné pour toute la puissance de l’élément de stockage. • Si la tension de pile est trop faible : fort coefficient de survoltage de l’onduleur BOOST. • L’onduleur survolteur qui fixe le courant de la pile : danger, il faut un filtrage du courant très performant, car l’onduleur monophasé demande une puissance fluctuante (composante du courant à 100Hz) très important. SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Fonctionnement de la pile à tension imposée Industrielle Fonctionnement de la pile à tension imposée Stockage associé à un hacheur piloté en tension de sortie (bus) Onduleur Survolteur PAC Hacheur Survolteur Eléments de stockage La pile fournit la puissance moyenne demandée par la charge grâce à une régulation cascade de puissance assurant : <P_entrée> = <P_sortie> SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Fonctionnement de la pile à tension imposée Industrielle < Psortie > < Ppac > + Vmoyen Vc mes + - Vcref - PI + + I L mes I Lref + - I o mes Ic PI + Vc Ve + I Lref Ve mes PI VL - + 1 Vc SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, 1 GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Fonctionnement de la pile à tension imposée Industrielle SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Fonctionnement de la pile à tension imposée Industrielle 120 120 100 100 80 80 60 60 Puissance pile Puissance sortie Energie supercapacité Prise en compte des pertes 40 20 Energie [J] Puissance [W] Régulation en puissance avec apparition des pertes à 3.2s 40 20 0 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Temps [s] Avec cette simple gestion, l’élément de stockage se décharge en raison des pertes internes au stockage qu’il faut compenser. SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire et d’Electronique Fonctionnement de la pile à tension imposée Industrielle < Psortie > < Ppac > Vcref PI 1 2 CVSupercapa 2 Eref + - On compense les pertes afin de contrôler la charge de l’élément de stockage. Régulation d'énergie de la supercapacité PI 120 160 140 100 120 80 100 Puissance [W] VSupercapa + - 60 80 Puissance pile Puissance sortie Energie supercapacité 60 40 Energie supercapacité [J] d’Electrotechnique 40 20 20 0 0 0 0,5 1 1,5 2,5 2 3 3,5 4 4,5 5 Temps [s] SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Fonctionnement de la pile à tension imposée Industrielle Avantages : • La tension de bus est quasiment fixe grâce au hacheur. • Bonne gestion de l’énergie de stockage. On arrive à utiliser 92% de l’énergie • Pour l’onduleur la tension de bus est fixe pour une puissance donnée. Inconvénients : • Supercapacités : il faut les précharger en utilisant le hacheur en dévolteur contrôlé en courant. • Ce problème ne se pose pas pour les accumulateurs. • Pas de contrôle du courant dans la pile, pas de protection en cas de décharge trop profonde des éléments de stockage. • Les pertes dans l’onduleur dues à un fort coefficient de survoltage peuvent être importantes, si l’on veut une tension de sortie de 127V • La gestion de l’énergie est un peu complexe. SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Essais avec batterie au plomb fonctionnement contrôlé à tension Industrielle 5 16 courant pile courant batterie courant charge tension 14 4 12 3 Courant en A 2 8 1 Tension [V] 10 6 0 -0,01 -0,005 0 0,005 0,01 -1 4 0,015 2 -2 0 temps en s SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Essais avec batterie au plomb fonctionnement contrôlé à tension Industrielle 4 14 Courant pile Courant accumulateur Couarnt charge Tension 3,5 12 3 10 2,5 8 1,5 6 Tension [V] Courant en A 2 1 0,5 0 0,002 4 0,00205 0,0021 0,00215 0,0022 0,00225 2 -0,5 -1 0 temps en s SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 « Filtrage actif » et gestion d’énergie Laboratoire d’Electrotechnique Ex : Hybridation de composants de stockage accumulateur + supercondensateur et d’Electronique Industrielle Puissance Batterie Accumulateur Décharge le supercondensateur (source d'énergie) Pm(t) P(t) Recharge le supercondensateur Supercondensateur Supercondensateur (source de puissance) Temps Puissance moyenne Pm(t) (fournie par la batterie) P(t) Lissage de la puissance vue par la batterie d’accumulateurs Filtrage actif SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique « Filtrage actif » et gestion d’énergie et d’Electronique Industrielle Moteur Supercondensateurs = Bus continu Trans Onduleur = Commande Variable de commande Batteries Analyse fréquentielle des missions Missions INRETS C(A.h) Pilote Avec supercondensateur Sans supercondensateur t(s) 50 min Fréquence Mécanique Sourced'énergie Autoroutier Routier Urbain fluide Urbain lent Sourcedepuissance Amélioration : - contraintes sur batterie - autonomie du système Fréquence de coupurepertinent dimensionnement, d’énergie Un indicateur extrait degestion la mission Formulation « filtrage » résout gestion temps réel du stockage court SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Conclusion Industrielle • La pile autorise plusieurs modes de fonctionnement dans des architectures variées à comparer suivant les besoins. • Le fonctionnement à tension imposée par un stockage piloté apparaît prometteur. • La formulation en termes de filtrage actif résout la gestion (reconditionnement) du stockage (rapide). • Des validations expérimentales sont en cours. • La modélisation basée sur la représentation des conversions d’énergie (BG) permet des études comparatives système efficace SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Modèle global d’un véhicule électrique solaire Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique C G Industrielle C G 0 GMP MSe mes ures 0 mP V i T mP V i T MSe 1 G C C G 0 mes ures 0 mP V i T mP V i T 1 elec trique G C 0 0 mP V i T elec trique C G I V I V mP V i T temperature temperature GPV Panneau solaire MPPT STO LI-ION Noeud Bus continu Onduleur Transmission Hacheur Accumulateur Commande Moteur SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Solelhada Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Exploitationdu modèle global Industrielle Stratégie de course Véhicule au départ Deux stratégies de course : •Au fil du soleil •A vitesse constante puis recharge des batteries face au soleil SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003 Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Exploitation du modèle global Industrielle Temps de parcours Temps de recharge en inclinant le panneau de 40 km vers le soleil A vitesse constante 60 km/h Temps total 2404 s 1100 s 3504 s 3113 s 0s 3113 s 2434 s 1880 s 4314 s 4450 s 0s 4450 s Inclinaison 20° Au fil du soleil A vitesse constante Inclinaison 50° 60 km/h Au fil du soleil SAÏSSET Rémi, TURPIN Christophe, ASTIER Stéphan, GDR ME2MS Sophia-Antipolis 16 et 17 oct. 2003
