MISSIONS PROFESSIONNELLES - MASTER MOBILITE ET VEHICULES ELECTRIQUES PRÉSENTATION DES - Groupe Renault
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MASTER MOBILITE ET VEHICULES ELECTRIQUES PRÉSENTATION DES MISSIONS PROFESSIONNELLES DES ÉTUDIANTS DE LA PROMOTION 2016-2017 MASTER MOBILITY AND ELECTRIC VEHICLES PRESENTATION OF PROFESSIONAL PROJECTS MADE BY THE STUDENTS OF THE 2016 – 2017 GRADUATION CLASS
FONDATION RENAULT MOBILITÉ ET VÉHICULES ELECTRIQUES ARTS ET MÉTIERS PARISTECH 8 boulevard Louis XIV La Fondation Renault et ParisTech se sont associés en 2010 pour créer le 59046 Lille Cedex - France Master « Mobilité et Véhicules Electriques » porté par quatre Ecoles : les Arts et Métiers ParisTech (école pilote), l’ENSTA ParisTech, les Mines ParisTech et Directeur du Master : l’Ecole des Ponts ParisTech. Philippe Degobert Tél : + 33 3 20 62 27 53 Il s’agit d’un Diplôme National de Master, délivré par les Arts et Métiers philippe.degobert@ensam.eu ParisTech, prestigieuse Ecole d’ingénieurs française. Cette formation de 15 mois, en français, vise à former des ingénieurs aux technologies nécessaires à la conception des véhicules du futur, pour leur apprendre à élargir leurs champs de connaissances avec une approche globale au service de la traction électrifiée. FONDATION RENAULT 13-15, quai le Gallo Elle inclut deux périodes de stage : 92100 Boulogne-Billancourt - l’une en laboratoire de recherche (2,5 mois) pour aborder le sujet de la Responsable du Master : mission professionnelle en entreprise sous les angles bibliographique et Marie-Pierre Prioleau méthodologique Tél : + 33 1 76 85 27 66 marie-pierre.prioleau@renault.com - l’autre en entreprise (5,5 mois) pour : • mettre en application les méthodologies et mobiliser les connaissances acquises pour remplir une mission qui corresponde à un véritable besoin pour le partenaire professionnel • contribuer à une réflexion académique approfondie sur les problématiques abordées. Ces deux missions donnent chacune lieu à la rédaction d’une thèse professionnelle qui est soutenue publiquement. Ce document présente de manière synthétique les différents sujets traités par les étudiants de la promotion 2016-2017 du Master « Mobilité et Véhicules Electriques ». 2
MOBILITY AND ELECTRIC VEHICLES ARTS ET MÉTIERS PARISTECH 8 boulevard Louis XIV In 2010, the Renault Foundation and ParisTech joined forces to create the 59046 Lille Cedex - France «Mobility and Electric Vehicles» Master’s degree, which is sponsored by four schools: the Arts et Métiers ParisTech (leading school), ENSTA ParisTech, Mines Director of the Master : ParisTech and Ecole des Ponts ParisTech. Philippe Degobert Tél : + 33 3 20 62 27 53 It is a National Master’s Degree, awarded by the Arts et Métiers ParisTech, philippe.degobert@ensam.eu prestigious French Engineering School. This 15-month training course, in French, aims to train engineers in the technologies needed to design the vehicles of the future, to teach them to broaden their fields of knowledge with a global approach to the service of electrified traction. FONDATION RENAULT It includes two internship periods: 13-15, quai le Gallo 92100 Boulogne-Billancourt - one in a research laboratory (2.5 months) to address the subject of the professional mission in companies from a bibliographic and methodological point Project Manager : of view Marie-Pierre Prioleau Tél : + 33 1 76 85 27 66 - the other in companies (5.5 months) for: marie-pierre.prioleau@renault.com • applying methodologies and mobilizing the knowledge acquired to fulfil a mission that corresponds to a real need for the professional partner, • contribute to in-depth academic reflection on the issues addressed. These two missions each lead to the drafting of a professional thesis that is publicly defended. This document presents in a synthetic way the different subjects dealt with by the students of the 2016-2017 Master’s degree «Mobility and Electric Vehicles». 3
JOAO LUCAS BLUM KUNZEL UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL MISSION EN LABORATOIRE DE RECHERCHE / RESEARCH LABORATORY PROJECT COUPLAGE VE ET PRODUCTION LOCALE VE AND LOCAL RENEWABLE D’ENERGIE RENOUVELABLE ENERGY PRODUCTION COUPLING Dans le contexte de la migration énergétique vers les sources renouvelables, ce travail s’intéresse aux chargeurs de In the context of the energetic batteries réversibles, permettant le renvoi de l’énergie vers transition to renewable sources, this le réseau (V2G) ou la création d’un réseau AC local (V2H). work focuses on reversible battery Une simulation Matlab/Simulink d’un chargeur/onduleur chargers, which allow energy to be permettant le contrôle de puissance échangée est développé sent back to the network (V2G) or the BRÉSIL / BRAZIL et présenté. La description des étapes de développement, creation of a local AC network (V2H). avec les principes de fonctionnement et dimensionnement A Matlab / Simulink simulation of des composants, seront présentées, aussi comme les a charger-inverter allowing power résultats de simulation. flow control is developed and presented.The development,principles La deuxième partie de ce travail est composée de la of operation and component recherche pour solutions de convertisseurs bidirectionnels dimensioning, as well as simulation industriels permettant le développement d’un chargeur results, will be presented. bidirectionnel avec des capabilités V2H et V2G. Plusieurs produits de différents fabricants sont présentés et The second part of this work catalogués selon leurs capabilités et conformités aux consists of a market research for spécifications requises. industrial bidirectional converter solutions allowing the development of a Mots clés : Onduleurs, Chargeurs réversibles, Contrôle de bidirectional charger with V2H and courant, Synchronisation onduleur, Matlab Simulink, V2G, V2G capacities. Several products from V2H, Electronique de puissance, Véhicule électrique. different manufacturers are presented Key words : Inverters, Reversible chargers, Current control, Inverter synchronization, Matlab Simulink, V2G, V2H, Power electronics, Electrical vehicles. LABORATOIRE / LABORATORY TUTEUR / TUTOR L2EP / Arts et Métiers Frédéric COLAS ParisTech, Lille 4
MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONAL PROJECT GESTION INTELLIGENTE DE LA CHARGE INTELLIGENT VEHICLE VÉHICULE ET COUPLAGE AVEC LE STOCKAGE CHARGE MANAGEMENT STATIONNAIRE WITH LOCAL ENERGY STORAGE COUPLING Ce travail s’intéresse au contrôle de la recharge véhicule et à la gestion énergétique résidentielle avec stockage local This work focuses on the control d’énergie (batteries stationnaires). Les problèmes de réduction of vehicle charging and residential de puissance de charge et de disjonctage (tripping) à cause des energy management with local limitations en puissance de l’installation sont fréquemment energy storage (with stationary présents lors de la recharge véhicule résidentielle. batteries). Charging load reduction and tripping problems due to power Le système proposé et développé dans ce travail résout ces limitations of the electrical system are problèmes par l’emploi d’un système auxiliaire de batterie frequently present during residential stationnaire et le contrôle de la puissance de recharge d’un vehicle recharging. véhicule électrique en fonction de la consommation globale d’une résidence. Le système utilise la communication Wifi The system proposed and developed pour l’intégration des différents composants du système et in this work allows the resolution of réalise automatiquement le réglage des flux d’énergie entre these problems with the use of an la maison, le véhicule en recharge et la batterie stationnaire. auxiliary stationary battery power system and the control of the Mots clés : Onduleurs, Chargeurs réversibles, V2G, V2H, charging power of an electric vehicle Véhicule électrique, Gestion d’Energie, no-tripping, IoT. according to the overall consumption of the residence. The system uses Wifi communication for the integration of its various components and automatically performs the adjustment of energy flow between the house, the charging vehicle and the stationary battery. Key words : Inverters, Reversible chargers, V2G, V2H, Electrical vehicles, Energy management, no-tripping, IoT. TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Frédéric COLAS Samuel CREGUT RENAULT / DEA-MEB 5
AÏCHA BOUZARGANE ECOLE NATIONALE SUPÉRIEURE DES MINES DE RABAT MISSION EN LABORATOIRE DE RECHERCHE / RESEARCH LABORATORY PROJECT MODÉLISATION ET SIMULATION D’UNE MODELING AND SIMULATION CHAINE DE TRACTION ÉLECTRIQUE DE OF AN ELECTRIC DRIVE FORMULE E DANS LE CADRE DE LA TRAIN OF FORMULA E FOR NOUVELLE RÈGLEMENTATION 2018. THE NEW REGULATION 2018. Le championnat de formule E de la FIA est un championnat de course automobile utilisant des monoplaces propulsées par The FIA Formula E Championship, is un moteur électrique, suivant un règlement technique établi. a class of auto racing that uses only Ce règlement a subi des modifications (poids, puissance electric-powered cars, following an MAROC / MOROCCO du pack batteries....) qui vont influencer l’autonomie de la established technical regulation. This voiture. Pour dépasser cette contrainte, l’équipe technique regulation has undergone modifications de la formule E (Renault Sport Racing) a conçu une chaîne (weight, the power of the battery de traction, un système innovant qui relève plusieurs défis pack, etc.) which will influence the de conception, contrôle et commande. Vu la complexité autonomy of the car. To overcome this de cette chaîne, une analyse du mode de marche a été constraint, the technical team of the menée ; elle comprend une analyse du mode normal du formula E (Renault Sport Racing) has système, les méthodes de répartition de couple après une designed a drive train, an innovative analyse du mode dégradé, par exemple la perte d’alimentation system that raises several challen- de l’unité de contrôle, et sur le contrôle du système en mode ges to design and control. Viewing dégradé. the complexity of this drive train an analysis of the operating mode has Mots clés : formule E, FIA, chaine de traction, mode been conducted; it contains an analysis dégradé, couple, inertie, onduleur of the normal mode of the system, the methods of torque distribution, an analysis of the degraded mode, for example the loss of power supply of the control unit, and the control of the system in degraded mode. Key words : Formula E, FIA, drive train, degraded mode, torque, inertia, inverter. LABORATOIRE / LABORATORY TUTEUR / TUTOR EEA / Arts et Métiers ParisTech, Philippe DEGOBERT Lille 6
MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONAL PROJECT MODÉLISATION ET SIMULATION D’UNE MODELING AND SIMU- CHAINE DE TRACTION ÉLECTRIQUE DE LATION OF AN ELECTRIC FORMULE E DANS LE CADRE DE LA POWERTRAIN OF FORMULA NOUVELLE RÈGLEMENTATION 2018. E FOR THE NEW REGULATION 2018. La chaine de traction de la saison 5 proposée par l’équipe technique de la formule E (Renault Sport Racing), est un The season 5 Powertrain proposed système innovant qui relève plusieurs défis de conception, by the Formula E team (Renault Sport contrôle et commande afin de satisfaire la nouvelle Racing), is an innovative system that réglementation imposée par la FIA (Fédération Internationale raises several design, control and de l’Automobile). drive challenges to meet the new Les travaux de ce stage se concentrent sur la modélisation regulations of the 2018 competition. des parties du GMP au niveau système (ex : système de The work of this project focuses on the freinage, onduleur, moteur) et l’analyse des modes de modeling of the electric powertrain défaillance qui se divisent entre une analyse de comportement at the system level (braking system, mécanique et une analyse de comportement électrique afin inverter, motor), then an analysis of fai- de vérifier que le système respecte les contraintes imposées lure modes that contains a mechanical par la FIA. Suit une proposition de solution au niveau du behavior analysis and an electrical contrôle. behavior analysis to verify that the system respects the constraints imposed by the FIA. Finally, a control Mots clés : formule E, FIA, chaine de traction, mode dégradé, response is proposed to certain fault couple, inertie, f.é.m. conditions. Key words : formula E, FIA, traction chain, failure mode, torque, inertia, f.é.m TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Philippe DEGOBERT Christopher VAGG Renault Sport Racing 7
