Modélisation des supercondensateurs et évaluation de leur vieillissement en cyclage actif à forts niveaux de courant pour des applications véhicules électriques et hybrides - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Modeling of supercapacitors and assement of their power cycling aging power cycling with high current levels for hybrid and electric vehicles applications

Modélisation des supercondensateurs et évaluation de leur vieillissement en cyclage actif à forts niveaux de courant pour des applications véhicules électriques et hybrides

Résumé

In order to use ultracapacitors in hybrid and electric vehicles applications, this study deals with their modeling and with ageing quantification during power cycling with high current levels. After introducing the ultracapacitors as peak power source in HEV, their physical principles and technological aspects are presented. Then, their electric behavior is investigated thanks to the specifications of well adapted test procedures and experimental test bench. We have focused on the dynamic behavior with high current levels of charge/discharge. Therefore, the obtained results are discussed and an equivalent electric model is proposed. The temperature effect on the electric parameters is quantified and introduced in the electric model. After that, a thermal model is identified and coupled to the electric one, allowing the estimation of the hot spot temperature. Therefore, the ultracapacitors self-heating and the thermal steady state can be predicted and validated experimentally. Finally, ageing study is made based on power cycling tests. Current profiles and test conditions are specified for ageing acceleration. The power cycling is interrupted by periodic characterization procedures. So, the obtained results were presented and discussed. We have focused on the changes of electric parameters, in particular the effect of the current shape, its rms value, and the rest time for characterization.
L'objectif de cette thèse est la modélisation des supercondensateurs et l'évaluation de leur vieillissement en cyclage actif pour des applications véhicules électriques et hybrides. Après avoir situé les supercondensateurs dans ce type d'applications, les principes physique et technologique sont présentés et discutés. Ensuite, la modélisation électrique des supercondensateurs est faite grâce à une procédure de caractérisation et des outils expérimentaux adaptés aux courants et aux fréquences envisagés. Le comportement dynamique à forts niveaux de courant est détaillé et un modèle équivalent pour la simulation est proposé. La dépendance en température des paramètres électriques est quantifiée puis introduite dans le modèle électrique. Un modèle thermique permettant l'estimation de la température du point chaud a été alors identifié et couplé au modèle électrique. La prédiction de l'auto-échauffement et l'obtention d'un régime stationnaire thermique peuvent être simulés puis validés expérimentalement. Finalement, l'étude du vieillissement est abordée au travers d'essais de cyclage actif. Pour cela, des profils discontinus à forts niveaux de courant ont été spécifiés. Une procédure de test et de caractérisation périodique spécifique a été définie et mise en œuvre lors de trois campagnes de mesures. Les résultats sont présentés en s'intéressant principalement à l'évolution des paramètres électriques durant le vieillissement accéléré en fonction de la forme du courant, sa valeur efficace et de la durée des arrêts pendant le cyclage.
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Dates et versions

tel-00979055 , version 1 (15-04-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00979055 , version 1

Citer

Walid Lajnef. Modélisation des supercondensateurs et évaluation de leur vieillissement en cyclage actif à forts niveaux de courant pour des applications véhicules électriques et hybrides. Electronique. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00979055⟩
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