Modèle fonctionnel du VEH - 2

FIGURE5.6 –Modèle fonctionnel du VEH - 2.

Dans laFigure 5.6, le modèle fonctionnel du VEH - 2 est illustré. La différence entre le modèle du VEH - 1 et le modèle du VEH - 2 est la capacité à utiliser le réseau électrique pour recharger la batterie du véhicule. De plus, les architectures des chaînes de traction sont différentes. En VEH - 1, le stockage électrique contient les batteries du système. En revanche, en VEH - 2, la batterie basse tension, qui est d’usage pour alimenter les auxiliaires électriques, est séparée et ajoutée dans l’élément effecteur d’auxiliaire électrique. L’architecture de VEH -2 avec cette fonctionnalité est montrée dans laFigure 5.7.

FIGURE5.7 –Modèle Fonctionnel du VEH - 2.

Une autre différence entre les VEH - 1 et VEH - 2 est leur paramétrage. Comme le VEH - 2 possède la fonctionnalité de pouvoir être chargé par le réseau électrique, la capacité de

sa batterie est plus importante que celle du VEH - 1. De plus, les limitations des puissances maximales des moteurs sont différentes. Enfin, le carburant utilisé par le VEH - 2 est du gasoil à la place de l’essence utilisée pour le VEH - 1.

Néanmoins, ayant le mode de conduite électrique avec une batterie de capacité plus importante que celle du VEH - 1, ce modèle de PHEV peut réaliser un cycle NEDC (distance parcourue environ 11 km) ou un cycle WLTC (distance parcourue environ 23 km) avec son autonomie électrique de 50 km sans besoin de recharger la batterie. En revanche, le VEH -1 a une batterie de capacité plus faible et présente une autonomie électrique de 4 km. Cela signifie que le VEH - 1 devrait utiliser le carburant même pour un cycle de conduite de faible distance à parcourir. Cette différence entre les deux véhicules a mené les travaux de thèse à utiliser le VEH - 1 car l’application pour l’optimisation énergétique devient plus exigeante pour minimiser la consommation de carburant.

5.2.2 Comparaison des résultats, validation du modèle et de l’architecture du VEH

Avec les modèles de VEH-1 construits, des analyses préliminaires sont effectuées afin de valider le modèle fonctionnel, le fonctionnement correct de l’architecture de la chaîne de traction et le paramétrage des composants.

FIGURE5.8 –Résultats de simulation pour les performances préliminaires du véhicule.

Dans une première étape, le comportement des éléments du modèle fonctionnel est vérifié. Pour les besoins de validation du modèle, laFigure 5.8montre les résultats de simulation pour une accélération maximale (dans cet essai, la consigne issue de l’appuie sur la pédale est considérée comme la consigne de vitesse et le résultat est obtenu pour une consigne de vitesse de 200 km/h). Ce tracé permet d’obtenir la vitesse maximale et le temps pour atteindre une

vitesse de 100 km/h.

Les résultats ci-dessus sont obtenus pour une consigne de vitesse de 200 km/h se tradui-sant en pratique par une accélération maximale. A partir de ces résultats, on peut faire les remarques suivantes :

• la vitesse maximale du véhicule (180 km/h) est compatible avec les données fournies par le constructeur automobile,

• le temps d’accélération du véhicule pour atteindre 100 km/h est de 10,8 s comme illustrée par le tracé de laFigure 5.8,

• la puissance combinée du véhicule est limitée et quand le SOCeatteint sa limite mini-male, (entre 40 s et 60 s), la conduite en traction électrique est désactivée et la puissance pour le mouvement du véhicule est fournie par la chaîne de traction thermique. Au regard de ces performances, le paramétrage du modèle est validé (cet paramétrage peut être validé, car ici, les acceptances et disponibilités ainsi que l’utilisation des chaînes de traction combinées sont prises en considération) même si un seul essai peut sembler restrictif pour une validation complète. Afin de calculer les critères d’évaluation d’un niveau de performance du véhicule (consommation de carburant, variation de l’état de charge du stockage électrique, SOC_e, pour estimer la consommation de carburant corrigée (l’illustration du calcul de ce critère est donnée dans la suite) et le nombre de cycles allumages/arrêts du moteur thermique), il est possible réaliser des essais sur les cycles NEDC et WLTC avec les stratégies de la gestion d’énergie proposées dans leChapitre 4.

A partir des données acquises, la consommation de carburant pour 100 km, Conso_f, est calculée grâce à la relation suivante :

Conso_f = 100∆SOCcarburant

∆x ^Vr´eservoir (5.1)

où∆SOCcarburant est la différence de l’état de charge du réservoir de carburant initial et final, ∆x est la distance parcourue et Vr´eservoirest le volume du réservoir de carburant.

La variation de l’état de charge de la batterie∆SOCeest calculée comme suit :

∆SOCe= SOC_e,init−SOC_{e, f inal} (5.2) A partir de la variation de SOCe, et la variation de l’état de charge du stockage de carburant, la consommation de carburant corrigée, Conso_cor, peut être calculée selon la relation suivante : ∆SOCf =∆SOCe E_B,max ER,max 1 η_mthη_alt (5.3)

(Afin de convertir l’énergie utilisé du réservoir de carburant à l’énergie électrique, un rapport entre E_B,maxet E_R,maxest pris en compte).

recalculer la consommation de carburant, E_B,maxest l’énergie maximale stockée en stockage électrique, E_R,maxest l’énergie maximale stockée en réservoir de carburant, η_mth est le ren-dement de l’élément transformateur fuel à mécanique et η_altest le rendement de l’élément transformateur mécanique à électrique.

Conso_cor = 100(∆SOCcarburant+∆SOCf)

∆x ^Vr´eservoir (5.4)

Afin de calculer le nombre de cycles allumage/arrêt de la chaîne de traction thermique, la puissance fournie par le moteur thermique sera prise en compte. Ainsi, lorsque la puissance de sortie de la chaîne de traction thermique devient différente de zéro, le nombre de cycle d’allumage est incrémenté.

Par ces critères, une analyse énergétique et une comparaison entre les stratégies du système est réalisable. Dans laSection 5.3, deux stratégies de gestion d’énergie sont illustrées en prenant en compte les limitations des composants (par exemple conserver l’état de charge du stockage électrique entre 30% et 80% ou ne pas dépasser la puissance maximale du moteur thermique).

5.3 Comparaison des résultats et validation du modèle