COMMANDE D’UNE PROPULSION HYBRIDE DIESEL/ELECTRIQUE

Le sujet de thèse s’articule autour de deux champs disciplinaires développés au Laboratoire d’Automatique et d’Informatique Industrielle (LAII) de Poitiers : l’automatique et le génie électrique. Les travaux de thèse porteront sur deux dispositifs expérimentaux.
Le premier dispositif est constitué d’un banc hybride utilisant un moteur thermique (mono cylindre) couplé à une machine synchrone. Le deuxième dispositif est un banc tout électrique constitué de trois machines synchrones couplées de façon à reproduire un environnement proche de celui d’un véhicule hybride. Ce dispositif sera utilisé pour les études de gestion de l’énergie électrique.

Cette étude se situe dans le cadre d’une propulsion mild-hybrid parallèle permettant des fonctionnalités de type stop and go (arrêt du moteur thermique à très basse vitesse et démarrage avec l’électrique) boost (ajout temporaire de couple moteur) et freinage récupératif.

Dans le souci de respecter les futures normes en termes d’émission de C02, de nouveaux moteurs sont en cours de développement (par exemple, des moteurs à fort couple à bas régime ou basés sur une architecture à trois cylindres). Ces moteurs vont se caractériser par un couple instationnaire de niveau élevé (acyclisme), source de vibrations à bas régime. Afin de conserver une prestation acoustique acceptable, de nouvelles solutions doivent être développées. Dans ce cadre, le contrôle de l’acyclisme moteur est une solution intéressante car il s’agit d’un traitement directement à la source, qui ne nécessite pas d’agir sur les différentes voies de passage du moteur vers la caisse. Le principe de cette solution consiste à réduire le niveau d’acyclisme sur l’arbre du moteur thermique en introduisant par l’intermédiaire d’un moteur électrique, un couple instationnaire de même amplitude mais en opposition de phase. Un travail actuellement en cours (Mohamed Nejh) porte sur le contrôle de l’acyclisme dû aux inerties des masses en mouvement et à la combustion. L’objectif de cette thèse est d’approfondir cette étude en prenant en compte des considérations énergétiques et de dépollution.

D’un point de vue énergétique, il s’agira tout d’abord de mettre en place la commande d’un système réversible de stockage d’énergie électrique à base de supercapacités et de batteries. Il faudra également intégrer les fluctuations d’alimentation du variateur dans le contrôle de couple et probablement redéfinir un critère de commande basé à la fois sur le taux d’harmoniques résiduels et sur des grandeurs caractéristiques du moteur thermique (PMI, …)

Les critères en termes de polluants seront les concentrations de monoxyde et de dioxyde d’azote, le taux de particules (caractérisé par l’indice de fumée), la consommation spécifique et la concentration en monoxyde de carbone et de HC.

La démarche suivie pour aborder ce problème est celle de l’automatique. A partir d’un modèle multi-entrées/multi-sorties décrivant le comportement dynamique de l’ensemble, une loi de commande est calculée afin de répondre au mieux au cahier des charges. Ce travail s’appuie sur les récents développements en commande des systèmes LPV (Linear Parameter Varying) en présence de perturbations persistantes.

Les travaux seront menés conjointement sur les parties théoriques (modélisation, calcul des régulateurs, analyse de la robustesse) et sur les parties expérimentales. Ces études utiliseront l’expérience du LAII sur les aspects d’automatique théorique et sur les aspects « temps réel » pour les expérimentations.
Les expériences utiliseront un banc complet de véhicule hybride appartenant à l’Université de Poitiers qui est unique en France.
contact:Patrick Coirault

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