ABDELAZIZ BOUZIANI UNIVERSITÉ MOHAMED V – AGDAL RABAT MISSION EN LABORATOIRE DE RECHERCHE / RESEARCH LABORATORY PROJECT SYSTÈME DE STOCKAGE STATIONNAIRE A STORAGE SYSTEM BASED À BASE DE COMPOSANTS DE VÉHICULE ON THE COMPONENTS OF ÉLECTRIQUE ELECTRIC VEHICLE Le prix des véhicules électriques est principalement affecté The price of electric vehicles is mainly par le coût de leur batterie qui est considérée en fin de vie affected by the cost of their battery avec une capacité de 75% de sa valeur initiale. De ce fait, la which is considered at the end of seconde vie de la batterie est un facteur crucial pour assurer life with 75% of its capacity. This is la compétitivité de ce type de véhicule. En effet, la nouveauté why the second life of the battery is MAROC / MOROCCO de ce projet est la proposition d’un système de stockage de an important key factor to ensure moyenne puissance qui se charge et se décharge à partir the competitiveness of this type d’un réseau triphasé en exploitant d’autres composants of vehicle. This project proposes a du véhicule électrique comme les éléments passifs et system of storage with a l’électronique de puissance. Quatre solutions sont proposées medium power that interacts with a et simulées à l’aide de Matlab-Simulink. En se basant sur les three-phase network and uses others résultats de la simulation ainsi que de la comparaison, nous electric vehicle components like the avons retenu un système qui remédie à la problématique passive elements, the rectifier and en utilisant un redresseur avec un pont pour assurer la the inverter. Four solutions are given réversibilité en énergie tout en effectuant un minimum de and simulated using Matlab-Simulink modifications au niveau de la structure et du software. program. Based on the results of the simulation and the comparison, we Mots clés : Véhicule électrique, Seconde vie de la batterie, have chosen a system that uses a Stockage stationnaire, Chargeur réversible, Caméléon, rectifier with a bridge to ensure the Réseau électrique. reversibility of energy, while making a minimum of modifications in the hardware and the software of the vehicle. Key words : Electric vehicle, Second life of battery, Stationary storage, Reversible charger, Cameleon, Power grid. LABORATOIRE / LABORATORY TUTEUR / TUTOR L2EP / Arts et Métiers ParisTech, Frédéric COLAS Lille 8
MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONAL PROJECT UN SYSTÈME DE STOCKAGE BASÉ SUR LES A STORAGE SYSTEM BASED COMPOSANTS DE VÉHICULE ÉLECTRIQUE ON THE COMPONENTS OF ELECTRIC VEHICLE Renault adopte la stratégie de location de batteries. Etant donné qu’une batterie est considérée en fin de vie pour une Renault is adopting a rental strategy capacité de 75%, il est nécessaire de considérer la notion for its batteries. Seeing that this lasts de seconde vie. La problématique est donc de proposer un are considered in their end-of-life système de stockage stationnaire à partir des composants after 75% of their initial capacity, the de véhicule électrique. Pour cet objectif, nous avons notion of second life should be treated. adopté un système qui utilise une batterie et un chargeur de Therefore, the problematic is to véhicule avec une idée innovante de réversibilité avec le propose a stationary storage réseau. Cette solution est validée par un prototype fonctionnel system based on the electric vehicle à l’échelle un avec une commande en temps réel à base components. For this aim, we have d’une carte dSPACE, un banc d’émulation de la batterie, et un adopted a system that uses a correcteur non linaire à logique floue. Le système correspond battery with a vehicle charger and bien aux résultats de la simulation, et il arrive à fonctionner brought the idea of reversibility with en mode bidirectionnel avec le réseau. Enfin, une étude the network. In order to test the économique est réalisée afin de quantifier le gain et de solution, we used a 1-scale functional valoriser le système par rapport à ceux qui se basent sur des prototype with a real-time control using onduleurs extérieurs. a dSPACE card, the battery test bench and also a non-linear corrector using Mots clés : Véhicule électrique/ Seconde vie de la batterie/ fuzzy logic. The tests are successful Stockage stationnaire/ Chargeur réversible/ Caméléon/ considering that the system Réseau électrique/ temps réel dSPACE. manages to operate in a bidirectional mode using the network. Finally. An economic study was realized to quantify the gain and support this system compared to others that use the external inverters. Key words : Electric vehicle/ Second life of battery/ Stationary storage/ Reversible charger/ Cameleon/ Electric grid/ Real time dSPACE. TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Frédéric COLAS Benjamin VIGNIER Renault / DEA-MES 9
SOUHAILA CHAHBOUN ECOLE MOHAMMADIA D’INGÉNIEURS (EMI) MISSION EN LABORATOIRE DE RECHERCHE / RESEARCH LABORATORY PROJECT CONCEPTION D’UN SYSTÈME DE PROTECTION DESIGN OF A PROTEC- POUR MODULE DE PUISSANCE D’UN TION SYSTEM FOR POWER CHARGEUR DE VÉHICULE ÉLECTRIQUE MODULE OF AN ELECTRIC VEHICLE CHARGER L’électronique de puissance occupe de plus en plus une place importante au sein des véhicules électriques. Power electronics increasingly De ce fait, la défaillance ou la destruction d’un élément occupies an important place within au niveau des convertisseurs engendre des conséquences electric vehicles. Consequently, the néfastes des points de vue matériel, financier et humain. failure or destruction of an element MAROC / MOROCCO En effet, les modules de puissances du chargeur rapide in the converters causes harmful sont très sensibles aux surcharges. Bien que fiables et consequences from material, financial robustes, ils ne doivent jamais dépasser les valeurs maximales and human points of view. critiques spécifiées. In fact, the power modules of the C’est dans ce cadre que s’inscrit ce projet qui vise à fast charger are very sensitive to concevoir un système permettant de protéger ces modules overloads. Although they are reliable de puissance efficacement contre les surtensions causées and robust, they must never exceed par la foudre ainsi que les phénomènes transitoires liés au the specified critical maximum values. pilotage des contacteurs des bornes de recharge. Therefore, the aim of this project is to design a system to protect the power Mots clés : Chargeur de véhicules électriques, modules modules from overvoltage caused by de puissance IGBT, surtension, foudre, diodes transil, lightning and transient phenomena varistance, éclateur à gaz. related to the control of contactors of the charging terminals. Key words : Charger of electric vehicles, IGBT power modules, overvoltage, lightning, transil diodes, varistor, gas spark gap. LABORATOIRE / LABORATORY TUTEUR / TUTOR SATIE / ENS Cachan Gilles ROSTAING 10
MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONAL PROJECT CONCEPTION D’UN SYSTÈME DE PROTECTION DESIGN OF A PROTECTION POUR MODULE DE PUISSANCE D’UN SYSTEM FOR POWER CHARGEUR DE VÉHICULE ÉLECTRIQUE. MODULE OF AN ELECTRIC VEHICLE CHARGER Face aux évolutions accélérées d’un marché de plus en plus concurrentiel que celui des véhicules électriques, il est Facing the evolution of an increasingly indispensable de maîtriser l’électronique de puissance pour competitive market like that of assurer la conversion de l’énergie et hausser la qualité à electric vehicles, it is essential to un niveau encourageant à produire des véhicules de plus master power electronics to ensure en plus performants. Par conséquent, toute défaillance ou the conversion of energy and raise dysfonctionnement au sein des convertisseurs de puissance quality to a level that encourages entraîne des conséquences néfastes sur la chaine de the production of efficient electric traction électrique. vehicles. Ce travail a donc pour objectif de concevoir un système Thus, any failure in the power hardware à base de diodes transil afin de protéger les converters has harmful consequences modules de puissance du rectifier module du chargeur on the power train. Caméléon contre le phénomène de surtension. De ce fait, The aim of this projet is to des simulations ont été réalisées sous le logiciel Psim pour design a hardware system based on évaluer le fonctionnement de cette solution. A la lumière des transient suppressor diodes to résultats trouvés, un prototype a été réalisé et testé afin de protect power modules in the valider cette nouvelle topologie de protection. rectifier module against overvoltage phenomenon. Mots clés : Chargeur caméléon, filtre d’entrée, rectifier Therfore, simulations were carried module, surtension, foudre, IGBT, prototype, résonance. out under the Psim software to evaluate the performance of this solution. Based on the results obtained, a prototype was designed and tested to validate this new rotection topology. Key words : Chameleon charger, nput filter, rectifier module, overvoltage, surge, IGBT, prototype, résonance. TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Gilles ROSTAING Jérôme DURAND Renault / DEA-MEE 11
AHMED CHAIEB ECOLE NATIONALE D’INGÉNIEURS DE GABES MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONAL PROJECT MISE EN PLACE D’UN OUTIL DE PRÉVISIONS ESTABLISHMENT OF A ET D’OPTIMISATION DE LA CONVERSION ET FORECASTING AND OPTI- DU RENOUVELLEMENT DU PARC DE BUS MIZATION TOOL FOR THE ÉLECTRIQUE DANS LE CADRE DU PLAN BUS CONVERSION AND RENEWAL 2025 OF THE ELECTRIC BUS FLEET WITHIN THE FRAMEWORK OF La RATP va s’engager, d’ici 2025, dans une évolution technologique et écologique majeure en Île-de-France THE 2025 BUS PLAN. TUNISIE / TUNISIA avec l’objectif de convertir 80 % de son parc de bus à From now and until 2025, RATP will l’électrique et 20 % au GNV (gaz naturel pour véhicules). Ce make a major technological and programme ambitieux entraîne une nouvelle gestion de la flotte ecological evolution in France. The d’autobus, tenant notamment compte du calendrier objective is to convert 80% of the d’adaptation des centres bus à l’électrique et au GNV. bus fleet into electricity and 20% to Cette étude a pour objectif d’accompagner ce défi par NGV (natural gas for vehicles). This la création et la mise en place d’un outil de prévision de ambitious program needs a new conversion du parc d’autobus. Il permet de planifier et management system, taking into d’optimiser le renouvellement du parc d’autobus et de account, in particular, the timetable simuler de manière automatique des scénarios de for the adaptation of all bus centers to déploiement. Ainsi, il fournit un appui opérationnel dans la the new sources of energy. gestion d’une flotte de 4600 autobus et un outil d’aide à la In this context, the following décision stratégique. study aims to create and implement a tool that predicts the chronological Mots clés : programme bus2025, outil Excel (VBA), conversion of the bus fleet. It allows prévisions, optimisation, conversion, simulation de scénarios, to plan and optimize all the renewal bus électriques, autobus GNV. scenarios and then simulate these scenarios automatically. Therefore, it helps not only strategic decision making but also the operational management of 4600 bus. Key words : prediction, optimization, scenario simulation, decision-making too, Excel (VBA programing) TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Philippe DEGOBERT Félix VON PECHMANN RATP / Programme Bus Electrique 12
