Conception d'une source hybride utilisant une pile à combustible et des supercondensateurs

Design of an hybrid source with fuel cell ans supercapacitors

• Auteur / Autrice : Phatiphat Thounthong
• Direction : Bernard Davat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie -- Stockage

Électronique de puissance

Convertisseurs électriques

Condensateurs électriques

Piles à combustible

Véhicules électriques hybrides

Résumé

L'étude, le dimensionnement et le test d'un dispositif de stockage d'énergie destiné à fonctionner dans un véhicule à pile à combustible sont présentés. Deux modes de commande sont détaillés afin d'opérer en quasi-statique et de limiter les contraintes mécaniques en accordant les débits de gaz à la demande en courant. Les supercapacités interviennent lors du non fonctionnement de la pile, lors de régimes transitoires ou de régimes de récupération. Le dispositif développé utilise deux modules de supercapacités connectés à un bus continu par un convertisseur dc-dc. Le contrôle des courants est réalisé de manière analogique. Le contrôle des tensions et les algorithmes d'estimation utilisent une carte numérique. Les résultats expérimentaux présentés, obtenus avec une pile de 500 W, ont souligné la lenteur de la pile à combustible et l'apport des supercapacités pour des applications automobiles. Celles-ci améliorent grandement la dynamique et le contrôle énergétique du système

The design and testing of a purely supercapacitor energy storage device as auxiliary power source in electrical vehicle applications having a PEM fuel cell as main source are presented. Two control strategies are explained to operate in almost steady state conditions in order to lessen the mechanical stresses of fuel cell and to ensure a good synchronization between fuel flow and fuel cell current. Supercapacitors are functioning during absence of energy from fuel cell, transient energy delivery or transient energy recovery. The system utilizes two modules of supercapacitive storage device connected to the DC bus by a 2-quadrant dc/dc converter. The system structure is realized by analogical current loops and digital control for voltage loops and estimation algorithms. Experimental results with a 500 W PEM fuel cell point out the slow dynamics of fuel cell, and also substantiate that the supercapacitors can improve dynamics and power conditioning for automotive electrical system