CE22 - Sociétés urbaines, territoires, constructions et mobilité

Véhicule Electrique, Econome en Energie et Autonome – V3EA

Résumé de soumission

La transition vers les véhicules électriques (VE) est déjà bien engagée. Les technologies telles que les moteurs électriques, l'électronique de puissance, les batteries et les systèmes de freinage régénératif, se développent rapidement. Cependant, les principaux verrous sont l’autonomie, la durée de charge, le manque d'infrastructure de charge et les coûts élevés. Ainsi, plusieurs travaux de recherche ont été orientés vers ces aspects. Ainsi, des VE mono-source à haute densité d'énergie (batterie) et hybrides multi-sources aux caractéristiques complémentaires (batterie, super-capacité, pile à combustible) sont en cours de développement. L'enjeu aujourd'hui est de concevoir un système fiable, stable et écologique avec un système de stockage d'énergie hybride associé à une stratégie intelligente de gestion de l'énergie en temps réel.
D’un autre côté, le véhicule autonome (VA) est en cours de développement pour améliorer la sécurité routière et libérer le conducteur. Plusieurs études sont proposées autour de la prise de décision et de la planification de trajectoire pour VA. Cependant, ces études sont souvent traitées indépendamment des aspects énergétiques, alors que les VA et connectés ont un potentiel important de réduction de l'énergie. L'étape de décision est couplée au contrôle de la dynamique du véhicule afin de suivre la trajectoire tout en garantissant stabilité et confort. La commande du véhicule peut être divisée en haut et bas niveau et dépend de la structure des actionneurs du VE.
Ce projet considère les véhicules entièrement électriques avec quatre roues motorisées indépendamment. Avec les moteurs intégrés aux roues, la stabilité et la manœuvrabilité du véhicule sont améliorées grâce au contrôle indépendant rapide et précis des couples de traction et de braquage sur chaque roue. De plus, les actionneurs redondants peuvent servir pour atteindre plusieurs objectifs de contrôle.
Pour améliorer l'autonomie et l'efficacité des VE, le système d'alimentation considéré est composé de trois types de sources : batterie, pile à combustible et super-capacité.

L'efficacité énergétique d'un véhicule est un déterminant de son coût d'exploitation et de son impact environnemental. Dans ce contexte, ce travail de recherche propose d'étudier les économies d'énergie à trois niveaux du VE autonome, allant du niveau décisionnel du VA au niveau d'hybridation en considérant la commande pour une conduite stable, confortable et économique. Ces niveaux sont souvent traités indépendamment dans la littérature alors que de fortes interactions les lient. Les objectifs à différents niveaux sont résumés par le suivant :
Objectifs du niveau 1 sur la prise de décision et la planification de trajectoire :
•Détecter la zone de conduite ; et planifier un chemin local et un profil de vitesse
•Respecter le code de la route, les contraintes dynamiques du véhicule et éviter les obstacles
•Tenir compte des incertitudes (perception, …)
•Considérez le critère de la consommation d'énergie.
Objectifs du niveau 2 sur le contrôle de la dynamique du véhicule :
•Développer un Contrôle Global du Châssis (CGC) pour suivre une trajectoire de référence et améliorer la stabilité et le confort
•Contrôler les actionneurs : le braquage et les 4 moteurs des roues
•Réduire la consommation d'énergie en appliquant une répartition appropriée des forces au niveau des roues.
Objectifs du niveau 3 sur le contrôle multi-sources bas niveau des véhicules électriques :
•Développer un EMS en temps réel pour répondre aux demandes de puissance
•Prendre en compte la dynamique, SOC et SOH des sources, et améliorer la durée de vie des sources
•Commande robuste des convertisseurs et minimisation des pertes électriques dans la chaîne de traction.

Par ailleurs, les différents développements et l'architecture globale composée des trois niveaux combinés seront validés sur les plateformes expérimentales des partenaires, afin d'évaluer l'efficacité énergétique globale des approches proposées.

Coordination du projet

Reine TALJ (Heuristique et diagnostic des systèmes complexes)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

HEUDIASYC Heuristique et diagnostic des systèmes complexes
Polymont Engineering / Recherche et développement
MIS MODÉLISATION, INFORMATION ET SYSTÈMES - UR UPJV 4290
IREENA INSTITUT DE RECHERCHE EN ENERGIE ELECTRIQUE DE NANTES ATLANTIQUE
ESEO AETS ESEO (Ecole Supérieure d'Electronique de l'Ouest)

Aide de l'ANR 557 484 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2021 - 48 Mois

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