Nom de la revue. Volume X – n° X/2001, pages 1 à X
Station de charge solaire expérimentale
pour véhicules électriques.
François Maeght
— Pierre-Yves Cresson — Patrick Favier
I.U.T. de Béthune, département G.E.I.I.
Université d’Artois
1230 rue de l’Université, 62408 Béthune- FRANCE
francois.maeght@univ-artois.fr
pyves.cresson@univ-artois.fr
patrick.favier@univ-artois.fr
RÉSUMÉ
. Depuis quelques années, la thématique des énergies renouvelables permet la mise en
place de nombreux projets d’étudiants à l’université. Ainsi, dans le cadre des relations
internationales, nous avons constitué un groupe d’étudiants étrangers qui travaillent en
commun sur un projet technique innovant: une station photovoltaïque de recharge pour
véhicules électriques. Ce dispositif consiste à charger des batteries fixes à partir de panneaux
solaires via un régulateur de charge classique. Lors de la recharge du véhicule, l’énergie est
transférée par un convertisseur régulé par un microcontrôleur PIC et développé
spécialement pour cette application. Un réseau informatique permet l’échange des données
entre la station, le véhicule et la base de supervision. Nous présentons les résultats actuels,
les évolutions futures et l’intégration dans des collaborations internationales.
ABSTRACT
. For many years, the thematic of renewable energies has enabled implementing a
lot of students’ projects in our university. Within the frame of the international affairs, we set
up a group of foreign students who worked on an innovating technical project. It is a
photovoltaic station to recharge an electrical vehicle. This device consists in charging fixed
batteries from solar panels via a standard charge controller. When recharging the vehicle is
needed, the energy is transferred from the station into the batteries of the vehicle through a
converter regulated by a PIC microcontroller and especially developed for this application.
An informatics network allows exchanging data between the station, the vehicle and the
supervision. In this paper, we present the first results, the prospects and the integration
within international collaborations.
MOTS-CLÉS
: projets d’étudiants énergie photovoltaïque microcontrôleur kart électrique
collaboration internationale hacheur élévateur charge de batteries stockage
d’énergie.
KEYWORDS
: students’ projects photovoltaic energy microcontroller electrical go-kart
international collaboration – elevator chopper – batteries charge – energy storage.
2 Nom de la revue. Volume X – n° X/2001
1. Introduction
Depuis quelques années, les énergies renouvelables prennent une place
importante dans les enseignements du Génie Electrique à l’Université. Ce thème
porteur a donné naissance à des nombreux projets dans notre Institut Universitaire de
Technologie (I.U.T). Notre établissement implanté à Béthune dans le nord de la
France fait partie de l’Université d’Artois. Il compte environ un millier d’étudiants
inscrits dans six partements en relation avec les sciences et techniques du secteur
secondaire.
Cet article concerne des projets d’étudiants menés au sein du département Génie
Electrique et Informatique Industrielle (G.E.I.I). Au cours de la deuxième année de
formation en cycle licence, les étudiants peuvent choisir l’une des deux spécialités :
Automatismes et Systèmes ou Electrotechnique et Energies Renouvelables. Les
spécialités correspondent à un volume horaire renforcé dans le domaine choisi à
l’aide de modules complémentaires d’enseignement. A l’I.U.T de Béthune, nous
proposons le module sur les énergies renouvelables prévu dans le programme
national du Diplôme Universitaire de Technologie (D.U.T) G.E.I.I de niveau L2.
En I.U.T, la formation pratique est primordiale, environ la moitié du volume
horaire d’enseignement se passe en salle de travaux pratiques. Notre partement
G.E.I.I dispose de nombreux laboratoires d’enseignement munis d’équipements des
plus modernes. Dans le laboratoire d’électrotechnique, les étudiants expérimentent
en travaux pratiques sur des systèmes électriques réels et réalisent des projets
d’études et de réalisations. L’enseignement par projets est une démarche que nous
cherchons à développer de plus en plus [1 – 2].
Dans notre Institut, les relations internationales sont largement développées
depuis 1992. Nous étendons le rayonnement de l’I.U.T sur un réseau de 60
établissements partenaires répartis dans 20 pays de l’Union Européenne, de l’Europe
Centrale et Orientale, d’Amérique et d’Afrique du Nord. Grâce à ce réseau, nos
étudiants de seconde année peuvent effectuer une partie de leur scolarité dans une
université ou une entreprise étrangère dans le cadre par exemple de programmes
Erasmus pour l’Europe. Par réciprocité, nous recevons dans nos départements des
étudiants étrangers venant en mobilité en France pour suivre des modules
d’enseignement ou faire leur projet de fin d’études. Dans leur pays, ils peuvent
valider ces périodes par l’obtention de crédits E.C.T.S.
Les projets présentés ici, ont été menés par des étudiants en mobilité à l’I.U.T
dans le cadre d’une collaboration internationale sur les énergies renouvelables.
L’encadrement a été assuré par les trois auteurs de cette communication.
charge solaire pour véhicules électriques 3
2. La collaboration internationale
En mai 2006, certains partenaires étrangers étaient présents à l’I.U.T comme
professeurs invités. Nous avons alors décidé de mettre en place une collaboration
internationale dans le domaine des énergies renouvelables dont le but est d’organiser
des projets communs d’étudiants. Cette collaboration fut nommée : Internationale
Collaboration in Engineering Education, sigle I.C.E.E. Chaque institut partenaire
doit mener avec un groupe d’étudiants un ou des projets sur une application
commune, ceci sous la direction d’un tuteur enseignant de cet institut [3 – 4].
