Gestion optimisée de l'énergie pour les chaines de traction hybrides avec différents niveaux de puissance

Optimized energy management for hybrid powertrains with different power levels

• Auteur / Autrice : Tianhong Wang
• Direction : Fei Gao, Qi Li
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergie
• Date : Soutenance le 16/11/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté en cotutelle avec Southwest Jiaotong University
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) - Franche-Comté Électronique Mécanique- Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) / FEMTO-ST
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de technologie de Belfort-Montbéliard (1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Benbouzid
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fei Gao, Qi Li, Marek Jasinski, Su Su, Chen Liu, Elena Breaz, Alexandre Ravey
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marek Jasinski, Su Su

Mots clés

Mots clés contrôlés

Véhicules électriques hybrides

Mots clés libres

Système d'alimentation hybride

Système multi-Sources

Gestion de l'énergie

Distribution d'énergie

Hybrid power system

Multi-Source system

Energy management

Power distribution

Résumé

L'application d’architectures hybrides dans le domaine des transports permet d’atténuer les problèmes de pollution de l'environnement et d’améliorer la qualité de l'air. Par conséquent, cette thèse est consacrée à la recherche de stratégies de gestion de l'énergie et de méthodes de distribution de puissance adaptées aux chaines de traction hybrides à différents niveaux de puissance. Dans ces systèmes, le coût élevé et la durabilité insuffisante des sources d'énergie sont les principales raisons qui limitent son application à grande échelle. Afin de minimiser la consommation d'hydrogène d'un véhicule électrique hybride batterie/pile à combustible et d'améliorer la durabilité des ses sources, une stratégie optimale de gestion économique de l'énergie est proposée dans cette thèse. De plus, afin d’optimiser la durée de vie de la structure hybride étudiée, cette thèse propose une stratégie de gestion de l'énergie optimisée basée sur la recherche extrême en ligne en tenant compte de la dégradation des sources d'énergie pour une application de tramway électrique hybride supercondensateur/pile à combustible. Enfin, l’architecture hybride propose à été dérivé en système multisource utilisant plusieurs systèmes de stockage d'énergie et plusieurs ensembles de piles à combustible afin de pouvoir répondre à des applications nécessitant des puissances de charge plus élevées. En conséquence, une stratégiede distribution d'énergie à performances constantes adapté à un système d'alimentation hybride multisource est également proposé. Les gestions présentées dans cette these ont fait l’objet d’une validation expérimentale grâce à un banc d’essai Hardware in the Loop.

The application of hybrid power system in the field of transportation can alleviate environmental pollution problems and improve air quality. Therefore, this thesis is devoted to researching energy management strategies and power distribution methods suitable for hybrid power systems with different power levels. In the hybrid power systems, the high cost and insufficient durability of the power sources are the main reasons that restrict its large-scale application in the energy market. In order to minimize the equivalent hydrogen consumption of a battery/fuel cell hybrid electric vehicle and improve the durability of the power sources, an optimal system economic energy management strategy is proposed in this thesis. In addition, considering the change of power sources operating performance can further improve the optimization effect of the energy management strategy, this thesis also proposes an online extremum seeking-based optimized energy management strategy considering power sources degradation for a supercapacitor/fuel cell hybrid electric tram. Moreover, in order to apply the new energy hybrid power systems to higher power applications, a scheme of constructing a multi-source hybrid power system using multiple energy storage systems and multiple sets of fuel cells is proposed. Accordingly, a performance consistent power distribution method suitable for multi-source hybrid power system is also proposed. Furthermore, hardware-in-the-loop testing and physical experiments have verified the functionality and real-time suitability of the proposed strategies.