Synthèse des régulateurs

Les fonctions de transfert du système se trouvent dans [191]. Les régulateurs ont les

expressions suivantes :

^(‎0.1)

^(C.2)

Où:

(‎0.3)

(‎0.4)

et n

1

, n

2

et m sont les facteurs de réglage, T

i

la constante de temps d'intégration. On en

déduit alors les gains proportionnel et intégral suivants:

(C.5)

^(C.6)

On a inclu un anti-windup quand on a implémenté G

c1

(s). Aucun intégrateur windup est

nécessaire pour G

c1

(s).G

c2^-1

(s).

Les paramètres de réglages et les spécifications électriques de la résistance de freinage se

trouvent dans le Tableau C.2.

146

Tableau C.2: Paramètres et grandeurs utilisées pour le régulateur pseudo-cascade

Réglage des Gains PI Spécifications

n1 = 0.05 V

Bmax

= 400 [V]

n2 = 0.05 R

B

= 51.36 [mΩ]

m = 0.2 R = 0.3 [Ω]

Annexe D

147

Annexe D : Système de Commande en Traction

Le système de commande en traction est défini pour un mouvement longitudinal.

Le coefficient de glissement aura pour expression :

⁽‎0.1)

L'équation d'état du système s'écrit [208]:

(‎0.2)

(‎0.3)

On utilisera une surface de glissement ayant la même forme que celle que dans le

cas du freinage (cf. équation (‎III.36). Les variations s'effectuent sur les expressions de :

- l'estimation de la fonction

;

- l'estimation de la fonction

;

- la fonction limite de ,

- la borne sur l'erreur d'estimation sur la fonction '.

Ces expressions deviennent:

(‎0.4)

⁽‎0.5)

(‎0.6)

(‎0.7)

148

Titre : Récupération d’énergie pour système intégré moteur roue, application au véhicule

électrique

Mots clés : Véhicules électriques, électronique de puissance, moteur synchrone à aimants

permanents intérieurs, contrôle-commande, système de stockage d'énergie hybride, répartition des

forces de freinage

Résumé : Le sujet de thèse aborde la

quantification du flux de puissance parcourant

les différents systèmes de conversion

d'énergie statiques et dynamiques pour aboutir

aux éléments de stockage de nature chimique /

électrostatique / mécanique lors d'un freinage

hybride récupératif brusque issu d’un véhicule

électrique à traction avant. Le véhicule

électrique est équipé de deux ensembles

intégrés moteur-roues indépendants. Le côté

commande des convertisseurs et des machines

électriques sera aussi traité. La problématique

concernera les cas de freinage régénératif

brusque imposant des contraintes électriques

et mécaniques élevées aux éléments de

conversion d'énergie et de stockage. L'outil de

simulation adopté est le logiciel

Matlab/Simulink®.

Un modèle assez fin du véhicule électrique

utilisé sera développé afin de pouvoir simuler

le comportement du véhicule conformément à

la distribution des forces de freinage délivrée

par le système de répartition et de

quantification des forces de freinage. Une

étude de la cinématique et de la dynamique du

véhicule selon les différents états de route sera

aussi examiné. Cette étude sera utilisée à

posteriori dans la formulation des lois de

distribution des forces de freinage.

Les moteurs utilisés sont de type synchrones à

aimants permanents intérieurs. L'objectif est

d'assurer un couple électrique de freinage

élevé à hautes vitesses de conduite du

véhicule. A cette fin, la commande optimale

de ces moteurs sera basée sur une nouvelle

méthode de génération des courants de

références assumant ainsi un couple

régénératif élevé et donc une amélioration de

l'énergie récupérée.

Le système de stockage sera mixte et

comportera une batterie Li-Ion et des cellules

de supercondensateurs afin de réduire les

contraintes sur la batterie et prolonger ainsi sa

durée de vie. La structure de puissance de ce

système sera analysée ainsi que le système de

commande proposé du hacheur à 3 niveaux

interfaçant l'ultracapacité avec le bus DC. Une

résistance de freinage commandée par un

régulateur pseudo-cascade sera aussi intégrée

afin de réduire, si nécessaire, les contraintes

sur la batterie.

L'évaluation et la répartition des forces de

freinage sur les quatre roues du véhicule en

fonction de l'état de la route sont des éléments

clés pour la stabilité du véhicule lors du

freinage. La méthode de distribution et de

quantification des forces de freinage proposée

devra maintenir cette stabilité, répondre aux

normes internationales et tirer profit de la

présence des moteur-roues à l'avant du

véhicule afin de maximiser l'énergie

récupérée.

Les travaux ont été étendus pour inclure une

étude comparative avec un système de

stockage contenant un élément de stockage à

énergie cinétique comme source d'énergie

secondaire pour un véhicule en opération de

freinage et de traction.

La thèse est le point de départ d'une

collaboration de recherche entre l'IFSTTAR

/Satie et le département de Génie Electrique

du Cnam - Liban, centre associé au

Conservatoire National des Arts et Métiers

(Paris - France).

149

Title : Energy recovery for an integrated motor wheel system, application to electric vehicle

Keywords : Electric vehicles , power electronics , interior permanent magnet synchronous motor,

control systems , hybrid energy storage system, braking forces distribution

Abstract : The thesis will address the

quantification of power flow going through

the different energy static and dynamic

conversion systems to attain the chemical /

electrostatic / mechanical storage elements

during a hybrid regenerative brutal braking of

a front-wheel driven electric vehicle. The

electric vehicle is equipped by two integrated

wheel-motors independent sets. The control of

the converters and electrical machines is also

treated. The problematic concerns the brutal

regenerative braking case imposing high

electrical and mechanical constraints on

energy conversion and storage elements. The

simulation tool adopted is Matlab/Simulink®.

A detailed model of the used electric vehicle

has been developed in order to be able to

simulate the vehicle behavior with respect to

the braking forces distribution delivered by

the repartition and quantification of braking

forces system. A study of the kinematics and

dynamics of the vehicle according to different

road types will be also considered. This study

will be used retrospectively in the formulation

of the braking forces distribution laws.

The motors used are interior permanent

magnet synchronous type. The objective is to

ensure high electrical braking torque at high

driving speeds of the vehicle. To this end, the

optimal control of these motors will be based

on a new current references generation

method assuming then a high regenerative

torque and therefore an improvement in the

recovered energy.

The hybrid storage system includes a Li-Ion

battery and supercapacitors cells to reduce

stress on the battery and to extend its life. The

power structure of the system will be

analyzed as well as the 3-level DC/DC

converter interfacing the ultracapacitor with

the DC bus proposed control system. A

braking resistor controlled by a pseudo-

cascaded controller will also be integrated to

reduce, if necessary, the constraints on the

battery.

The evaluation and distribution of braking

forces on the four wheels depending on road

conditions are key elements for the stability of

the vehicle during braking. The method of

distribution and quantification of braking

forces proposed should maintain this stability

, meet international standards and take

advantage of the presence of wheel motors in

the front of the vehicle to maximize the

energy recovered.

The work has been extended to include a

comparative study with a system containing a

kinetic energy storage element as a secondary

energy source for a braking and traction

vehicle operation.

The thesis is the starting point of a research

collaboration between IFSTTAR / Satie and

the Electrical Engineering Department of

Cnam- Liban, associated center of the

Conservatoire National des Arts et Métiers (

CNAM ), Paris, France.

Dans le document Récupération d’énergie pour système intégré moteur roue, application au véhicule électrique (Page 162-166)