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CAIO CESAR DE BRITO UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO (UFRJ) MISSION EN LABORATOIRE DE RECHERCHE / RESEARCH LABORATORY PROJECT MODÈLE DE COMPORTEMENT DU MATÉRIAU MODEL BEHAVIOR OF AN BOBINAGE D’UN MOTEUR ÉLECTRIQUE ELECTRIC ENGINE’S ARMA- TURE WINDING Les concepteurs des moteurs électriques réalisent toujours une simulation numérique avant de lancer leur production Design engineers of electric engines en série. Donc, pour bien représenter son comportement, always perform a numerical simula- les caractéristiques de chaque élément doivent être bien tion before launching its serial pro- définies dans le modèle. Le comportement mécanique du duction. Thus, to represent properly bobinage d’un rotor, qui est défini par sa matrice de rigidité, its behavior, the characteristics of BRÉSIL / BRAZIL a été analysé en prenant en compte ses trois composants : every element must be accurately cuivre, émail et résine époxy. La caractérisation du maté- defined in the model. The mechanical riau, pris comme un composite unidirectionnel orthotrope, behavior of the rotor winding of an était premièrement réalisée analytiquement par l’utilisation electric engine, which is defined by de la loi des mélanges. Deuxièmement, avec un modèle its stiffness matrix, was analyzed by 3D simplifié et la méthode des éléments finis, les mesures taking into account its three com- de chaque constant élastique ont été obtenues à partir du ponents: copper, enamel and epoxy logiciel ABAQUS en simulant des essais mécaniques tels que resin. The characterization of the ma- l’essai de traction, compression et cisaillement. Pour finir, un terial, taken as an orthotropic conti- plan d’essai expérimental était conçu pour que les valeurs nuous fiber-reinforced composite, obtenues de façon analytique et numérique puissent être was firstly performed analytically by validées dans la suite de l’étude. the use of the Law of Mixtures. Se- condly, with a simplified 3D model Mots clés : bobinage, comportement mécanique, matrice and the finite element method, the de rigidité, rotor, moteur électrique, fil de cuivre, émail, résine measurements of every engineer époxy, méthode des éléments finis, essai mécanique. constant were obtained from the sof- tware ABAQUS by simulating mecha- nical tests such as the tensile, the compression and the shearing tests. To finish, an experimental test proce- dure was designed so that the values obtained in an analytical and numeri- cal way could be validated during next studies. Key words : Winding, mechanical behavior, stiffness matrix, rotor, electric engine, brass wire, enamel, epoxy resin, finite element method, mechanical test. LABORATOIRE / LABORATORY TUTEUR / TUTOR LSIS (Laboratoire des Sciences de Aurélien GROLET l’Information et des Systèmes) 14
MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONAL PROJECT VALIDATION DU MODÈLE DE COMPORTE- VALIDATION OF THE MENT MÉCANIQUE DU COMPOSANT BOBI- MECHANICAL BEHAVIOR NAGE POUR UN ROTOR BOBINÉ MODEL OF THE WIN- DING COMPONENT FOR A Un rotor bobiné, utilisé dans un moteur électrique automobile, est soumis à des charges très élevées. Lorsque le rotor WOUND ROTOR tourne, l’effort centrifuge peut générer des déformations A wound rotor used in an automotive importantes qui peuvent, si elles ne sont pas prévues, arrêter electric motor is subjected to very le fonctionnement de la machine. Le bobinage, responsable high loads. When it rotates, the pour la création d’un champ magnétique, est un composant centrifugal force can generate large très sensible à ces déformations car sa composition, deformations that can, if not expected, basiquement de fils de cuivres émaillés et de résine stop the machine. The winding, d’imprégnation, ne doit pas subir des fractures, car cela responsible for the creation of a peut occasionner un court-circuit et rendre inutilisable le magnetic field is a very sensitive rotor. Pour aider à prédire le comportement mécanique du component to these deformations bobinage, des calculs analytiques et numériques ont été because its composition, basically réalisés dans une étude précédente et deux matrices de enameled brass wires and rigidités obtenues. Dans ce rapport, des essais mécaniques impregnating resin, must not undergo étaient réalisés, analysés et puis une troisième matrice fractures, because that can cause a acquise. Pour finir, un essai centrifuge a été élaboré pour short -circuit and rotor failure. To help valider une des trois matrices et obtenir le comportement du predict the mechanical behavior of composant étudié lors du fonctionnement du moteur. the winding, analytical and numerical calculations were performed in a Mots clés : rotor bobiné, bobinage, caractérisation previous study and two stiffness mécanique, matrice de rigidité, moteur électrique, fils matrices obtained. In this report, émaillés, résine époxy, essai mécanique. mechanical tests were performed, analyzed and then a third matrix acquired. Finally, a centrifugal test was developed to validate one of the three matrices and to obtain a reliable result for the behavior of the winding during engine operation. Key words : wound rotor, winding, mechanical characterization, stiffness matrix, electric motor, enameled wires, epoxy resin, mechanical test. TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Aurélien GROLET Shahab TAVAKOLI Renault / DEA-MEE 15
ABDELHAKIM DEBIB ECOLE NATIONALE POLYTECHNIQUE D’ALGER (ENP) MISSION EN LABORATOIRE DE RECHERCHE / RESEARCH LABORATORY PROJECT CHARGEURS SANS FIL : INDUCTION, ROBOT HAND FREE CHARGING: IN- CHARGING DUCTION, ROBOT CHARGING Aujourd’hui les véhicules électriques et hybrides Today, electric and rechargeable rechargeables sont la solution qui permettra de répondre hybrid vehicles are the answer to aux enjeux environnementaux et économiques relatifs the environmental and economic au plan de la transition énergétique. Afin d’assurer le challenges related to the energy déploiement de ces technologies, une amélioration au niveau transition plan. In order to ensure the de l’autonomie, du prix et performances techniques de ces deployment of these technologies an ALGÉRIE / ALGERIA dernières doit être faite ; afin d’atteindre cet objectif, deux improvement in the autonomy, the axes de développement ont été définis : les technologies de price and the technical performances stockage (batterie, pile à combustible …) et les technologies of these technologies must be de recharge. C’est dans ce contexte qu’une étude sur la achieved, in order to achieve this recharge par induction et la recharge robotisée en termes objective two axes of development d’architecture de puissance, de performance, de commande have been defined, storage et d’avancement du processus de standardisation a été technologies Battery, fuel cell ...) menée. and charging technologies. It is in this context that a study is proposed Mots clés : chargeurs/ induction/ recharge robotisée/ on induction charging and robotic standards/ couplage magnétique/ compensation/ véhi- charge in terms of power architecture, cule électrique/ bobines/ convertisseurs/ commande du performance, control and the progress convertisseur. of the standardization process. Key words : Chargers / induction / robotic charging / standards / magnetic coupling / compensation / electric vehicle / coils / converters / converter control. LABORATOIRE / LABORATORY TUTEUR / TUTOR L2EP / Arts et Métiers ParisTech, Stéphane CLENET Lille 16
MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONAL PROJECT CHARGEUR SANS FIL : INDUCTION, ROBOT HAND FREE CHARGING : CHARGING. INDUCTION, ROBOT CHAR- GING. Au cours de ces dernières années le véhicule électrique est devenu une des solutions face aux défis et enjeux environne- In recent years the electric vehicle mentaux futurs, mais ce qu’ on peut constater actuellement has become a solution to future est que la batterie est le plus grand frein au déploiement environmental challenges, but what massif du VE. Une des solutions les plus rapides à mettre we can see now is that the battery is en œuvre serait de développer de nouvelles technologies de the biggest obstacle to the massive recharge, comme la recharge sans fil, qui permet deployment of EV, one of the fastest d’obtenir de nombreux avantages par rapport à la recharge solutions to implement, will be to traditionnelle. evelop new charging technology such Ce travail a pour objectif d’étudier le système de recharge as wireless charging that provides sans fil qui est actuellement en développement par l’al- many advantages over traditional liance Renault/Nissan en mettant en évidence son intérêt, charging. analysant son architecture électrique, évaluant ses This work aims to study the performances par des études benchmark et des simulation wireless charging system that is Matlab-Simulink et aussi aborder l’impact du système sur currently being developed by the le VE ainsi que la problématique de son intégration dans les Renault/Nissan Alliance by by véhicules électriques de la nouvelle génération. describing its interests, analyzing its electrical architecture, evaluating its Mots clés : rotor bobiné, bobinage, caractérisation performance through benchmark mécanique, matrice de rigidité, moteur électrique, fils studies and Matlab-Simulink émaillés, résine époxy, essai mécanique. simulations, also addressing the impact of the system on the VE and the problem of its integration in electric vehicles of the new generation. Key words : wireless charger / wired charger / life cycle analysis / compensation / inductive transfer / benchmarking / technical specifica- tion / charging efficiency / parametric variation / charging infrastructure / electric vehicle / matlab / simulink / electronic power converter / robotic charging / performance analysis. TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Stéphane CLENET Jean-Paul DRAI Renault / DE-L Projets Gammes 17
ABDELLAH ERRACHIDI ECOLE MOHAMMADIA D’INGÉNIEURS (EMI) MISSION EN LABORATOIRE DE RECHERCHE / RESEARCH LABORATORY PROJECT ENJEUX DE LA CONCEPTION D’UNE THE ISSUES OF THE DESIGN MACHINE ÉLECTRIQUE HAUTE VITESSE OF AN ELECTRICAL MACHINE DÉDIÉE AUX VÉHICULES MILD HYBRIDES. HIGH SPEED DEVOTED TO THE MILD HYBRID VEHICLES. Soucieux de proposer des solutions de mobilité innovantes et plus respectueuses de l’environnement, l’équipementier In order to propose innovative automobile Valeo souhaite développer une machine mobility solutions and more respectful ultra-compacte et à forte puissance massique pour les of the environment, the automotive véhicules « mild » et « full hybrides ». supplier VALEO wishes to develop an MAROC / MOROCCO Ce travail présente les différents travaux de recherche ultra-compact machine with strong indispensables pour mener à bien les missions du pro- specific power for vehicles mild and jet industriel. Il s’agit d’identifier, en premier lieu, les full hybrids. caractéristiques générales du marché d’hybridation This work presents the various électrique, en mettant l’accent sur les possibilités research needed to carry out the d’intégration d’une machine électrique haute vitesse dans un missions of the industrial project. véhicule (Mild-Hybrid). Ensuite, une étude des particularités Firstly, it identifies the general de l’entrainement haute vitesse a été faite, et ce, dans le characteristics of the market of but d’évaluer les limites et les contraintes engendrées en electrical hybridization. In addition, hautes vitesses. it focuses on the possibilities of integration of an electrical high speed Mots clés : Véhicule hybride, Machine électrique, Valeo, machine in a mild-hybrid vehicle. mild hybride, full hybride, machine rapide, Hybridation. Then, a study of the characteristics of the high drive speed has been made, and this, in order to assess the limitations and constraints caused in high speeds. Key words : Hybrid vehicle, electrical machine, Valeo, Mild hybrid, High speed machine, Full hybrid, hybridization LABORATOIRE / LABORATORY TUTEUR / TUTOR L2EP / Arts et Métiers ParisTech, Stéphane CLENET Lille 18
MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONAL PROJECT DESIGN ET RÉALISATION D’UNE MACHINE THE ISSUES OF THE DE- ÉLECTRIQUE HAUTE VITESSE DÉDIÉE AUX SIGN OF AN ELECTRICAL VÉHICULES HYBRIDES. MACHINE HIGH SPEED DEVOTED TO THE MILD Ce travail porte sur les différentes missions liées à la réalisation d’une machine haute vitesse utilisée à des HYBRID VEHICLES. fins d’hybridation. Il est le fruit de la collaboration de This work deals with different plusieurs métiers (simulation électrotechnique, mécanique, missions related to the realization électronique, validation..). of a high speed machine used for Ainsi, la première partie consiste à optimiser et adapter des hybridization purposes. It is the result parties actives de la machine, en se basant sur une maquette of the collaboration of several trade déjà existante, afin de respecter au mieux les contraintes groups (electrotechnical simulation, des hautes vitesses. Or, pour pouvoir tester les