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Conception d'un convertisseur d'électronique de puissance pour un système de stokage hybride batteries/super-condensateurs : application dans les véhicules électriques

Ammann, Frédérick (2012). Conception d'un convertisseur d'électronique de puissance pour un système de stokage hybride batteries/super-condensateurs : application dans les véhicules électriques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Cette recherche vise à améliorer les performances des systèmes de stockage des véhicules électriques. Actuellement, ces voitures n’utilisent que des batteries comme réservoir d’énergie. Le dimensionnement d’un bloc de batteries est un compromis entre la quantité d’énergie et la puissance disponible. Or, en jumelant des super-condensateurs au système de stockage, chacun des composants possède sa fonction spécifique. Les batteries fournissent l’énergie et la puissance moyenne de la voiture, et les super-condensateurs fournissent les grands niveaux de puissance transitoire requis par l’accélération et le freinage. Ainsi, le dimensionnement de chaque source d’énergie est optimal et la durée de vie des batteries est améliorée par la diminution des stress électriques et thermiques.

Le but de cette recherche est donc de développer un système de stockage hybride batteries/super-condensateurs pour un véhicule électrique. Il sera comparé à un stockage composé de batteries seulement au niveau du coût, de la durée de vie, de l’efficacité, du volume, de la masse et de la fiabilité.

Les différentes possibilités de conception de ce système de stockage hybride sont étudiées. Parmi elles, on retrouve les architectures électriques, les stratégies de contrôle et les topologies de convertisseur. De plus, un chapitre complet porte sur la conception du convertisseur. Des simulations, au niveau du système entier et au niveau du convertisseur, permettent de choisir les meilleures solutions de conception. Finalement, une expérimentation du système choisi est réalisée dans le but de valider les résultats des simulations.

La conclusion est qu’un système de stockage hybride est rentable à long terme comparé à un stockage composé de batteries seulement.

Résumé traduit

This research aims the improvement of energy storage system’s performances in electric vehicles. Actually, these vehicles only use batteries as energy reservoir. The battery pack sizing is a compromise between the energy quantity and the power available. But, by adding supercapacitors to the storage system, each source has its own function. Batteries give the vehicle energy and mean power, and supercapacitors give high peak power required by acceleration and braking. Therefore, the sources’ sizing is optimal and battery lifetime is increased by electrical and thermal stresses reduction.

The goal of this research is to develop a battery/supercapacitor hybrid electrical storage system (HESS) for electric vehicles. It will be compared to a battery only storage on cost, lifetime, efficiency, volume, mass and reliability.

Different design possibilities of the hybrid electrical storage system are studied. Among them, there are the HESS topologies, the control strategies and the converter topologies. Also, a complete chapter focuses on the converter design. High level and converter level simulations allow to choose the best design solutions. Finally, the chosen system is tested in a laboratory to validate the simulated results.

The conclusion is that a hybrid electrical storage system is profitable in the long term compared to a battery only storage.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique". Bibliogr. : f. [173]-178.
Mots-clés libres: Automobiles. Batteries. Condensateurs électriques. Véhicules électriques. Transfert d'énergie. Électronique de puissance. Système hybride de stockage d'énergie, super-condensateur.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Al-Haddad, Kamal
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 28 août 2012 14:51
Dernière modification: 02 mars 2017 19:49
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1028

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