L’application technique est un grand système électrique qui peut être décomposé
en sous systèmes. Il s’agit de la production et la gestion de l’énergie électrique d’une
entreprise agricole qui utilise différentes sources d’énergie renouvelable. La figure 1
présente un schéma de l’application.
Figure 1. Schéma de l’entreprise agricole
Cette entreprise qui entreprend une démarche de développement durable, a mis
en place différents moyens pour capter l’énergie: des panneaux photovoltaïques, une
éolienne et une turbine hydraulique. Des consommateurs électriques font partie de
l’installation, l’automatisation d’un système de pompage d’eau est prévue. L’énergie
non utilisée peut être stockée dans une batterie d’accumulateurs. Le surplus peut être
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revendu, en effet l’installation est aussi connectée au réseau de distribution
électrique.
Pour pouvoir répondre aux possibilités de chaque institut partenaire, le système
est modifiable et ouvert à toute proposition. Par exemple, un partenaire a propode
s’occuper de la conception d’une station météorologique avec transfert des données
à une base par radiofréquence. A l’origine, six instituts ont adhéré à cette
collaboration, les voici avec leur coordinateur :
L’I.U.T de Béthune, Université d’Artois, France, Dr Patrick Favier
The Pennsylvania State University, Altoona College, U.S.A, Dr Sohail Anwar
Kando Kalman Faculty, Budapest, Hungary, Dr Lorant Nagy
D.I.T., Dublin, Ireland, Pr Paul Tobin, Pr JohnMac Grory
W. U. T., Warsaw, Poland, Pr Désiré Rasolomampionona
Cluj Napoca University, Cluj, Romania, Pr Virgil Maier
Chaque partenaire a choisir un sous-système de l’application et proposer à un
groupe d'étudiants un projet à mener dans ses laboratoires. La répartition s’est faite
facilement et à peu près toutes les parties de l’application globale ont éabordées:
Béthune l’installation photovoltaïque, Altoona le système de pompage, Budapest le
contrôleur de charge des batteries, Dublin la station météorologique, Varsovie un
système hybride avec panneaux photovoltaïques et pile à combustible et Cluj le
choix et l’automatisation de l’installation photovoltaïque.
Pendant l’année scolaire les projets se sont déroulés à des moments différents et
sous des formes différentes: travaux pratiques, projets encadrés, projets tuteurés ou
stage d’étudiants en mobilité à l’étranger. Pour informer la communauté
internationale de notre collaboration et pour diffuser les résultats de nos travaux,
nous avons créé un site web [5]. Ceci a été fait à l’Université d’Artois par Patrick
Favier. Ce site décrit notre partenariat international, donne toutes les spécifications
techniques et la répartition des taches et permet de publier les rapports de projet des
étudiants. Ce dernier point est très important pour l’intéressement des étudiants, ceci
valorise d’autant plus leur travail personnel. Ils sont fiers de montrer ce dont ils ont
été capables.
Une réunion à Béthune en mai 2008 avec les partenaires, a permis de conclure
sur l’organisation et de faire une analyse sur la conduite des projets. Nous avons
décidé de poursuivre pendant l’année scolaire 2008/2009 toujours sur le thème des
énergies renouvelables, d’étendre à de nouveaux partenaires et de trouver le moyen
de faire communiquer entre eux les différents groupes d’étudiants.
En octobre 2008, nous avons organisé à Béthune la réunion annuelle de notre
réseau international. Cette collaboration a été présentée et un atelier de travail en
Génie Electrique a permis de motiver de nouveaux partenaires. Nous pouvons citer :
charge solaire pour véhicules électriques 5
Cadi Ayyad University, Marrakech, Morocco Pr Driss Belkhayat
E.U.P.T University, Zaragoza, Spain Dr Agustin Llorente Gomez
U.B.M Baia Mare, Romania Dr Liviu Neamt
Durant cette année scolaire, tous les partenaires ont démarré ou continué leur
projet d’étudiants. Un forum internet a émis en place, des étudiants des différents
pays y sont inscrits.
Cette année, à l’IUT de Béthune, notre projet technique est une station
photovoltaïque de recharge de véhicules électriques.
3. Le projet technique
3.1. Présentation
Le schéma de principe de la station de charge est donné à la figure 2. Cette
station est constituée de panneaux solaires chargeant un jeu de batteries 24V
appelées batteries station. La charge de ces batteries se fait par l’intermédiaire d’un
régulateur de charge solaire classique. Nous trouvons ensuite le cœur du projet, un
convertisseur de type hacheur élévateur boost. Il est piloté par un microcontrôleur
PIC qui assure deux fonctions : la régulation du courant et la mesure des différentes
grandeurs. Ce microcontrôleur communique ensuite avec un module ZigBee qui
permet de remonter les informations vers la supervision. Ce convertisseur charge
alors les batteries du véhicule électrique dont la tension est de 48V.
Figure 2. Principe de la station de charge
Nous allons présenter maintenant le projet technique réalisé par les étudiants.
Dans une première partie, nous expliquerons le principe de fonctionnement du
chargeur de batterie. Puis, dans une seconde partie, nous détaillerons la
communication entre les différents éléments du projet.
batteries
station
panneaux
solaires gulateur
de charge batteries
véhicule électrique
TX
PIC
i
st
i
ev
v
st
v
ev
D
Q
micro
contrôleur
s
hacheur
boost filtrage
L i
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zigbee
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