performances mechanics, electronics, validation ...). de la machine sur banc, il est nécessaire d’adapter Indeed, the first part consists of the l’onduleur standard existant. Ainsi, une modification de optimization and adaptation of the l’algorithme de contrôle commande a été réalisée. En outre, active parts of the machine, based l’utilisation d’une interface machine/onduleur était indispen- on an existing model, in order to sable pour pouvoir traiter les signaux du capteur de position. best respect the constraints of high speeds. However, the existing Mots clés : Machine électrique, Onduleur, Machine standard inverter must be adapted rapide, Capteur de position. Résolveur. Véhicules hybrides. in order to be able to test the Processus d’assemblage, Conception machine. Tests et performance of the machine; Thus, validation. a modification of its software has been made. In addition, a machine / inverter interface was essential for the signal processing of the position sensor. Key words : Electrical machine, Inverter, High speed machine, Position sensor, Resolver, Hybrid vehicles, assembly processes, Design, Tests and validation. TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Stéphane CLENET Oussama ROUIS VALEO Equipements Electriques Moteur 19
GRÉGOIRE ESSIG ECOLE NATIONALE SUPÉRIEURE D’ELECTROTECHNIQUE, D’ELECTRONIQUE, D’INFORMATIQUE, D’HYDRAULIQUE ET DES TÉLÉCOMMUNICATIONS (ENSEEIHT) DE TOULOUSE MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONNAL PROJECT OPTIMISATION DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉ- OPTIMIZATION OF ENERGY TIQUE DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES EFFICIENCY FOR ELECTRIC VEHICLES Actuellement, les clients du marché des véhicules électriques sont à la demande d’une augmentation de Currently, customers of the electric l’autonomie afin de rendre les voitures plus polyvalentes. car market need an increase of range Au-delà de l’augmentation de la capacité des batteries, cela autonomy in order to make vehicles peut être réalisé à travers l’amélioration de la consomma- more multipurpose. Beyond the tion énergétique. Dans le cadre du développement de la battery capacity increase, this goal FRANCE / FRANCE future plateforme électrique commune à Renault et Nissan, could be reached by improving the mon travail a consisté à réaliser une étude comparative de energy efficiency. For the development différentes technologies qui permettraient d’améliorer of the future Renault / Nissan electric l’efficacité énergétique globale du véhicule. Pour cela, platform, my mission was to le rapport décrit le fonctionnement de plusieurs innova- realize a comparative study of different tions en cours de développement. Dans le but d’avoir une technology who could improve vision des technologies présentes sur le marché, plusieurs the overall energy efficiency of benchmarks ont également été réalisés pour comparer les the vehicle. That’s why, the report véhicules concurrents. Ensuite, pour chaque technologie, il describe the functioning of a été calculé une estimation de l’autonomie gagnée. Enfin, several innovations in development. In pour évaluer la faisabilité, des études d’implantation au sein order to have a vision of all technologies de la plateforme ont aussi été réalisées. Dans sa globalité, of the market, several benchmark ce travail donne une tendance sur l’évolution des véhicules was realized to compare car électriques pour les prochaines années. competitors. After, for each technology, it was calculate an estimation of rang Mots clés : Efficacité énergétique ; Management thermique; autonomy gained. Finally, to estimate Autonomie longue distance ; Benchmark ; Théorie C-K feasibility, few development studies was realized. To summarize, this work give a tendency about evolution of the electric cars for next years. Key words : Energy efficiency; Thermal management; Long range autonomy; Benchmark; Theory C-K TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Florent BREQUE Jean-Paul DRAI Renault / DE-L Projets Gammes 20
PERCEL CHRISMAHEIL EYUIMANE ZOGO ESIGELEC (ROUEN) MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONAL PROJECT DÉVELOPPEMENT D’UN BANC DE TEST QUI DEVELOPMENT OF A TEST VALIDE LES CHARGEURS DE VÉHICULES BENCH THAT VALIDATES ÉLECTRIQUES ELECTRIC VEHICLE CHAR- GERS. Avant l’intégration d’un chargeur dans un véhicule électrique, une validation unitaire est d’abord faite sur un banc de Before integrating a charger into an test. Cette validation inclut des tests visuels, électriques et electric vehicle, unit validation is first thermiques du chargeur lorsqu’il fonctionne en mode dégradé, done on a test bench. This validation nominal ou optimal. Pour rendre conforme le chargeur, une includes visual, electrical and thermal GABON / GABON bonne connaissance de son environnement dans le véhicule tests of the charger when operating électrique est nécessaire. Cela permet de mettre en place un in degraded, nominal or critical mode. plan de tests qui réponde aux exigences techniques fournies To make the charger compliant, a par le cahier de charge du chargeur. Un banc de test est good knowledge of its environment développé pour émuler l’environnement du chargeur dans in the electric vehicle is necessary. le véhicule électrique mais aussi pour couvrir tout le plan This makes it possible to set up a de test. Dans cette production, le banc de test est piloté test plan that meets the technical manuellement. En perspective, Il est envisageable de requirements that are provided by the concevoir un banc de test automatique qui peut augmenter charger’s specifications.A test bench is le nombre de validation par heure; en effet, la validation d’un developed to emulate the environment chargeur se fait selon un planning très court, ce qui rend of the charger as in the electric vehicle nécessaire une bonne gestion du projet. this test bench is also used to cover the entire test plan. In the report, the Mots clés : chargeur isolé, Architecture GMPe, Classes du test bench is manually controlled. chargeur, Bus CAN, banc de test, plan de test, émulation, In perspective, it is conceivable to CANalyzer, CAPL, MS Visio, développement, bus haute ten- design an automatic test bench that sion, pilote électronique validation, véhicule électrique. can increase the number of validation per hour; because the validation of a charger is done according to a very short schedule, a good management is required. Key words : Isolated on board charger, GMPe architecture, on board charger classes, CAN Bus, test bench, test plan, emulation, CANalyzer, CAPL, MS Visio, development, high voltage Bus, electronic validation pilot, electric vehicle. TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Philippe DEGOBERT BERTRANDT 21
