Contribution au développement d’un simulateur pour les véhicules électriques routiers

Contribution to development of a simulator for electric vehicles

• Auteur / Autrice : Aiman Nouh
• Direction : Mohammed el- Bagdouri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Génie électrique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Besançon en cotutelle avec Belfort-Montbéliard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs électriques

Simulateurs

Véhicules électriques hybrides

Véhicules électriques

Mots clés libres

Réseau dynamique hybride à composant (RDHC)

Dynamique du véhicule

Moteur roue

Sources d'énergie

Représentation energétique macroscopique (REM)

Structure maximale de commande (SMC)

Modélisation et simulation des véhicules électriques

Résumé

Les pollutions sonores et par gaz à effet de serre ainsi qu’une consommation de carburant en constante augmentation, impliquent de plus en plus le véhicule électrique (VE) au cœur des débats autour de l’énergie. Le VE est l’une des solutions préconisées, par les constructeurs automobiles et les organismes de recherche, pour remplacer peu à peu les véhicules classiques notamment dans les centres villes. Dans ce contexte, la simulation numérique générique, rapide et précise s’impose comme le moyen incontournable dans la conception de VE de plus en plus performants et compétitifs. Ainsi ce travail de thèse a comme objectif principal de développer notre simulateur dédié aux VE et nommé ELEctric Vehicle Simulator (ELEVES). Il utilise un formalisme graphique nommé Réseau Dynamique Hybride à Composant (RDHC) pour extraire le système d’équations. Le point fort d’ELEVES réside dans le fait qu’il permet à l’utilisateur non seulement de construire et simuler un VE à partir de ses bibliothèques pré-établies, mais également de construire ses propres modèles. Un modèle dynamique du véhicule à trois degrés de liberté et une modélisation d’un moteur synchrone à aimants permanents ainsi que son alimentation ont été construits à l’aide d’ELEVES. Afin d’inclure la fonctionnalité de la commande du VE, nous avons adopté une démarche systémique à travers la représentation énergétique macroscopique (REM) du système. Ensuite, la structure maximale de commande (SMC) a été établie à partir de la REM globale du système dans l’optique de contrôler la vitesse du véhicule. Enfin, trois architectures de VE ont été traitées afin de mettre en évidence quelques fonctionnalités d’ELEVES et de montrer les étapes suivies lors de la réalisation de telles applications. Ces systèmes sont le VE à deux roues motrices d’abord sans, puis avec la commande de la vitesse du véhicule et le VE à quatre roues motrices sans la commande de la vitesse du véhicule. La confrontation des résultats de notre outil avec ceux fournis par le logiciel Matlab/Simulink donne de très bonnes corrélations entre les deux outils.

Since noise and polluting gases as well as fuel consumption rise steadily, the interest in electric vehicles (EV) is ever more increasing nowadays. The EV is one of the solutions recommended by vehicle manufacturers and research organizations, to gradually replace the conventional vehicles especially in city centres. In this context, the generic, quick and accurate numerical simulation proves to be the main means of designing more and more high-performing and competitive electric vehicles. Thus, this research work has the goal to develop a simulator dedicated to electric vehicles and called ELEctric Vehicle Simulator (ELEVES). It uses the Component Hybrid Dynamic Nets (CHDN) as a graphical formalism for extracting the system of equations. The advantage of ELEVES that it allows the user not only to build and simulate an EV from its pre-established libraries, but also to build his own models. A dynamic model of vehicle with three degrees of freedom, a model of a permanent magnets synchronous motor with its power supply have been implemented into ELEVES. In order to include the control aspect of EV, a systematic approach based on the Energetic Macroscopic Representation (EMR) has been adopted. Thus, starting from EMR, a Maximum Control Structure (MCS) has been established to control the EV speed. Finally, three architectures of EVs have been simulated to highlight some ELEVES’s capabilities and to show the necessary steps to follow for building such applications. They are the two in-wheel drives EV with and without speed control and the four in-wheel drives EV. In order to assess the validity of ELEVES, the same simulations have been performed using Matlab/Simulink, the results obtained from both softwares are in a good agreement.