FANNY HAGE ECE PARIS MISSION PROFESSIONNELLE / PROFESSIONAL PROJECT PROJETS DE DÉPLOIEMENT D’INFRASTRUC- ELECTRIC VEHICLE CHAR- TURES DE RECHARGE POUR VÉHICULES GING INFRASTRUCTURE DE- ÉLECTRIQUES PLOYMENT PROJECT Ce document décrit les missions couvertes dans le cadre The missions presented take part in de trois projets européens de déploiement de réseaux de three electric vehicle charger network bornes de recharge pour véhicules électriques en France et deployment projects, in France en Europe. Celles-ci s’intègrent dans les différentes étapes and in Europe. They introduce the du déroulement de ces réseaux. Le projet de déploiement different steps of the network FRANCE / FRANCE de bornes de recharge rapide (50kW) UNIT-E aborde deployment. The fast chargers (50kW) l’installation des stations de recharge, ainsi que leur deployment project UNIT-E addresses mise en exploitation et l’accessibilité au réseau. Le projet the installation of charging stations and CORRI-DOOR permet d’analyser le retour d’expérience de the ready-for-operations and network l’utilisation et de l’accessibilité du réseau. Le projet Flex-e accessibility. The CORRI-DOOR project présente les enjeux d’innovation (avec des bornes plus analyses the feedback concerning the puissantes) et d’amélioration des réseaux (en intégrant de use and accessibility of the charger nouvelles bornes qui complètent les réseaux existants). network. The Flex-e project introduces Le rapport décrit les trois missions effectuées : the challenges of innovation – with high power chargers – and the upgrade of - Établir l’analyse des conditions contractuelles dans le but the existing network – by integrating new complementary chargers to the de pérenniser le réseau CORRI-DOOR ; existing network. The report presents - Réaliser un état de l’art des stations de recharge « 350kW the three conducted missions: »; - Establish the analysis of the contracts - Mettre en place et établir la communication du réseau in order to make the CORRI-DOOR UNIT-E. network durable; - Establish the “350kW” stations state Pour chacune des missions sont présentés leur contexte, la of the art; méthode de travail utilisée, les résultats obtenus, ainsi que - Implement the UNIT-E project les points délicats et leur(s) solution(s). communication. For each one of these missions is Mots clés : Infrastructures de recharge, réseaux de bornes presented its context, the working de recharge, véhicule électrique, pilotage projet, état de l’art, method, the final results and the ultra-forte puissance, smart-grid. challenges faced and suitable solutions. Key words : Charging infrastructure, Charging stations network, electric vehicle, project management, state of the art, ultra-fast chargers, smart-grid. TUTEUR ACADÉMIQUE TUTEUR ENTREPRISE ENTREPRISE / DIRECTION ACADEMIC TUTOR COMPANY TUTOR COMPANY / DEPARTMENT Philippe DEGOBERT Patrick GAGNOL EDF / Direction de la Mobilité Electrique 22
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ALI HAYDAR UNIVERSITÉ ARABE DE BEYROUTH MISSION EN LABORATOIRE DE RECHERCHE / RESEARCH LABORATORY PROJECT MISE EN PLACE D’EXPÉRIMENTATIONS DE IMPLEMENTATION OF GESTION DE PUISSANCE DE BORNES DE RE- POWER MANAGEMENT CHARGE DE VÉHICULES ELECTRIQUES. EXPERIMENTS FOR ELEC- TRIC VEHICLE RECHARGE Le développement du véhicule électrique va créer une multitude de nouveaux défis de gestion de l’énergie pour les TERMINALS. constructeurs automobiles et les fournisseurs d’électricité. The development of the electric Les responsables des services généraux et des flottes vehicle will create a multitude of new automobiles ont une chose en commun : ils doivent s’assurer LIBAN / LEBANON energy management challenges for que les employés ont un accès pratique et sûr aux véhicules automakers and electricity suppliers. dont ils ont besoin, au moment où ils en ont besoin tout en General and fleet managers have gardant la facture énergétique de leur organisation aussi one thing in common : they need to faible que possible. ensure that employees have La gestion intelligente de recharge accompagnée par la convenient and safe access to the production d’énergie renouvelable et le stockage d’énergie vehicles they need, at the desired représente la solution de la recharge des véhicules moment, while keeping the energy électriques dans les entreprises. Le choix de la stratégie sur bill of their organization as low as chaque site dépend de la puissance disponible, la puissance possible. des bornes et la fonction du site. Smart charging management L’architecture du système de gestion intelligente de recharge accompanied by the production of accompagné par la production d’énergie renouvelable et les renewable energy and energy storage, différentes stratégies existantes sont représentées dans le represents the solution for charging présent document. electric vehicles in the companies. The choice of the strategy on each Mots clés : véhicule électrique, gestion intelligente de site depends on the available power, recharge, stratégie, facteur énergétique, énergie the power of the point of charge and renouvelable, stockage d’énergie. the function of the site. The architecture of the smart charging management system accompanied by the production of renewable energy and the various existing strategies are represented in this document. Key words : Electric vehicle, smart charging, strategy, energy bill, renewable energy, energy storage. LABORATOIRE / LABORATORY TUTEUR / TUTOR EEA / Arts et Métiers ParisTech, Philippe DEGOBERT Lille 24
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